Rôle de la kinase Akt dans la chimiorésistance : Régulation de l’équilibre Apoptose-Sénescence

par Alexandra Vetillard

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Olivier Coqueret.

Thèses en préparation à Angers , dans le cadre de École doctorale 502 Biologie-Santé (Nantes-Angers) , en partenariat avec Centre de recherche en cancérologie (CR2C) - équipe 12 (laboratoire) depuis le 01-10-2012 .


  • Résumé

    Résoudre les problèmes de résistance aux traitements antitumoraux et d’échappement tumoral constitue un enjeu majeur de la recherche en cancérologie. Fournir une solide connaissance de la réponse au traitement et des voies potentiellement impliquées dans la chimiorésistance permettrait d'améliorer les thérapies. Activée par la chimiothérapie, la sénescence est un mécanisme suppresseur de tumeur qui empêche la progression tumorale. Cependant, certaines cellules cancéreuses sont capables d’émerger et de provoquer une rechute clinique. Les mécanismes mis en place par les cellules pour échapper à la sénescence ne sont pas encore clairement connus. Nous avons récemment décrit que les cellules qui échappent à la sénescence sont plus transformées que les cellules parentales non traitées ; elles résistent à l’anoïkis et sont dépendantes de l’expression de la protéine anti-apoptotique Mcl-1. Dans cette étude, nous caractérisons plus en détail cette émergence en réponse à l'irinotécan, un traitement de première ligne utilisé dans le cancer colorectal. Nos résultats indiquent que la kinase Akt est activée comme une voie de survie lors de l'étape précoce de la sénescence et qu’elle est également réactivée lors de l’émergence. L'inhibition de la kinase avec un inhibiteur spécifique, le GSK690693, empêche l’émergence et améliore l’efficacité du traitement, à la fois in vitro et in vivo. Cette amélioration a été corrélée à l'inhibition de la sénescence, la régulation négative de l’expression de p21Waf1 et l’activation concomitante de l'apoptose. L’induction de ce mécanisme de mort cellulaire est associée à l’augmentation d’expression de la protéine pro-apoptotique Noxa et l’inactivation de Mcl-1 qui en résulte. En effet, à l’opposé, l’inhibition de Noxa empêche l'apoptose et augmente alors le nombre de cellules émergentes. De plus, en utilisant soit des ARN interférents ou des cellules p21Waf1 déficientes, nous avons confirmé que la voie p53-p21, principal régulateur de la sénescence, favorise l’émergence. A l’inverse, son inhibition améliore l'efficacité du traitement par induction de l'apoptose. Bien que la sénescence soit normalement considérée comme un mécanisme de suppression, elle favorise donc l’émergence de cellules plus agressives en réponse à la chimiothérapie en bloquant le processus apoptotique. Ces résultats mettent en évidence que l'inhibition d’Akt améliore l’efficacité de l’irinotécan et empêche l'émergence de cellules persistantes en diminuant la sénescence au profit de la réponse apoptotique. Par conséquent, nous proposons que l’utilisation d’inhibiteurs d’Akt en thérapies séquentielles devrait être considérée dans le futur pour améliorer le traitement des cancers colorectaux réfractaires à l’irinotécan.


  • Résumé

    Reducing drug resistance and tumor escape in response to chemotherapy is a major goal of cancer research. Providing a strong knowledge of response treatment and of pathways potentially involved in drug resistance would improve therapy. Activated by chemotherapy, senescence is a tumor suppressive mechanism that prevents tumor progression. However, some cancer cells can emerge to induce clinical relapse. The mechanisms set up by cells to escape senescence are not yet clearly known. We have recently described that cells that escape senescence are more transformed than non treated parental cells; they resist anoikis and depend on Mcl-1. In this study, we further characterize this emergence in response to irinotecan, a first line treatment used in colorectal cancer. Our results indicate that the Akt kinase was activated as a feedback pathway during the early step of senescence and also during emergence. Inhibition of the kinase with a specific inhibitor, GSK690693, prevented cell emergence and improved treatment efficacy, both in vitro and in vivo. This improvement was correlated with senescence inhibition, p21waf1 downregulation and a concomitant activation of apoptosis due to Noxa upregulation and Mcl-1 inactivation. Indeed, Noxa inactivation prevented apoptosis and increased the number of emergent cells. Moreover, using either RNA interference or p21waf1-deficient cells, we further confirmed that an intact p53-p21-senescence pathway favored cell emergence and that its downregulation improved treatment efficacy through apoptosis induction. Although senescence is a suppressive mechanism, it also generates more aggressive cells as a consequence of apoptosis inhibition. These results highlight that Akt inhibition improves irinotecan treatment and prevents cell emergence by switching the senescence response to apoptosis. Therefore, we propose that use of Akt inhibitors in sequential therapies should be considered in future to improve the treatment of irinotecan-refractory colorectal cancers.