Polyploïdie suivie de dépolyploïdisation : une modalité de développement de la résistance aux médicaments anticancéreux

par Pierre-Emmanuel Puig

Thèse de doctorat en Médecine. Biochimie, biologie cellulaire et moléculaire. Cancérologie

Sous la direction de Bruno Chauffert.

Soutenue en 2008

à Dijon .

mots clés

• Cancer -- Chimiothérapie
• Polyploïdie
• Anticancéreux

Résumé

Lorsqu’ils sont utilisés à des concentrations pharmacologiques sur des cellules de tumeurs solides en culture ou chez des rats porteurs de tumeurs, les agents génotoxiques n’induisent pas une mort massive et rapide par apoptose. L’effet prépondérant est un arrêt de prolifération cellulaire qui aboutit à un processus d’endoreduplication de l’ADN et induit une polyploïdie. Comme le montre la vidéomicroscopie, les cellules cancéreuses polyploïdes ont une survie prolongée – pouvant impliquer des signes de sénescence – mais tentent des mitoses atypiques et asymétriques qui les conduisent à la multinucléation et/ou à la mort par catastrophe mitotique. Ce lent processus aboutit à une réduction progressive du nombre des cellules cancéreuses et in vivo à une réduction du volume tumoral qui peut être interprété comme une réponse initiale satisfaisante à la chimiothérapie (réponse partielle). Cependant, un échappement à ce processus létal se produit au niveau d’un très petit nombre de cellules cancéreuses polyploïdes (de l’ordre d’une pour 106, 107 cellules). Un processus de dépolyploïdisation qui pourrait avoir des analogies avec la mitose réductionnelle caractérisant la méiose permet aux cellules polyploïdes de retrouver un génome diploïde proche de celui des cellules parentales mais néanmoins différent qui leur donne un avantage sélectif de type darwinien autorisant leur prolifération. Ce processus complexe pourrait donc intervenir dans l’échec de chimiothérapies initialement efficaces, mais suivies de récidives tumorales plus ou moins tardives, généralement résistantes au moins aux agents utilisés pour les premières cures.

Titre traduit

Tumor cells can escape DNA-damaging agents through DNA endoreduplication and reversible polyploidy

Résumé

For determining the long‐term effect of DNA damaging agents used at pharmacologically‐relevant concentrations on different cancer cell lines in vitro and in vivo. We exposed cells at low concentration in vitro, then cell cultures were observed for several weeks, including through videomicroscopy. In these conditions, tumor cells did not undergo apoptosis and death, but immediately arrested their proliferation. Nevertheless, they continued to replicate DNA through endocycles, leading to progressive polyploidy, then multinucleation. These polyploidy multinucleate giant cells survived for several weeks. However, colonies of small, rapidly proliferating, diploid tumor cells appeared among the monolayers of giant, multinucleate, polyploidy cells during the weeks following cisplatin exposure. Their incidence was low, in the order of 10‐6 or 10‐7, but, due to their rapid proliferation, these cells invaded the entire culture surface. Interestingly, the same sequence was observed in vivo when rats bearing a subcutaneously established PROb tumor received cisplatin at the maximal tolerated dose. Firstly, the tumors stopped their progression or regressed partially; at this stage, tumors were constituted by large, often multinucleate, non proliferating cancer cells. After several weeks, tumors resumed their progression; they were then constituted by small, mononucleate, rapidly proliferating cancer cells. These results, demonstrate that apoptosis and death cannot be the unique response of cancer cells exposed to chemotherapy. A similar phenomenon can contribute to the frequent recurrence of clinical malignancies, even after an apparently satisfactory initial response to chemotherapy.