Thèse soutenue

Metabolomics Investigation of Cancer Cells by High Field NMR
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Auteur / Autrice : Manhal Mili
Direction : Bénédicte Elena-Herrmann
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance le 17/12/2019
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure de Lyon (2010-...)
Jury : Président / Présidente : Marc Billaud
Examinateurs / Examinatrices : Bénédicte Elena-Herrmann, Marc Billaud, Pascal De Tullio, Patrick Giraudeau, Augustin Scalbert
Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal De Tullio, Patrick Giraudeau

Résumé

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La métabolomique a acquis au cours des dernières années une place privilégiée en oncologie et en recherche sur la biologie du cancer. La métabolomique cellulaire offre un grand potentiel pour élargir notre champs de connaissance sur les mécanismes du développement tumoral et sur les aspects fondamentaux de la biologie du cancer. Nous avons utilisé l’approche métabolomique par résonance magnétique nucléaire (RMN) pour caractériser les profils métaboliques de lignées cellulaires de cancer suite à leur exposition à des facteurs influençant leur réponse aux traitements. Premièrement, nous avons développé une méthodologie rigoureuse, rapide et ergonomique d’extraction des métabolites pour l’analyse métabolomique à partir de cultures cellulaires adhérentes mammifères. Par la suite, l’approche métabolomique a été utilisée pour étudier l’effet des adipocytes, constituants du microenvironnement tumoral, sur les exo- et endo-métabolomes des cellules cancéreuses HER2-positif. Il a été auparavant démontré que les adipocytes agissent sur les cellules cancéreuses HER2-positif en co-culture par l’intermédiaire de leurs facteurs sécrétés en induisant une résistance aux thérapies ciblées. L’ajout d’un stimulateur de lipolyse (isoprénaline, agoniste des récepteurs adrénergiques) au système de co-culture induit une résistance aux thérapies ciblées au moins aussi importante qu’en présence d’adipocytes seuls. Au contraire, l’ajout du propranolol (β-bloquant non sélectif) permet de retrouver la sensibilité de cellules cancéreuses aux thérapies ciblées. L’analyse métabolomique permet d’élucider les aspects mécanistiques mises en jeu lors de cette interaction en étudiant ses conséquences sur les profils métaboliques des cellules cancéreuses. L’analyse quantitative des métabolites présents dans les surnageants de culture montre une forte altération du métabolisme des cellules cancéreuses HER2-positif incubées en milieu conditionné d’adipocytes. Les cellules cancéreuses ne dépendent plus de la glycolyse aérobie mais privilégient l’utilisation d’autres carburants tels que le lactate et le glycérol. L’étude pharmaco-métabolomique des adipocytes et des cellules cancéreuses HER2-positif en présence de modulateurs de lipolyse confirme ces résultats et permet d’observer les changements métaboliques au niveau intracellulaire. Un dernier axe de ce travail porte sur l’étude des profils métaboliques des cellules du cancer de côlon suite à la déplétion de la machinerie AIF/CHCHD4. Les déficits du métabolisme mitochondrial oxydatif sont associées à de nombreuses maladies. Bien qu’une discrimination robuste n’ait pu être observée entre les groupes contrôle et déplété CHCHD4, nous avons identifié un nombre de variables confondantes dont le contrôle est nécessaire pour des études avancées sur le métabolisme oxydatif des cellules cancéreuses avec déplétion de CHCHD4.