Cibler le splicéosome : une nouvelle stratégie thérapeutique pour contrecarrer la résistance thérapeutique dans les cancers du poumon ?

Targeting the spliceosome machinery : a new therapeutic strategy to counteract therapeutic resistance in lung cancer?

• Auteur / Autrice : Amani Shreim
• Direction : Béatrice Eymin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du développement oncogenèse
• Date : Soutenance le 27/09/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut pour l'avancée des biosciences (Grenoble, Isère, France ; 2016-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuelle Planus
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Antonio Maraver, Martin Dutertre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Allemand, Cyril Ribeyre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nécrose

Splicéosomes

Sels de platine

Poumon -- Cancer non à petites cellules

Chimiothérapie -- Complications (médecine)

Poumon -- Cancer

Mots clés libres

Cancer du Poumon

Chimiothérapies

Résistance au traitement

Biologie de l'ARN

Protéines SR

Splicéosome

Resistance to therapies

SR proteins

Chemotherapies

Lung Cancer

Spliceosome

RNA Biology

Résumé

Le cancer du poumon est un problème de santé publique majeur et la première cause de décès par cancer dans le monde. Chez les patients porteurs de carcinomes pulmonaires non à petites cellules (CBnPC), la chimiothérapie à base de sels de platine demeure l’une des pierres angulaires du traitement. Même chez les 30% de patients répondeurs, une résistance survient en quelques mois, rendant impérative la recherche d'alternatives thérapeutiques. L’épissage des ARNs participe au contrôle de l’expression des gènes et à la diversité protéique et met en jeu une machinerie multi-protéique, connue sous le nom de splicéosome. Cette dernière décennie, une dérégulation massive de l’expression de certains composants du splicéosome a été observée dans les cancers, conduisant au développement d’inhibiteurs pharmacologiques le ciblant, tels que le SPHINX31 qui inhibe SRPK1, une kinase impliquée dans la régulation de l'épissage par la phosphorylation de divers facteurs d’épissage riches en sérine/arginine (SR). Bien qu’apparaissant comme des médicaments anticancéreux prometteurs, leurs effets sur les cellules cancéreuses demeurent largement méconnus. Dans cette étude, nous montrons que le SPHINX31 inhibe la voie de signalisation ATR, la principale voie impliquée dans la gestion du stress réplicatif, notamment dans des cellules de CBnPCs présentant une résistance acquise aux sels de platine. Cela conduit à une inhibition de la croissance cellulaire, à une augmentation de l'instabilité génomique et à la mort cellulaire. Au niveau moléculaire, nous montrons que SRPK1, la cible du SPHINX31, est recrutée au niveau des fourches de réplication bloquées en cas de stress réplicatif, qu'elle co-immunoprécipite avec le complexe ATR/ATRIP/TOPBP1, et qu'elle est nécessaire au recrutement de TOPBP1/ATRIP à la chromatine et à la formation de foyers nucléaires de TOPBP1. Ces effets de SRPK1 pourraient participer à l’activation complète d’ATR. Nous montrons aussi que SRPK1 interagit directement avec TOPBP1 et que les domaines BRCT-7 et -8 de TOPBP1 sont nécessaires pour cette interaction. Parallèlement, des données de RNA-Seq nous ont permis de montrer que le SPHINX31 et la kinase SRPK1 régulent l'épissage de WIZ, en faveur de variants d'épissage impliqués dans l'activation d'ATR, identifiant ainsi des fonctions dépendantes et indépendantes de l'épissage de SRPK1 par lesquelles cette protéine contrôle la voie de signalisation ATR. Enfin, nos résultats montrent que les effets cytotoxiques du SPHINX31 sont atténués par l'activation de la kinase DNA-PKcs, une voie de secours activée en réponse à l’inhibition d’ATR, et identifient un effet cytotoxique synergique de la combinaison du SPHINX31 avec un inhibiteur de DNA-PKcs in vitro. Dans l’ensemble, ces résultats identifient un nouveau rôle biologique de la kinase SRPK1 dans la gestion du stress réplicatif de l'ADN et le contrôle de la stabilité génomique des cellules cancéreuses pulmonaires. Ils suggèrent aussi fortement que l'utilisation d'inhibiteurs de SRPK1 en combinaison avec des inhibiteurs de DNA-PKcs pourrait induire la mort de cellules tumorales résistantes aux sels de platine dans le cancer du poumon.

Lung cancer is a major public health problem and the leading cause of cancer-related deaths worldwide. In patients with non-small cell lung carcinoma (NSCLC), platinum-based chemotherapy remains a cornerstone of treatment. Even among the 30% of patients who initially respond, resistance typically develops within a few months, making the search for alternative therapies imperative. RNA splicing plays a key role in gene expression control and protein diversity, involving a multi-protein machinery known as the spliceosome. Over the past decade, significant deregulation of the expression of certain spliceosome components has been observed in cancers, leading to the development of pharmacological inhibitors targeting the spliceosome, such as SPHINX31, which inhibits SRPK1, a kinase involved in the regulation of splicing by phosphorylating various serine/arginine-rich (SR) splicing factors. Although these inhibitors show promise as anticancer drugs, their effects on cancer cells remain largely unknown. In this study, we show that SPHINX31 inhibits ATR signaling, the main pathway involved in managing replicative stress, especially in NSCLC cells with acquired resistance to platinum salts. This leads to inhibited cell growth, increased genomic instability, and cell death. At the molecular level, we demonstrate that SRPK1, the target of SPHINX31, is recruited to stalled replication forks during replicative stress, co-immunoprecipitates with the ATR/ATRIP/TOPBP1 complex, and is necessary for the recruitment of TOPBP1/ATRIP to the chromatin as well as the formation of TOPBP1 nuclear foci. All these events contribute to the full activation of ATR. Further examining this interaction, we found that SRPK1 directly interacts with TOPBP1, and that the BRCT-7 and -8 domains of TOPBP1 are necessary for this interaction. Concurrently, RNA-seq data showed that SPHINX31 and SRPK1 regulate the splicing of WIZ, favoring splice variants involved in ATR activation. These results thereby identify both splicing-dependent and -independent functions of SRPK1 in controlling the ATR signaling pathway. Finally, our results indicate that the cytotoxic effects of SPHINX31 are mitigated by the activation of the DNA-PKcs kinase pathway, a backup response mechanism activated in response to ATR inhibition, and identify a synergistic cytotoxic effect of combining SPHINX31 with a DNA-PKcs inhibitor in vitro. Overall, these findings identify a new biological role of SRPK1 kinase in managing DNA replicative stress and controlling genomic stability in lung cancer cells. They also strongly suggest that using SRPK1 inhibitors in combination with DNA-PKcs inhibitors could induce the death of tumor cells resistant to platinum salts in lung cancer.