c-FLIP as a potent anticancer target : Enhancement of cancer cell apoptosis by compounds identified through virtual screening

par Katherine Yaacoub

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Thierry Guillaudeux.

Soutenue le 27-04-2017

à Rennes 1 , dans le cadre de École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes) , en partenariat avec Université Bretagne Loire (ComuE) et de Chemistry Oncogenesis Stress and Signaling (Rennes) (laboratoire) .

  • Titre traduit

    c-FLIP comme une cible anticancéreuse : Restauration de la voie apoptotique des cellules cancéreuses par des nouveaux composés identifiés par criblage virtuel


  • Résumé

    FLIP (FLICE inhibitory protein) est une protéine anti-apoptotique qui a des identités de séquence partagées avec la protéine pro-apoptotique caspase-8. FLIP se trouve en compétence avec caspase-8 pour se fixer sur la protéine adaptatrice FADD, ce qui empêche l’activation de caspase-8 bloquant ainsi l'apoptose. Lors du développement des molécules interférant avec des protéines anti-apoptotiques, la recherche d'inhibiteurs de la protéine FLIP qui est surexprimée dans un très grand nombre de cancers, a échoué. Cela s'explique en partie par le fait que peu d'information structurelle de FLIP est actuellement disponible TRAIL est une cytokine de la famille TNFα. Elle est décrite pour activer des voies de signalisation conduisant à la mort cellulaire par apoptose. TRAIL a montré un grand intérêt dans la thérapie anticancéreuse, grâce à sa capacité d’induire la mort des cellules tumorales sans aucun effet sur les cellules normales. Cependant, l’efficacité de TRAIL est limitée par plusieurs mécanismes moléculaires. Un de ces mécanismes est la surexpression de FLIP qui fait compromettre l’utilisation thérapeutique de TRAIL. Le but principal de ce projet est de développer des nouvelles molécules capables d’inhiber la protéine FLIP dans les cellules tumorales, sans aucun effet sur la protéine homologue caspase-8. Après modélisation des protéines FLIP et caspase-8 sur la base de la structure cristallographique de FLIP viral et FADD respectivement, des premières expériences d’ancrage ou “docking” utilisant une banque de composés chimiques du «National Cancer Institute NCI » ont été réalisées. Les 9 molécules les plus intéressantes, étant comme sélectives pour FLIP et non caspase 8, ont été sélectionnées et testées sur des lignées de cancer de poumons surexprimant la protéine FLIP. Une co-administration de chacune des molécules inhibitrices de FLIP avec TRAIL a été faite pour vérifier la restauration de la voie apoptotique dans les cellules cancéreuses. Un test moléculaire de « Pull down assay » a été fait afin de confirmer l’inhibition de l’interaction de FLIP avec FADD. Finalement, l’évaluation de l’activité enzymatique des caspases a été étudiée pour vérifier la réactivation de la voie apoptotique après la combinaison de TRAIL avec les inhibiteurs de c-FLIP. En conclusion, la combinaison de TRAIL avec les inhibiteurs de FLIP aboutit à la restauration de la voie apoptotique dans des cellules cancéreuses. Ces composés nouvellement identifiés, peuvent servir ultérieurement comme des potentiels éléments des stratégies utilisées dans le domaine du traitement du cancer.


  • Résumé

    FLIP (FLICE Inhibitory Protein) is an anti-apoptotic protein which shares sequencesimilarity with the pro-apoptotic protein caspase-8. FLIP competes with caspase-8 for binding to the adaptor protein FADD (Fas-associated death domain), thus it inhibits caspase-8 activation, thereby blocking apoptosis. During the development of molecules interfering with anti-apoptotic proteins, searching for inhibitors of FLIP protein which is overexpressed in a very large number of cancers, has failed. This is partly due to the fact that little FLIP structural information is available at present. TRAIL is a member of TNFα superfamily. It has been described to activate the apoptotic signaling pathways. TRAIL showed great interest in anti-cancer therapy, due to its ability to induce tumor cell death without any effect on normal cells. However, the efficacy of TRAIL is limited by several molecular mechanisms. One of these mechanisms is the overexpression of FLIP which is able to compromise the therapeutic use of TRAIL. The main goal of this project is to develop novel inhibitory molecules able to interfere with FLIP in tumor cells without any effect on the homologous protein caspase 8. After the construction of FLIP and caspase-8 proteins on the basis of the crystallographic structure of the viral FLIP and FADD respectively, the first docking experiments using a chemical library of the National Cancer Institute NCI have been carried out. The most interesting molecules, being selective for FLIP versus caspase 8, were selected and tested on lung cancer cell lines that overexpress FLIP protein. Co-administration of FLIP inhibitors with TRAIL was performed to verify the restoration of the apoptotic pathway in cancer cells. A molecular test of "Pull down assay" was done in order to confirm the inhibition of the FLIP/FADD interaction. Finally, the evaluation of caspases activity was carried out to confirm the reactivation of the apoptotic machinery after TRAIL/FLIP-inhibitors combination. In conclusion, the combination of TRAIL with FLIP inhibitors resulted in apoptosis restoration in resistant tumor cells. These newly identified compounds may serve later as potential elements in cancer treatment field.


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