Thérapie génique des métastases hépatiques de cancer colique : rôle des motifs CpG bactériens dans l'induction de la réponse antitumorale
par Samuel Bertin
Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
Sous la direction de Valérie Pierrefite-Carle.
Soutenue en 2008
à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) .
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Résumé
Suicide gene therapy consists in transfer into tumor cells a viral or bacterial gene, called "suicide gene", whose product is able to convert a non-toxic prodrug into a lethal drug. Thus, the cytosine deaminase (CD) gene enables the conversion of the non-toxic prodrug 5-fluorocytosine (5-FC), into 5-fluorouracil (5-FU), a cytotoxic drug commonly used in cancer chemotherapy. Our team has previously demonstrated in a rat liver metastasis model from colon carcinoma, that intratumoral injection of a CD-expressing plasmid followed by 5-FC treatment results in the regression of the treated tumor as well as of distant uninjected tumors, indicating the establishment of a systemic immune response. In the first part of this work, we have determined the cellular and molecular events induced by this suicide treatment in vivo. We have demonstrated that the treatment induces tumor cell apoptosis, T lymphocytes and NK cells recruitment within the tumor, as well as an increase in the expression of several cytokines and chemokines. These results indicate that the cytotoxic effects of 5-FU are then relayed by the activation of the different components of the systemic antitumor immune response. As our gene therapy approach is based on intratumoral injection of a bacterial plasmid, the second part of this work focused on the role of unmethylated-CpG sequences present in this plasmid in the initiation of the immune response. Our results demonstrate the importance of these bacterial motifs which are able to act as a danger signal by modifying the tumor microenvironment, thereby enhancing the development of an antitumor immune response. Finally, the last part of this work consisted in the analysis of bacterial CpG sequences in tumour cells themselves. Our results demonstrate for the first time that bacterial CpG motifs trigger an autophagy process in vitro and in vivo in tumor cells expressing the "Tolllike receptor-9" specific of these motifs. The recent discovery by other teams of a link between "Toll-like receptors" and autophagy in immune cells is therefore extended to cancer cells and this observation opens the way to new therapeutic approaches in the treatment of cancer.
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Titre traduit
Gene therapy of liver metastases from colon carcinoma : role of the bacterial CpG sequences in the antitumor response
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Résumé
La thérapie génique suicide consiste à transférer dans les cellules tumorales, un gène viral ou bactérien, appelé gène "suicide", dont le produit est capable de convertir une prodrogue non toxique en drogue létale. Ainsi, le gène cytosine désaminase (CD) permet de convertir la 5-fluorocytosine (5-FC), prodrogue non toxique, en 5-fluorouracile (5-FU), drogue cytotoxique couramment utilisée en chimiothérapie anticancéreuse. Les travaux de notre équipe ont précédemment permis de montrer, chez des animaux porteurs de tumeurs hépatiques sur deux lobes du foie, que l’injection d’un plasmide exprimant le gène CD dans l’une des deux tumeurs conduit à une régression de l’ensemble des lésions après traitement par 5-FC, indiquant la mise en place d’une réponse immune systémique. La première partie de ce travail de thèse a consisté à caractériser les évènements cellulaires et moléculaires induits par ce traitement de façon à mieux comprendre les effets antitumoraux observés. Nous avons démontré que le traitement induit l’apoptose des cellules tumorales, le recrutement dans les tumeurs de lymphocytes T et de cellules NK ainsi que l’augmentation d’expression de plusieurs de cytokines et chimiokines. Ces résultats indiquent que les effets cytotoxiques du 5-FU sont ensuite relayés par l’activation du système immunitaire ceci conduisant à la mise en place d’une réponse immune antitumorale systémique. Notre approche de thérapie génique étant basée sur l’injection intratumorale d’un plasmide bactérien, la deuxième partie de mon travail de thèse a consisté à analyser le rôle des séquences CpG non méthylées présentes dans ce plasmide lors de l’initiation de la réponse immune. Nos résultats démontrent l’importance de ces motifs bactériens qui sont capables d’agir comme un signal de danger en modifiant le microenvironnement tumoral, favorisant ainsi le développement d’une réponse immune antitumorale. Enfin, dans une dernière partie de ce travail, nous avons voulu déterminer si les séquences CpG bactériennes avaient un effet sur les cellules tumorales elles-mêmes. Nos résultats démontrent pour la première fois que les motifs CpG bactériens déclenchent un processus d’autophagie in vitro et in vivo dans les cellules tumorales exprimant le “Toll-like récepteur-9” spécifique de ces motifs. La mise en évidence récente d’un lien entre les “Tolllike récepteurs” et l’autophagie par d’autres équipes dans des cellules immunitaires est donc étendue aux cellules cancéreuses elles-mêmes, ce qui ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques dans le traitement du cancer.
