Etude et ciblage du rôle non conventionnel des transporteurs de monocarboxylates dans le glioblastome

Delving into and targeting the non-conventionnal role of monocarboxylate transporters in glioblastoma

• Auteur / Autrice : Nour Khairallah
• Direction : Ahmad Charanek
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie du cancer
• Date : Inscription en doctorat le 21/07/2025
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BoRdeaux Institute of onCology
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Tumor and vascular biology laboratory

Mots clés

Mots clés libres

Cellules souches cancéreuse

Métabolisme

Glioblastome

Metabolism

Glioblastoma

Cancer stem cells

Résumé

Le glioblastome (GB) est la tumeur cérébrale primaire la plus courante et la plus létale chez les adultes. Malgré les thérapies multimodales, incluant une chirurgie maximale suivie d'un traitement par témozolomide et radiothérapie, la survie n'a pas considérablement progressé au-delà de 1-2 ans. Le principal défi dans la gestion clinique des tumeurs de GB est leur résistance aux thérapies actuellement appliquées, ce qui entraîne des récidives tumorales. Plusieurs facteurs contribuent à cette résistance, dont l'hétérogénéité élevée et la persistance d'une population de cellules souches de GB (GSCs) mal comprise, qui donne lieu à la récidive cancéreuse. L'un des principaux facteurs contribuant à la tumorigenèse, l'hétérogénéité et la résistance au traitement est la modification du métabolisme. La glycolyse aérobie, ou « effet Warburg », constitue une dépendance métabolique importante dans le GB. Ce processus métabolique entraîne l'accumulation de lactate dans le cytosol, qui doit être évacué dans l'espace extracellulaire pour prévenir l'acidification intracellulaire et soutenir les taux élevés de glycolyse. L'efflux de lactate dans le microenvironnement tumoral (TME) est médié par la famille des transporteurs de monocarboxylates (MCTs), principalement MCT1 et MCT4. Il a été largement démontré que le lactate n'est pas simplement un produit résiduel des cellules cancéreuses glycolytiques, mais qu'il alimente d'autres cellules cancéreuses et joue des rôles cruciaux dans la croissance tumorale, l'invasion, la métastase et l'évasion immunitaire. Ainsi, des agents anti-glycolytiques visant à bloquer l'activité des MCTs ont été développés pour inhiber la glycolyse et perturber le transport du lactate entre les cellules cancéreuses. Jusqu'à présent, le rôle des MCTs dans le cancer est principalement attribué au transport du lactate entre cellules cancéreuses et cellules du TME, afin de répondre aux besoins énergétiques des cellules cancéreuses. Cependant, nos expériences préliminaires montrent que MCT1 pourrait jouer un rôle dans le GB indépendamment de son activité de transport du lactate. En réalisant des implantations orthotopiques de GSCs CRISPR control, CRISPR MCT1 et CRISPR MCT4, nous avons montré que MCT1 est un régulateur clé de la tumorigenèse dans le GB. Des expériences in vitro ont montré que le silençage de MCT1, mais pas de MCT4, entraînait une réduction de la prolifération des GSCs. L'inhibiteur pharmacologique de MCT1, AZD3965, qui induit une accumulation de lactate intracellulaire, n'a pas modulé la prolifération des GSCs. Cela suggère que les inhibiteurs de MCT disponibles, qui ciblent uniquement les activités de transport de MCTs et qui sont actuellement en essais cliniques, pourraient ne pas avoir le potentiel d'aboutir à des résultats cliniques efficaces. Dans ce projet, nous testerons l'hypothèse selon laquelle MCT1 contrôle les GSCs et la tumorigenèse en utilisant des GSCs dérivées de patients et des modèles animaux précliniques de GB. Pour tester cette hypothèse, nous allons d'abord déterminer la généralisabilité des effets observés sur plusieurs lignées de GSCs dérivées de patients avec des sous-types moléculaires divers. Ensuite, nous évaluerons si le silençage génétique de MCT1 sensibilise les tumeurs de GB à la radiothérapie et à la chimiothérapie. Enfin, nous réaliserons une expérience de « rescue » en utilisant les formes wild-type et inactives du transporteur MCT1 pour clarifier les rôles canoniques et non canoniques des MCTs dans la progression du GB. Bien que le rôle canonique des MCTs dans le transport du lactate et la progression de certains cancers ait été étudié, leurs rôles au-delà du transport du lactate ont été presque ignorés. De plus, aucun rôle dans le contrôle des GSCs n'a été exploré jusqu'à présent. Comprendre le rôle et les mécanismes exacts joués par les MCTs dans les GSCs est novateur et ouvrira de nouvelles perspectives pour la conception de thérapies ciblant MCT

Glioblastoma (GB) is the most common and lethal primary brain malignancy in adults. Despite the multimodal therapies including maximal surgical removal followed by treatment with temozolomide (TMZ) and radiation therapy (IR), survival has not substantially improved beyond 1-2 years. The main challenge in the clinical management of GB tumors is their resistance to currently therapies, leading to tumor recurrence. Multiple factors contribute to GB resistance, including the high heterogeneity of the tumor and the persistence of incompletely understood GB stem cell (GSCs) population that give rise to cancer recurrence. One of the key factors contributing to tumorigenesis, heterogeneity and treatment resistance is metabolic reprogramming. Aerobic glycolysis “Warburg effect”, is an important metabolic dependency in GB. This metabolic process results in the accumulation of lactate in the cytosol, which must be released into the extracellular space to prevent intracellular acidification and to support high rates of glycolysis. The efflux of lactate into the tumor microenvironment (TME) is mediated by the family of the monocarboxylate transporters (MCTs), mainly MCT1 and MCT4. It has been extensively reported that lactate is not merely a waste product of glycolytic cancer cells, but it fuels other cancer cells and plays critical roles in tumor growth, invasion, metastasis, and immune escape. Therefore, anti-glycolytic agents, including inhibitors to block the monocarboxylate transporter activity of MCTs has been developed to shut down glycolysis and to impair lactate shuttles between cancer cells. So far, the important role of MCTs in cancer is mainly ascribed to the lactate shuttling between cancer-cancer cells and cancer-TME to sustain some energy demands of cancer cells. However, our preliminary experiments showed that MCT1 could play tumorigenic role in GB independently of their lactate transport activity. By performing intracranial assay using MCT1 CRISPR, MCT4 CRISPR and control CRISPR GSCs, we showed that MCT1 is a key regulator of tumorigenesis in GB. In another set of in vitro experiments, we found that silencing of MCT1, but not MCT4, resulted in reduction of GSC growth. However, although pharmacologic MCT1 inhibitor, AZD3965, resulted in accumulation of intracellular lactate, indicating on-target efficacy, it did not modulate GSC proliferation. Having said that, this suggest that the available MCT inhibitors that target only the transport activities of MCTs, and are currently in clinical trials, may have limited potential for achieving effective clinical outcomes. In this project, we will test the hypothesis that MCT1 controls GSC fate and tumorigenesis using patient-derived GSCs and preclinical animal models of glioblastoma. To address this hypothesis, we will first determine whether the observed effects are generalizable across multiple patient-derived GSCs with varying genetic backgrounds and molecular subtypes. Second, we will determine whether genetic silencing of MCT1 sensitizes the established glioblastoma tumors to radiation and chemotherapy. Third, we will employ rescue experiment using wild-type and transport inactive form of MCT1 to decipher the canonical and non-canonical roles of MCTs in glioblastoma progression. While the canonical role of MCTs in lactate transport and cancer progression of some cancers has been studied, their roles beyond the lactate transport, have been almost ignored. Furthermore, any role in controlling GSCs has not been studied before. Understanding the role and the mechanisms of MCTs in GSCs is novel and will open new avenues for the design of MCT-targeted therapies.