Étude de l'impact des médicaments pharmaceutiques sur la composition, la sécrétion et la fonction des vésicules extracellulaires dans les cellules cancéreuses du sein et du poumon

Investigating the impact of pharmaceutical drugs on the composition, secretion and function of extracellular vesicles in breast and lung cancer cells

• Auteur / Autrice : Ahmad Maswadeh
• Direction : Clotilde Thery
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunité et Cancer
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut Curie - PSL

Mots clés

Mots clés libres

Vésicule extracellulaire

Chromatographie d'exclusion stérique

Profilage protéomique

Cytométrie en flux de nanoparticules

Mda-mb-231

A549

Extracellular vesicle

Size exclusion chromatography

Proteomic profiling

Nanoparticle flow cytometry

Mda-mb-231

A549

Résumé

Contexte : Les vésicules extracellulaires (VE) sont un groupe hétérogène de petites particules membranaires libérées par toutes les cellules dans l'espace extracellulaire et jouent un rôle essentiel dans la communication intercellulaire en transférant des biomolécules, telles que des protéines, des lipides et des acides nucléiques, à d'autres cellules (Yáñez-Mó et al, 2015). Le terme vésicule extracellulaire couvre les exosomes, les ectosomes, les corps apoptotiques, parmi plusieurs autres noms (Théry et al, 2018). Ces sous-types de VE distincts portent différentes combinaisons de protéines (Kowal et al, 2016) et remplissent diverses fonctions (Tkach et al, 2017). Les tétraspanines telles que CD63, CD9 et CD81, qui sont différentiellement enrichies en différents sous-types de VE, sont souvent utilisées comme marqueurs des VE (Mathieu et al, 2021). Les VEs ont suscité un intérêt considérable ces dernières années en raison de l'accumulation de preuves mettant en évidence leur impact sur le microenvironnement tumoral, en particulier pour favoriser le comportement invasif et métastatique des cellules cancéreuses (Costa-Silva et al, 2015). Cependant, une étude récente de l'équipe de recherche Théry suggère que les VEs dérivés du cancer peuvent protéger contre la progression du cancer, conduisant potentiellement à de meilleurs résultats cliniques chez les patientes atteintes d'un cancer du sein (Tkach et al, 2022). Ainsi, cibler la sécrétion ou la cargaison de sous-populations spécifiques de VEs peut apporter des avantages thérapeutiques. Notre compréhension de l'impact des différentes classes de médicaments sur la libération, le contenu et les fonctions des VEs reste limitée. Ainsi, l'étude de l'impact des médicaments, en particulier ceux approuvés pour diverses maladies humaines, sur la sécrétion des VEs dérivés du cancer et leurs propriétés fonctionnelles pourrait conduire à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques pour améliorer les résultats pour les patients atteints de cancer. Pour cela, l'équipe de recherche de Théry a récemment mené un test de criblage à haut contenu basé sur des cellules sur une bibliothèque de médicaments principalement composée de médicaments approuvés par la FDA et l'EMA afin d'identifier des composés pouvant modifier la sécrétion des VE CD63+ et/ou CD9+ à partir de la lignée cellulaire de cancer du sein triple négatif MDA-MB-231 (Grisard et al., 2022). Ils ont identifié 104 composés qui pourraient influencer la sécrétion des VEs. Objectifs: (1) étudier les effets d'un panel de ces 104 médicaments altérant les VE identifiés par l'équipe hôte (Grisard et al, 2022), sur la sécrétion de VE et leur composition protéique dans les cellules humaines de cancer du sein MDA-MB-231 et de poumon A549 in vitro. Ensuite, (2) nous sélectionnerons un ou deux médicaments présentant une altération de VE significative/cohérente et effectuerons un profilage protéomique à la fois sur les cellules traitées avec le médicament et sur leurs VE sécrétées. Enfin (3) nous effectuerons des tests fonctionnels à l'aide de ces VEs pour évaluer l'impact du ou des médicaments sélectionnés sur la communication intercellulaire médiée par les VEs. Résultats attendus: nous nous attendons à (1) identifier des médicaments qui affectent la sécrétion de VE dans les cellules MDA-MB-231 et/ou A549. (2) Découvrir les altérations de la distribution des protéines au sein des sous-populations de VE ainsi que du trafic des protéines associées aux VE entre les compartiments intracellulaires. (3) Révéler différents effets fonctionnels des VEs induits par les médicaments sur d'autres cellules et éventuellement identifier de nouvelles cibles médicamenteuses à la lumière des données protéomiques. En fin de compte, ces résultats pourraient faciliter le développement d'approches thérapeutiques plus efficaces pour améliorer les résultats des patients atteints de cancer.

Context: Extracellular vesicles (EVs) are a heterogeneous group of small membrane-enclosed particles released by all cells into the extracellular space and play an essential role in intercellular communication by transferring biomolecules, such as proteins, lipids, and nucleic acids, to other cells (Yáñez-Mó et al, 2015). The term extracellular vesicle covers exosomes, ectosomes, apoptotic bodies, among several other names (Théry et al, 2018). These distinct EV subtypes carry different combinations of proteins (Kowal et al, 2016) and perform various functions (Tkach et al, 2017). Tetraspanins such as CD63, CD9, and CD81, which are differentially enriched in different EV subtypes, are often utilized as markers of EVs (Mathieu et al, 2021). EVs have attracted significant interest in recent years due to mounting evidence highlighting their impact on the tumor microenvironment (TME), in particular for promoting invasive and metastatic behavior of cancer cells (Costa-Silva et al, 2015). However, a recent study by Théry research team suggests that cancer-derived EVs may protect against cancer progression, potentially leading to better clinical outcomes in breast cancer patients (Tkach et al, 2022). Thus, targeting the secretion or cargo of specific subpopulations of EVs may yield therapeutic benefits. Our understanding of the impact of different classes of drugs on the release, content and functions of EVs remains limited. Thus, investigating the impact of drugs, particularly those approved for various human diseases, on the secretion of cancer-derived EVs and their functional properties could lead to the identification of novel therapeutic targets to improve cancer patients outcomes. For this, Théry's research team recently conducted a cell-based high-content screening (HCS) assay on a drug library mainly comprised of FDA- and EMA-approved drugs to identify compounds that can modify the secretion of CD63+ and/or CD9+ EVs from the MDA-MB-231 triple negative breast cancer cell line (Grisard et al., 2022). They identified 104 compounds that could influence the secretion of EVs. Objectives: (1) investigate the effects of a panel among those 104 EV-altering drugs identified by the host team (Grisard et al, 2022), on EV secretion and protein composition in human MDA-MB-231 breast and A549 lung cancer cells in vitro. Then, (2) we will select one or two drugs showing significant/consistent EV alteration and perform proteomic profiling on both the drug-treated cells and their secreted EVs. Finally (3) we will conduct functional assays using these EVs to evaluate the impact of the selected drug(s) on EV-mediated intercellular communication. Expected results: we expect to (1) identify drugs that affect EV secretion in MDA-MB-231 and/or A549 cells. (2) Uncover alterations in protein distribution within EV subpopulations as well as trafficking of EV-associated proteins between intracellular compartments. (3) Reveal different functional effects of the drug-induced EVs on other cells, and possibly identify new drug targets in light of the proteomic data. Ultimately, these results may facilitate the development of more effective therapeutic approaches to improve the outcomes of cancer patients.