Impact de la voie d'adaptation au stress ATF6 dans les effets paracrines pro-tumoraux du sécrétome des cellules sénescentes

Impact of the ATF6 stress adaptation pathway on the pro-tumoral paracrine effects of the senescent cell secretome

• Auteur / Autrice : Emilie Combemorel
• Direction : Olivier Pluquet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie - MED
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hétérogénéité, Plasticité et Résistance aux Thérapies des Cancers
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Sénescence, fibrose et cancer

Mots clés

Mots clés libres

Cancer

Matrice extracellulaire

Atf6

Lox

Sénescence

Sasp

Cancer

Senescence

Extracellular matrix

Lox

Atf6

Sasp

Résumé

Le vieillissement est considéré comme le principal facteur de risque dans la plupart des maladies chroniques chez l'homme, dont le cancer. Cependant, les mécanismes précis qui conduisent au vieillissement et qui interfèrent avec la transformation néoplasique demeurent largement inconnus. Les effets du vieillissement sont accompagnés d'une accumulation de cellules sénescentes et leur élimination peut prévenir ou retarder le dysfonctionnement des tissus, la survenue des cancers et prolonger la durée de vie. La sénescence est caractérisée notamment par un arrêt du cycle cellulaire, l'activation de la réponse UPR notamment la branche ATF6a, et une modification de la composition du sécrétome (SASP) qui s'enrichit notamment en cytokines, chimiokines, facteurs de croissance, enzymes remodelant la matrice extracellulaire MEC et autres protéines matricielles de la MEC. Nos analyses protéomiques ont permis d'identifier une sécrétion de protéines dépendantes d'ATF6a, notamment les membres de la famille LOX (Lysyl oxidases) impliquées dans la structuration et le remodelage de la MEC. La contribution des effecteurs de la MEC dans les effets paracrines pro-tumoral du sécrétome des cellules sénescentes reste largement inconnu. Au vu de l'importance de la composition et de la structure de la MEC dans le développement tumoral, et du rôle d'ATF6a dans la sénescence, nous émettons l'hypothèse que les modifications de la matrice extracellulaire associées au sécrétome et régulées par ATF6a pourraient jouer un rôle prépondérant dans les effets pro-tumoraux de la sénescence. En conséquence, nos objectifs sont de (1) Etudier le rôle de LOX, LOXL2 et LOXL4 dans les effets pro-tumorigènes du SASP in vitro : sur des matrices dérivées de fibroblastes (décellularisées) utilisées pour des tests de prolifération, d'invasion avec des cellules de mélanomes et, sur l'initiation d'étapes précoces de tumorigenèse par échappement à la sénescence; (2) Examiner l'impact de LOX, LOXL2 et LOXL4 sur les modifications cutanées liées à l'âge et l'échappement néoplasique dans des modèles d'épiderme/peau reconstitués ; (3) Déterminer la contribution de ces effecteurs envers les effets promoteurs de tumeurs du sécrétome in vivo. Ce projet est d'étudier la contribution de l'axe ATF6a/membres de la famille LOX dans les effets pro-tumoraux du SASP. Il permettra d'apporter des connaissances sur un aspect du SASP peu étudié, les composants structuraux ou de remodelage de la MEC. Nous serons potentiellement capables de présenter de nouvelles cibles thérapeutiques limitant ou retardant le vieillissement, exploitables pour le développement d'approches anti-âge/anticancéreuses efficaces, spécifiques et sûres. Ceci ouvrirait de nouvelles pistes pour des étapes de drug screening (découvertes d'inhibiteurs de composants de la MEC) qui pourraient trouver une application préventive ou thérapeutique en dermatologie afin de ralentir le développement de maladies liées à l'âge dont le développement tumoral. A plus long terme, les inhibiteurs que nous pourrions développer pourraient avoir des applications en thérapie dermatologique pour réduire chez les personnes âgées le développement de kératose, de cellules précancéreuses et la progression du cancer. Dans ce contexte, des inhibiteurs de type anticorps (cibles membranaires et sécrétées) pourraient être développés en fédérant plusieurs acteurs régionaux impliqués dans la conception de médicaments (Eurasanté, SATT et I-Site; test clinique dans le cadre de nouveaux protocoles avec le service de dermatologie du CHU de Lille et l'Université de Lille).

Aging is considered as the main risk factor for most chronic diseases in humans, including cancer. However, the precise mechanisms that lead to aging and interfere with neoplastic transformation remain largely unknown. The effects of aging are accompanied by an accumulation of senescent cells and their elimination can prevent or delay tissue dysfunction, the occurrence of cancers and prolong lifespan. Senescence is characterized in particular by an arrest of the cell cycle, the activation of the UPR response in particular the ATF6a branch, and a modification of the composition of the secretome (SASP) which is enriched, in particular, in cytokines, chemokines, growth factors, enzymes remodeling the extracellular matrix ECM and other ECM matrix proteins. Our proteomic analyzes made it possible to identify secretion of proteins dependent on ATF6a, in particular members of the LOX (Lysyl oxidases) family involved in the structuring and remodeling of the ECM. The contribution of ECM effectors to the pro-tumoral paracrine effects of the senescent cell secretome remains largely unknown. Given the importance of ECM composition and structure in tumor development, and the role of ATF6a in senescence, we hypothesize that modifications of the extracellular matrix associated with the secretome and regulated by ATF6a could play a major role in the pro-tumor effects of senescence. Consequently, our objectives are to (1) Study the role of LOX, LOXL2 and LOXL4 in the pro-tumorigenic effects of SASP in vitro: on matrices derived from fibroblasts (decellularized) used for proliferation and invasion tests with melanoma cells and, on the initiation of early stages of tumorigenesis by escape from senescence; (2) Examine the impact of LOX, LOXL2 and LOXL4 on age-related skin changes and neoplastic escape in reconstructed epidermis/skin models; (3) Determine the contribution of these effectors to the tumor-promoting effects of the secretome in vivo. This project aims to study the contribution of members of the ATF6a/LOX family axis to the pro-tumorigenic effects of SASP. It will provide knowledge on an understudied aspect of the SASP, the structural or remodeling components of the ECM. We will potentially be able to present new therapeutic targets limiting or delaying aging, which can be exploited for the development of effective, specific and safe anti-aging/anti-cancer approaches. This would open new avenues for drug screening steps (discoveries of inhibitors of ECM components) that could find preventive or therapeutic application in dermatology to slow the development of age-related diseases, including the development of tumors. In the longer term, the inhibitors we could develop could have applications in dermatological therapy to reduce the development of keratosis, precancerous cells and the progression of cancer in the elderly. In this context, antibody-type inhibitors (membrane and secreted targets) could be developed by bringing together several regional players involved in the design of drugs (Eurasanté, SATT and I-Site; clinical trials within the framework of new protocols with the department of dermatology at Lille University Hospital and the University of Lille).