Caractérisation du mode d'entrée du virus oncolytique SG33 dans les cellules cancéreuses du pancréas

Characterization of the mode of entry of SG33 oncolytic virus in pancreatic cancer cells

• Auteur / Autrice : Nikolaos Kontopoulos
• Direction : Pierre Cordelier, Louis Buscail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 13/11/2024
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de délivrance conjointe : Université Toulouse 3 Paul Sabatier (1969-2024)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Toulouse (2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Barbara Bournet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Boisgerault, Julie Pannequin, Nicolas Jonckheere

Mots clés

Mots clés contrôlés

Virothérapie oncolytique

Médicaments de thérapie innovante

Adénocarcinome canalaire pancréatique

Mots clés libres

Cancer du pancréas

Virus oncolytique

Tropisme viral

Macropinocytose

Médecine de précision

Pancreatic cancer

Oncolytic virus

Viral tropism

Macropinocytosis

Precision medicine

Résumé

L'adénocarcinome canalaire pancréatique est une maladie incurable qui deviendra bientôt l'une des tumeurs les plus mortelles. Les traitements actuels, principalement les chimiothérapies, manquent d'efficacité et augmentent peu la survie des patients. De nouvelles thérapies sont donc nécessaires pour améliorer le pronostic des patients atteints de ce cancer. Notre équipe développe des approches innovantes de thérapie génique anticancéreuse, notamment basées sur l'utilisation des virus oncolytiques. Les virus oncolytiques ciblent et tuent spécifiquement les cellules cancéreuses, en épargnant les cellules normales. En outre, les virus oncolytiques peuvent stimuler l'immunité anti-tumorale et moduler le micro-environnement tumoral. Actuellement, nous étudions l'activité antitumorale du virus oncolytique SG33 dérivé du Myxoma dans des modèles de cancer du pancréas. SG33 appartient à la famille des Poxviridae, est oncolytique pour de nombreuses lignées cellulaires dérivées de cancer et surpasse la souche parentale en termes d'activité oncolytique dans des cultures primaires et des tumeurs expérimentales pancréatiques chez la souris. Cependant, les mécanismes moléculaires impliqués dans la spécificité du SG33 pour les cellules cancéreuses restent mal connus, en particulier ceux régissant l'entrée du virus dans les cellules cancéreuses. Les virus enveloppés comme les poxvirus peuvent pénétrer dans les cellules soit par fusion, soit par endocytose. L'endocytose offre des avantages tels que le contournement des barrières cytosquelettiques, la libération contrôlée du génome viral dans des sites cellulaires spécifiques et la protection contre la réponse antivirale de la cellule hôte. Des découvertes récentes suggèrent que le virus de la vaccine, un proche parent du SG33, utilise la macropinocytose pour infecter les cellules cibles, un processus d'endocytose qui alimente également la croissance de l'adénocarcinome canalaire pancréatique. Nous avons donc cherché à déterminer si la macropinocytose participe activement dans l'infection par SG33 des cellules cancéreuses pancréatiques. La macropinocytose est retrouvée de façon constitutive dans les cellules (état basal), et peut également être induite après stimulation (état inductible), notamment par des stimuli externes tels que des facteurs de croissance. Dans un premier temps, nous avons caractérisé le niveau basal et l'inductibilité de la macropinocytose dans des lignées cellulaires et des cultures primaires dérivées de cancer du pancréas. Dans un second temps, nous avons démontré que l'infection et la réplication de SG33 dans les cultures présentant un niveau basal de la macropinocytose élevé sont significativement réduites en présence d'un inhibiteur de la macropinocytose. Par la suite, nous avons démontré que l'infection par SG33 est en capacité d'induire la macropinocytose dans les cellules qui en sont capables. L'analyse des mécanismes moléculaires mis en jeu suggère la présence de phosphatidylsérine au sein de la membrane virale, qui déclenche la macropinocytose selon le principe de mimétisme apoptotique déjà caractérisé lors d'autres infections virales, notamment pour le virus de la vaccine. Enfin, nos résultats préliminaires suggèrent que le SG33 pourrait également utiliser pour son entrée l'endocytose médiée par la clathrine. En résumé, notre étude démontre que le virus SG33 est capable d'utiliser plusieurs mécanismes d'entrée dans les cellules cancéreuses dérivées de cancer du pancréas. Cette adaptabilité augmente de fait la capacité d'infection et d'oncolyse de SG33, et la probabilité de cibler des populations tumorales moléculairement diverses, ce qui est particulièrement bénéfique dans les tumeurs hétérogènes comme le cancer du pancréas. Ces résultats renforcent l'intérêt de SG33 comme thérapie prometteuse dans la lutte contre cette maladie incurable.

Pancreatic ductal adenocarcinoma is an incurable disease that will soon become one of the most fatal malignancies worldwide. Current treatments, mainly chemotherapies, lack efficacy and do little to increase patients' survival time. Novel therapies are therefore needed, to improve the prognosis of patients with this cancer. Our team is developing innovative approaches for cancer gene therapy, notably based on the use of oncolytic viruses. Oncolytic viruses specifically target and kill cancer cells, sparing normal cells. In addition, oncolytic viruses can stimulate anti-tumour immunity and modulate the tumour microenvironment. We are currently studying the anti-tumour activity of the Myxoma-derived oncolytic virus SG33 in pancreatic cancer. SG33 belongs to the Poxviridae family, is oncolytic in numerous cancer-derived cell lines and outperforms the parental strain in terms of oncolytic activity in primary cultures and experimental pancreatic tumours in mice. However, the molecular mechanisms involved in the specificity of SG33 for cancer cells remain poorly understood, especially those governing the entry of the virus into cancer cells. Enveloped viruses such as poxviruses can enter cells either by fusion or by endocytosis. Endocytosis offers advantages such as bypassing cytoskeletal barriers, controlled release of the viral genome at specific cellular sites and protection against the host cell's antiviral response. Recent findings suggest that vaccinia virus, a close relative of SG33, uses macropinocytosis to infect target cells, a process of endocytosis that also fuels the growth of pancreatic ductal adenocarcinoma. Therefore, we sought to determine whether macropinocytosis is actively involved in SG33 infection of pancreatic cancer cells. Macropinocytosis is found constitutively in cells (basal state) and can also be induced after stimulation (inducible state), notably by external stimuli such as growth factors. Firstly, we characterized the basal level and the inducibility of macropinocytosis in cell lines and primary cultures derived from pancreatic cancer. Secondly, we demonstrated that SG33 infection and replication in cultures with high basal levels of macropinocytosis were significantly reduced in the presence of a macropinocytosis inhibitor. Then, we demonstrated that infection with SG33 is capable of inducing macropinocytosis in cells that are able to do so. Analysis of the molecular mechanisms involved suggests the presence of phosphatidylserine within the viral membrane, which triggers macropinocytosis according to the principle of apoptotic mimicry, already characterized in other viral infections, notably vaccinia virus. Finally, our preliminary results suggest that SG33 may also use clathrin-mediated endocytosis for its entry. In summary, our study demonstrates that the SG33 virus is capable of using several mechanisms of entry into pancreatic cancer-derived cells. This adaptability increases the infection and oncolysis capacity of SG33 and the likelihood of targeting molecularly diverse tumor populations, which is particularly beneficial in heterogenous tumours such as pancreatic cancer. These results reinforce the interest in SG33 as a promising therapy in the fight against this incurable disease.