Ciblage de la voie de signalisation Hippo dans les cellules souches cancéreuses gastriques

Targeting Hippo pathway in gastric cancer stem cells

• Auteur / Autrice : Lornella Seeneevassen
• Direction : Pierre Dubus, Christine Varon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance le 28/03/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BordeAux Research In Translational Oncology (2016-2021)
• Jury : Président / Présidente : Katia Boniface
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martin Teichmann, Maria Ouzounova
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Tamara Matysiak-Budnik, Fabrice Lalloué

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteur inhibant les cellules leucémiques

Voie de signalisation RASSF/Hippo

Métastases

Cellules souches

Cancer

Estomac

Mots clés libres

Cancer gastrique

Cellules souches cancéreuses

Lif

Emt

Hippo

Métastases

Gastric cancer

Cancer Stem Cells

Lif

Emt

Hippo

Metastasis

Résumé

Le cancer gastrique (GC), 4ème cause de mortalité par cancer dans le monde, est un cancer de mauvais pronostic. Les tumeurs gastriques sont des entités hétérogènes constituées d’une petite sous population de cellules souches cancéreuses (CSCs), à l’origine de l’initiation et la croissance tumorale, ainsi que de la résistance aux traitements. Le GC est souvent diagnostiqué tardivement, à un stade métastatique, trop avancé pour les résections chirurgicales. Une partie des CSCs est aussi capable d’initier des métastases de par leur propriétés plastiques leur permettant de changer de phénotype cellulaire très rapidement. Le ciblage et la caractérisation de ces CSCs sont donc cruciaux au traitement du GC.En conséquence, la première partie de ma thèse a consisté au ciblage des CSCs en agissant sur les voies de signalisations cellulaires importantes au maintien de leur propriétés tumorigéniques. Pour cela, les deux stratégies choisies étaient l’activation des kinases de la voie et l’inhibition des effecteurs oncogènes YAP/TAZ-TEAD.Premièrement, le Leukaemia Inhibitory Factor (LIF) a été utilisé pour activer les kinases de la voie Hippo MST1/2 et LATS1/2. L’analyse de la formation de tumeursphères, de l’invasion 2D et 3D, et de l’expression des marqueurs associés aux CSCs et à la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) démontre que le LIF présente des propriétés anti-tumorigéniques, anti-chimiorésistantes, anti-invasives et anti-EMT sur les CSCs provenant de lignées cellulaires de GC et de cellules de tumeurs-dérivées de patients (PDX). De plus, le LIF améliore les effets anti-CSCs des chimiothérapies telles que la doxorubicine et le 5-fluorouracile et réduit l’activité des facteurs de transcription associés à l’EMT, ZEB1 et SNAIL. L’utilisation d’un inhibiteur de kinases de la voie Hippo MST1/2, XMU-MP-1, a démontré la participation de la voie Hippo aux effets anti-CSC du LIF. De plus, il a été démontré que les cellules préalablement traitées au LIF ont une capacité moindre à former des métastases dans des modèles in vivo d’injection intracardiaque.Par ailleurs, la Verteporfine (VP) a été utilisée en tant que stratégie d’inhibition des effecteurs oncogéniques de la voie Hippo de par sa capacité à altérer les interactions entre YAP/TAZ et le facteur de transcription TEAD. La VP diminue la prolifération des cellules GC ainsi que la population de CSCs et leurs marqueurs. Elle inhibe aussi la croissance tumorale dans des modèles de xénogreffes sous-cutanées et de manière intéressante les cellules résiduelles ne sont plus capables de former des tumeursphères ex vivo confirmant la diminution du pool de CSCs au sein des tumeurs.La deuxième partie de mon projet a consisté en la caractérisation des CSCs et plus particulièrement celles qui circulent, les cellules tumorales circulantes (CTCs) ; ceci dans le but de trouver de nouvelles stratégies de diagnostic, pronostic et de thérapie. Les CTCs, récupérées à partir de sang de patients atteints de GC, sont retrouvées seules ou en groupes dans le sang, par exemple regroupées avec des cellules immunitaires. En conséquence, une partie de ce projet, en collaboration avec l’équipe de N. Larmonier (Immunoconcept), a été d’explorer le rôle de l’interaction cellules myéloïdes suppressives (MDSCs)-CSCs et son importance dans les propriétés tumorigéniques et invasives des CSCs. Des expériences d’invasions et de tumeursphères ont démontré un premier effet pro-tumorigénique et pro-invasif des MDSCs sur les CSC gastriques.Dans l’ensemble, mon travail de thèse a exploré le ciblage de la voie Hippo comme stratégie thérapeutique anti-CSC dans le GC. Le LIF et la VP, deux méthodes visant différentes parties de la voie, représentent des approches intéressantes dans le traitement des CSCs tumorigéniques, chimio-résistantes et invasives. Enfin, le travail sur la caractérisation des CTCs et de leurs partenaires donnent des pistes pour le développement de thérapies contre les GC métastatiques.

Gastric cancer (GC) is the 4th deadliest cancer worldwide with a 5-years survival rate of less than 20%. GC are heterogeneous cancers, comprised of cancer stem cells (CSCs), responsible for this bad prognosis. Studies show their role in cancer initiation, growth, and resistance to therapy in GC. Part of these cells also have a role in metastasis initiation through their overdeveloped plasticity allowing them to change phenotypes rapidly. GC patients are diagnosed at late stages, usually metastatic disease, most of the time unresectable. The need for proper diagnosis methods and targeted therapies is undoubtedly crucial for appropriate patient care.Accordingly, the first part of my thesis work focussed on gastric CSCs targeting strategies affecting signalling pathways important in their tumorigenic and invasive properties. To this purpose, Hippo kinase activation or YAP/TAZ-TEAD inhibiting strategies were followed, and effect on gastric CSCs was evaluated.First, Leukaemia inhibitory Factor (LIF) was used to activate Hippo pathway kinases MST1/2 and LATS1/2 for the first time in GC. Using tumoursphere formation assays and CSC markers expression, LIF anti-tumorigenic and anti-chemo-resistant properties was demonstrated in CSCs from GC cell lines and patient-derived xenograft (PDX) cells. LIF potentiated the effect of doxorubicin and 5-Fluorouracil chemotherapy drugs on gastric CSCs. The use of Hippo kinase MST1/2 inhibitor XMU-MP-1 and Ruxolitinib, inhibiting JAK kinases showed the participation of the Hippo pathway in LIF anti-CSC tumorigenic and chemo-resistant effects and not the JAK/STAT pathway, canonical pathway of LIF.Secondly, LIF presented anti-invasive and anti-Epithelial to Mesenchymal transition (EMT) properties in GC cell lines and PDX cells and more particularly on CSCs, determined by 2D and novel 3D invasion assays. It reduced EMT-transcription factors ZEB1 and SNAIL activity. In addition, in vivo intracardiac experiments showed decreased metastasis initiation ability of LIF-treated cells compared to non-treated ones. Lastly, LIF receptor (LIFR) was less expressed in GC tumours and its high expression was associated to better prognosis of GC patients, suggesting a possible protective role of LIFR.Moreover, in a YAP/TAZ-TEAD targeting strategy, Verteporfin (VP) was used to block the interaction between transcription factor TEAD and its activators, necessary for their oncogenic targets to be induced. VP decreased GC cells proliferation and CSC markers expression and population. It also inhibited tumour growth in in vivo subcutaneous xenograft model and the residual tumour cells were less keen to form tumourspheres ex vivo showing the decrease in tumour CSC composition.The second part of the project was based on the characterisation of CSCs and more particularly the circulating tumour cells (CTCs), paving a hope towards novel diagnostic, prognosis and therapeutic tools. CTC collection was conducted from GC patients’ blood samples and their histological characterisation is ongoing. These cells were found single or in clusters in blood, for example with immune cells. Consequently, part of the work, in collaboration with N. Larmonier’s team (Immunoconcept), focussed on exploring the role of Myeloid-derived suppressor cells’ (MDSCs) interaction with CSCs and their importance in the tumorigenic properties of these cells. Tumoursphere and invasion assays demonstrated a first pro-tumorigenic and pro-invasive role of MDSCs on gastric CSCs.As a whole, my thesis work explored a Hippo-targeting path as anti- gastric CSC strategy through LIF and VP, aiming distinct aspects of the signalling pathway. These represent interesting approaches targeting CSCs tumorigenic, chemo-resistant, and invasive properties. It also participates to the characterisation of CTCs and their interacting partners, giving further clue for therapeutical development against GC metastatic disease.