Stratégie de thérapie combinée pour le traitement des gliomes : un compromis entre spécificité des drogues et efficacité du traitement, approche in vitro

A combinatorial preclinical in vitro strategy against human glioblastoma cells : specific targeting of protein kinases, histone deacetylases and glycolysis

• Auteur / Autrice : Viviane Egler
• Direction : Kenneth Takeda, Adrian Merlo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008) en cotutelle avec Bâle - Suisse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Apoptose

Protéines kinases

Cancer -- Thérapeutique

Gliomes

Résumé

Le traitement efficace de gliomes malins reste l’un des plus grand challenge en neuro-oncologie. L’incidence des gliomes malins est de 5 à 10 sur 100. 000 personnes et l’issue est toujours fatale avec une survie moyenne de moins de 1 an. La location de la tumeur et sa capacité à envahir le tissu cérébral sont deux obstacles pour le traitement chirurgical. La résistance à la chimiothérapie et radiothérapie conventionnelles est une conséquence de l’instabilité génétique qui engendre des mutations incontrôlées. La présence de la barrière hémato-encéphallique (BHE) complique le ciblage des drogues. Cependant, les mécanismes entrant dans le développement des gliomes sont de mieux en mieux étudiés. Parmi les voies de signalisation clés, celles contrôlant l’apoptose, la prolifération, la réparation et l’invasion sont les plus fréquemment altérées dues à des altérations dans les gènes TP53, p16/p14, RB, PTEN et PDGFR. De plus, de nombreux gènes régulateurs sont inhibés par des modifications épigénétiques comme la méthylation et l’acétylation. L’une des caratéristique des gliomes et de nombreux autres cancers est leur consommation élevée en ATP via la glycolyse. Tous ces voies de signalisation représentent des cibles potentielles pour des drogues spécifiques. Récemment, de petites molécules liposolubles ont été créées pour cibler spécifiquement ces voies de signalisation altérées dans les cellules cancéreuses. Ces molécules ont été appliquées à des cellules de GBM humains, l’induction de l’apoptose déterminant l’efficacité de ces drogues. L’application unique et simple de PKIs, AEE788, Glivec, RAD001 et l’inhibiteur de la glycolyse 2-DG ne furent pas capable d’induire de l’apoptose, seul un effet cytostatique fut constaté à des doses applicables en clinique. Par contre, les drogues cytotoxiques comme EPO906 et les inhibiteurs d’ histone deacétylases (HDACs) comme la trichostatine A induisent efficacement l’apoptose, mais sont toxiques à des doses plus élevées chez l’animal et l’homme. C’est pourquoi des combinaisons entre ces différentes drogues ont été testées mais à des doses plus faibles. Deux combinaisons comportant la drogue inhibitrice des HDACs ont fortement induit de l’apoptose dans les cellules de gliomes. Cette synergie fut observée également dans d’autres lignées de cellules cancéreuses.

Effective treatment of malignant gliomas remains one of the great challenges in neurooncology. The incidence of malignant gliomas is 5 to 10 per 100. 000 persons, and the outcome is always fatal with a mean survival of less than one year. Tumor location and invasiveness into normal brain tissues are the two main obstacles for surgical cure. Resistance to conventional chemo- and radiotherapy is a consequence of high genetic instability leading to countless mutations. The presence of the blood-brain barrier makes drug targeting difficult. Nevertheless, mechanisms of gliomagenesis are becoming better understood. Among the key cellular pathways, those controlling apoptosis, proliferation, repair and invasion are most frequently disrupted due to alterations in TP53, p16/p14, RB, PTEN, EGFR and PDGFR. In addition, many regulatory genes are epigenetically silenced by methylation and acetylation. Cardinal feature of malignant gliomas, as well as many other cancers, is a high rate of ATP consumption via upregulation of glycolysis. All these pathways represent potential targets for interference with specific drugs. Recently, small lipo-soluble molecules were designed as a new class of drugs more specifically targeting those altered cancer pathways. These drugs were applied to human GBM cells for induction of apoptosis as a readout of drug efficacy. Single applications of the PKIs, AEE788, Glivec and RADOO1 or the glycolytic inhibitor, 2-DG, were not able to induce cell death, but only a cytostatic effect at clinically meaningful dose ranges. In contrast, cytotoxic drugs like the microtubule inhibitor EPO906 or HDAC inhibitors (HDIs) like trichostatin A, sodium butyrate and LAQ824 were able to efficiently trigger apoptosis, but are known to lead to toxicity with increased dose ranges in mice and humans. We therefore tested combinations of low doses of cytotoxic drugs with cytostatic drugs and indomethacin. As p21 was shown to be re-expressed upon HDIs and to protect cancer cells against apoptotic stimuli, 2-DG was used as a sensitizer for HDIs-induced apoptosis. 2-DG strongly inhibits protein expression. Synergistic induction of apoptosis was observed in glioma and other cancer cell lines upon this combined treatment. Thus, drug combination that inflict a cytotoxic stress to cancer cells and simultaneously impair the p21-regulated response of the stressed cells to halt the cell cycle machinery may be a new way to treat cancer in the future.