Mécanisme d'action d'un nouveau composé organométallique inhibiteur des topoisomérases I d’adénocarcinomes

Mechanism of action of a new organometallic compound inhibitor of topoisomerase I in adenocarcinomas

• Auteur / Autrice : Caroline Molinaro
• Direction : Katia Cailliau-Maggio, Alain Martoriati
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 18/01/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de glycobiologie structurale et fondamentale (UGSF)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Bodart
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Céline Gongora, Lydie Pelinski, Chann Lagadec
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dennis Gomez-Zamorano, Marie-Emilie Terret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adénocarcinome

ADN -- Altération

Mort cellulaire

Cuivre -- Composés organiques

Inhibiteurs

Topoisomérases

Mots clés libres

Indénoisoquinoline

Réponse aux dommages à l’ADN

Indenoisoquinoline

Copper (II) complex

Adenocarcinoma

Topoisomerases

DNA damage response

Cell cycle

Résumé

Les topoisomérases sont les cibles d'inhibiteurs en chimiothérapie induisant une accumulation de dommages à l'ADN, conduisant à la mort cellulaire. Un nouveau composé d'indénoisoquinoline cuivré a été synthétisé (WN197). Son activité et son mécanisme d'action ont été déterminés sur trois lignées d'adénocarcinomes humains. WN197 est cytotoxique à des concentrations inférieures à 0,5 µM sur les lignées cancéreuses MDA-MB-231 (sein), HeLa (col de l'utérus) et HT-29 (côlon). À ces doses, WN197 inhibe les topoisomérases I. À des doses plus élevées (>1 µM), il inhibe les topoisomérases IIα et IIβ et possède des propriétés intercalantes. Les dommages à l'ADN sont détectés par la présence de γH2AX, et La phosphorylation d'ATM/ATR et des kinases Chk1/2 et l'augmentation des quantités de p53 et p21 démontrent l'activation du DDR dans les trois lignées. WN197 provoque un arrêt des cellules en phase G2 caractérisé par le maintien de Cdk1 inactif dû à l'association de Cdc25C à 14.3.3, et par la forme non-phosphorylée de l'histone H3. Les cellules cancéreuses meurent par autophagie avec une accumulation de Beclin-1, la formation de LC3-II, la dégradation de p62 et la phosphorylation de RAPTOR dans le complexe mTOR. WN197 s'avère cytotoxique sur des cellules H69AR « multi-drug resistant », avec un IC50 inférieur à 0,7 µM, et possède un IC50 supérieur à 1 µM sur une lignée du sein non-tumorigénique, et ne se révèle pas toxique pour des ovocytes de Xénopes et leur développement embryonnaire. En inhibant les topoisomérases I à faible concentration avec une forte efficacité, WN197 est un agent prometteur pour le développement de futures chimiothérapies ciblant l'ADN.

Topoisomerases are the targets for inhibitors used in chemotherapy that induce DNA breaks accumulation leading to cancer cell death. A new copper (II) indenoisoquinoline complex was synthetized (WN197), and its activity and action mechanisms on cancer cells was determined. WN197 is cytotoxic below 0.5 µM, on MDA-MB-231 (triple-negative breast cancer), HeLa (cervical cancer), and HT-29 cells (colon cancer). At low doses, WN197 inhibits topoisomerase I. At higher doses, it inhibits topoisomerase IIα and IIβ and displays DNA intercalation properties. DNA damage, detected by the presence of γH2AX, is present in the three adenocarcinoma cell lines. The activation of the DNA Damage Response (DDR) occurs through the phosphorylation of ATM/ATR, Chk1/2 kinases, and an increase in p21 quantity, a p53 target. WN197 induces a G2 phase arrest characterized by the unphosphorylated form of histone H3, the accumulation of phosphorylated Cdk1, and an association of Cdc25C with 14.3.3. Cancer cells die by autophagy with Beclin-1 accumulation, LC3-II formation, p62 degradation, and RAPTOR phosphorylation in the mTOR complex. WN197 keeps its cytotoxic effect on multi-drug resistant cells, H69AR, with an IC50 below 0.7 µM, displays a higher IC50 on non-tumorigenic breast cells above 1 µM, and reveals no toxicity on Xenopus oocytes and embryos development. Finally, WN197 by inhibiting topoisomerase I at low concentration with high efficiency is a promising agent for the development of future DNA damaging chemotherapies.