Description d'une approche thérapeutique de précision dans le mélanome métastatique : utilisation d'oligonucléotides antisens

par Emmanuelle Donnou

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Marie-Dominique Galibert et de David Gilot.

Soutenue le 23-11-2016

à Rennes 1 , dans le cadre de École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes) , en partenariat avec Université Bretagne Loire (ComuE) et de Institut de Génétique et Développement de Rennes (UMR 6290) (laboratoire) .


  • Résumé

    Le mélanome cutané est la forme la plus mortelle des cancers cutanés, due à une dissémination métastatique importante. La prise en charge thérapeutique du stade métastatique a été révolutionnée il y a cinq ans avec les autorisations de mise sur le marché des thérapies ciblées (inhibiteurs des kinases BRAF V600- et de MEK) et des immunothérapies (anticorps monoclonaux anti-CTLA-4, anti-PD1, anti-PD-L1). Malgré la prolongation de la survie des patients, le développement de résistances aux inhibiteurs de BRAF, la toxicité et le faible taux de réponse aux immunothérapies sont problématiques. Pour ces raisons, l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques reste une priorité. Notre équipe a récemment identifié une fonction non-codante d'un ARN messager (ARNm). Cet ARNm présente un mécanisme original d'éponge à microARN (miARN) impliqué dans le développement du mélanome. L'ARNm est stabilisé par la fixation d'un miARN sur des éléments de reconnaissance (MRE) non-canoniques, situés au sein de la séquence de l'ARNm. Une fois séquestré sur ces MRE non-canoniques, ce miARN ne peut plus exercer son activité suppresseur de tumeur. En particulier, il ne peut plus réguler post-transcriptionnellement l'expression d'une protéine impliquée dans la prolifération cellulaire. Nous avons démontré, dans le contexte du mélanome métastatique, que cet ARNm éponge est une cible thérapeutique pertinente. L'approche thérapeutique repose sur l'utilisation d'oligonucléotides antisens (ASO) qui masquent les sites de séquestration du miARN, c'est-à-dire les MRE non-canoniques, dans le but de libérer le miARN de l'éponge et de restaurer ses fonctions de régulation. Nous avons fait la preuve de concept du mode d'action de ces ASO et de leurs effets biologiques. Nous avons démontré que ces ASO diminuent la densité cellulaire in vitro et ralentissent la croissance tumorale dans un modèle murin de xénogreffe de cellules de mélanome ainsi que dans un modèle murin de xénogreffes de tumeurs dérivées de patients (PDX). Cette approche thérapeutique est innovante d'une part dans l'usage qui est fait des ASO, et d'autre part dans le concept de libération de miARN d'une éponge, qui permet de restaurer une régulation cellulaire post-transcriptionnelle anti-proliférative. Cette approche est spécifique de la présence de l'éponge et n'a pas d'équivalence en oncologie ni dans aucune autre pathologie.

  • Titre traduit

    A new precision medicine to target metastatic melanoma : use of antisense oligonucleotides


  • Résumé

    Cutaneous melanoma is the most deadly form of skin cancer, due to major metastatic spread. Therapeutic care of metastatic stage has been revolutionized five years ago with the approvals of targeted therapies (BRAF V600- and MEK kinases inhibitors) and immunotherapies (monoclonal antibodies directed against CTLA-4, PD1 and PD-L1). Patients overall survival is now prolonged, but resistances to kinases inhibitors, low response rate to immunotherapies, and systemic toxicities are problematic. For these reasons, it remains necessary to identify new therapeutic targets. Our team has recently identified a non-coding function of a messenger RNA (mRNA). This mRNA acts as a microRNA (miRNA) sponge and is implicated into melanoma burden. This mRNA is stabilized by the binding of a miRNA onto non-canonical recognition elements (MREs), located within mRNA sequence. When sequestered on these non-canonical MREs, this miRNA cannot exert its tumor suppressor function. In particular, it cannot anymore post-transcriptionally regulate the expression of a protein implicated into cell proliferation. We demonstrated, in the context of metastatic melanoma, that this sponge mRNA is a relevant therapeutic target. The therapeutic approach uses oligonucleotides antisens (ASO) to mask sequestration sites, which are non-canonical MREs, in the objective to free miRNAs from the sponge and to restore its functions. We made the proof of concept of the molecular mechanism and the biological effects of ASOs. We demonstrated that these ASOs decrease cell density in vitro and slow down tumor growth in a melanoma xenograft mouse model and in a patient-derived xenograft melanoma mouse model. This is a very innovative therapeutic approach by the way we use ASO, and on the concept of liberating miRNA from sponge sequestration, in order to reset a post-transcriptional anti-proliferative cellular regulation. This approach is specific for the sponge and has no equivalence in oncology.

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