Conséquences moléculaires et cellulaires d'AsiDNA™ combinée à la radiothérapie sur les tissus sains

The molecular and cellular consequences of AsiDNA™ combined with radiotherapy on healthy tissue

• Auteur / Autrice : Anouk Sesink
• Direction : Pierre-Marie Girard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du Cancer
• Date : Soutenance le 10/11/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie, Biologie, Médecine, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Signalisation, radiobiologie et cancer (Orsay, Essonne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Hélène Monsoro-Burq
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Geoffrey HIGGINS, Marie-Catherine Vozenin-Brotons, Kristoffer Petersson, Laure Marignol, Laurent Jean Quero
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Geoffrey HIGGINS, Marie-Catherine Vozenin-Brotons

Mots clés

Mots clés contrôlés

Points de contrôle de la phase G1 du cycle cellulaire

Radiothérapie

Radiothérapie FLASH

Cycle cellulaire

Chimioprotection

Radiosensibilisants

Radioprotecteurs

Mots clés libres

AsiDNA™

Tissue normal

Radiothérapie

Flash

Radioprotection

Cycle cellulaire

AsiDNA™

Healthy tissue

Radiotherapy

Flash

Radioprotection

Cell cycle

Résumé

La radiothérapie et la chimiothérapie sont couramment mises en oeuvre dans les traitements du cancer à visée curative. Cependant, les effets secondaires sévères qui y sont associés interfèrent souvent avec l'achèvement du plan de traitement initial. Des études antérieures ont révélé que le radiosensibilisateur AsiDNA™ n'augmentait pas la sensibilité des tissus normaux, ce qui nous a amenées à évaluer le potentiel d'AsiDNA™ à protéger les tissus sains des toxicités induites par les radiations et à explorer son comportement dans les cellules normales. Nos recherches ont révélé qu'in vitro, AsiDNA™ pénètre dans les cellules normales et tumorales avec une phosphorylation de H2AX se produisant uniquement dans la phase G1 du cycle cellulaire avec une forte réduction dans les cellules quiescentes par rapport aux cellules en division. AsiDNA™ induit un arrêt du cycle cellulaire G1/S dépendant de DNA-PK/p53/p21 uniquement dans les cellules normales. Un arrêt G1/S similaire a été identifié à la fois ex vivo et in vivo. La combinaison d'AsiDNA™ avec la chimiothérapie ou la radiothérapie augmente la survie des cellules prolifératives saines in vitro et la radioprotection in vivo en réponse à la radiothérapie conventionnelle, sans impact additif une fois combinée avec la radiothérapie FLASH. Le séquençage de l'ARN sur cellule unique de poumon irradié a révélé une signature génétique pro-fibrotique présente dans les fibroblastes et les macrophages alvéolaires en réponse à la radiothérapie CONV qui a été réduite une fois combinée avec AsiDNA™. Ces résultats suggèrent qu'en raison de l'arrêt du cycle cellulaire G1/S induit par AsiDNA™ sur des cellules normales en division in vivo, la combinaison d'AsiDNA™ avec diverses modalités d'irradiation réduit la toxicité, offrant une opportunité unique d'utiliser AsiDNA™ en oncologie pour une augmentation bilatérale de la fenêtre thérapeutique.

Radiotherapy and chemotherapy are customary implemented in cancer treatments with curative intent. However, the associated severe side effects often interfere with the completion of the initial treatment plan. Previous studies have uncovered that radiosensitizer AsiDNA™ displayed no increased normal tissue sensitivity, leading us to assess the potential of AsiDNA™ to protect healthy tissues from radiation-induced toxicities and explore its behaviour in normal cells. Our research revealed that in vitro, AsiDNA™ penetrates normal and tumour cells with phosphorylation of H2AX only occurring in G1 phase of the cell cycle with strong reduction in quiescent cells compared to dividing cells. AsiDNA™ induces a DNA-PK/p53/p21-dependent G1/S cell cycle arrest only in normal cells. A similar G1/S arrest was identified both ex vivo and in vivo. The combination of AsiDNA™ with chemotherapy or radiotherapy increases the survival of healthy proliferative cells in vitro and radioprotection in vivo in response to conventional radiotherapy with no additive impact once combined with FLASH radiotherapy. Single-cell RNA sequencing of irradiated lung revealed a pro-fibrotic genetic signature present in fibroblasts and alveolar macrophages in response to CONV radiotherapy which was reduced once combined with AsiDNA™. These results suggest that due to the G1/S cell cycle arrest induced by AsiDNA™ on dividing normal cells in vivo, the combination of AsiDNA™ with various irradiation modalities reduces toxicity, offering a unique opportunity to use AsiDNA™ in oncology for a bilateral increase in the therapeutic window.