Implication des cellules exprimant le transporteur ABCB5 dans la chimiorésistance du mélanome métastatique

par Marine Chartrain

Thèse de doctorat en Pharmacologie

Sous la direction de Jean-Edouard Gairin et de Nicolas Guilbaud.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Bien qu'au 8ème rang des cancers les plus fréquents, le mélanome est un problème médical majeur car son incidence double tous les dix ans chez les populations occidentales. Cette pathologie, au stade métastatique, est réfractaire à la chimiothérapie avec moins de 20% de réponses objectives sans amélioration du temps de survie pour le traitement de référence : la dacarbazine. Même si des thérapies ciblées prometteuses sont développées avec l'ipilimumab (inhibiteur de CTL-A4) ou le vemurafenib (inhibiteur de BRAF), la chimiorésistance reste au centre des préoccupations. Récemment, des sous-populations cellulaires présentant des caractéristiques particulières en termes d'agressivité tumorale ont été mises en évidence dans le mélanome. Parmi elles, les cellules exprimant ABCB5 ont été définies comme "Cellules Initiatrices de Mélanome" pour leur capacité à régénérer des tumeurs chez l'animal. ABCB5 appartient à la famille des transporteurs ABC (pour ATP-Binding Cassette) qui permettent l'efflux de nombreux composés de façon ATP-dépendante et qui sont largement impliqués dans la chimiorésistance des cancers. Dans ce contexte, j'ai étudié l'implication d'ABCB5 dans les phénomènes de chimiorésistance du mélanome métastatique. Dans un premier temps, j'ai analysé la résistance globale de plusieurs modèles in vitro de mélanome en relation avec plusieurs transporteurs ABC dont ABCB5. Ces modèles ne permettant pas une modélisation satisfaisante de la chimiorésistance, je me suis intéressée à la résistance de sous-populations cellulaires. J'ai ainsi confirmé que la protéine ABCB5 est exprimée sous forme d'une sous-population minoritaire au sein de plusieurs modèles in vitro de mélanome et j'ai mis en place une technique expérimentale permettant d'évaluer l'impact de substances anti-mélanome sur ces cellules. J'ai montré dans un modèle de xénogreffe WM-266-4 que le traitement par le temozolomide aboutit in vivo à l'enrichissement de la sous-population exprimant ABCB5 et ce, malgré une régression des tumeurs. Par la même approche transposée in vitro, j'ai montré que les cellules exprimant ABCB5 survivent à la dacarbazine, à des doses pharmacologiquement actives. Cette observation a également été étendue à d'autres composés cytotoxiques et notamment aux agents de thérapies ciblées actuellement testés pour le traitement du mélanome. Par ailleurs, mes résultats indiquent que les cellules de mélanome peuvent moduler l'expression de la protéine ABCB5 en réponse à un stress pharmacologique. Cette étude montre l'intérêt de la protéine ABCB5 en tant que marqueur d'une sous-population cellulaire caractérisée par une résistance accrue. Néanmoins, un rôle fonctionnel direct d'ABCB5 dans ce phénotype reste à démontrer. Cette question a été abordée par la mise en place de modèle de surexpression d'ABCB5 au sein de l'équipe ainsi que par des approches d'extinction par siRNA mais les premiers résultats indiquent qu'il est difficile d'étayer l'hypothèse d'un rôle actif pour ABCB5. Il est donc aujourd'hui primordial de statuer sur le rôle de cette protéine et de déterminer son importance dans le processus de chimiorésistance du mélanome. L'ensemble de ce travail ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche de cibles pharmacologiques innovantes dans le contexte du mélanome métastatique.

  • Titre traduit

    Melanoma chemotherapy leads to the selection of ABCB5-expressing cells


  • Résumé

    Melanoma is one of the most aggressive form of skin cancer and its incidence is increasing worldwide. Metastatic melanoma is highly resistant to conventional chemotherapies and dacarbazine, the reference treatment has a very low response rate (<20%) without impact on overall survival. A number of promising targeted therapies have been developed recently such as ipilimumab (an anti-CTL-A4 antibody) or vemurafenib (a specific inhibitor of BRAF) but resistance invariably develops and still remains an unsolved question. Recently, relevant markers have been identified to select a restricted sub-population of melanoma cells with particular stem cell-like properties. Among them, ABCB5 expressing cells have been defined as "Melanoma initiating cells" since they display an enhanced tumorigenicity in mice. As a member of the ABC (ATP-Binding Cassette) transporters family, ABCB5 is thought to participate to the melanoma chemoresistance through a function of efflux. Here, we have studied the participation of ABCB5 expressing cells to chemoresistance in metastatic melanoma. We first investigated in vitro models of melanoma for their ability to mimic global resistance, in relation with thier ABC transporters expression. We then focused our study on the resistance of minor sub-populations. We confirmed that ABCB5 is expressed at the surface of a sub-population and we developed an experimental procedure to monitor this sub-population upon chemoterapeutic treatment. Using the WM-266-4 melanoma xenograft model, we demonstrated in vivo that ABCB5-expressing cells are enriched after a temozolomide treatment despite a significant tumor regression. We then monitored in vitro the evolution of the ABCB5-expressing cell sub-population upon pharmacologically active doses of dacarbazine. This observation has been extended to various chemotherapeutic drugs including the new targeted therapy developed in melanoma. We also demonstrated that melanoma cells are able to modulate ABCB5 expression upon pharmacological treatment. Taken together, our findings show that ABCB5-expressing cells are more resistant to the anti-melanoma chemotherapeutic drugs than cells of the tumor bulk. Nevertheless, a functional property of ABCB5 protein remains unclear in this phenotype. The question was addressed by using cellular model which stably overexpressed ABCB5 and by performing siRNA extinction experiments. Our data failed to show any functional evidence that ABCB5 can confer a selective advantage to melanoma cell. This remains a determining question we need in order to answer to establish the importance of ABCB5 in melanoma chemoresistance. Our results may be of particular importance in determining the clinical outcome of chemotherapeutic treatments and reinforce the interest of ABCB5 and ABCB5-expressing cells as potential therapeutic targets in melanoma.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (168 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 149-164

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 TOU3 0208
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 8617
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.