Profilage métabolique et immunitaire aux différents stades de la carcinogenèse cutanée

Metabolic and immune profiling at different stages of skin carcinogenesis

• Auteur / Autrice : Pauline Michon
• Direction : Hamid Reza Rezvani, Laure Favot-Laforge
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance le 09/06/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Dermathologie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biothérapie des maladies génétiques inflammatoires et cancers (Bordeaux ; 2011-2021)
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Daignan-Fornier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Daignan-Fornier, Marie-Dominique Galibert, Walid Rachidi, Géraldine Gentric
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Dominique Galibert, Walid Rachidi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Système immunitaire

Métabolisme

Mitochondries

Pyrimidines

Rayonnement ultraviolet

Épithélioma spinocellulaire

Mots clés libres

Carcinome épidermoïde cutané,

Ultraviolets

Dimères de pyrimidines

Mitochondrie

Métabolisme

DHODH

Signatures immunitaires

Cutaneous squamous cell carcinoma

Ultraviolets

Pyrimidine dimer

Mitochondria

Metabolism

DHODH

Immune signature

Résumé

Le carcinome épidermoïde (CEC) est le cancer cutané le plus agressif après le mélanome. Il est en constante augmentation du faitdu vieillissement de la population et de l’exposition trop excessive aux UVB. Ce cancer évolue en différents stades allant de la lésionprécancéreuse, à la tumeur primaire jusqu’à atteindre le stade métastatique. Ces différents stades sont bien établis cliniquementmais aucun outil n’est à ce jour disponible afin de nous permettre de prédire les risques qu’à la lésion précancéreuse d’évoluer etses risques de métastaser. L’identification des signatures génétiques étant difficile à obtenir du fait du grand nombre de mutationscausées par les UV, nous avons décidé de nous intéresser aux signatures métaboliques et immunitaires du CEC.Dans une première partie, nous nous sommes intéressés à l’impact des dimères cyclobutyliques de pyrimidine (CPD) nucléaireset/ou mitochondriales sur la reprogrammation métabolique après une exposition aux UV. Pour cette étude, des kératinocytesexprimant des photolyases nucléaires et mitochondriales ont été utilisés. Une étude protéomique et métabolomique a ainsi mis enévidence une modification biphasique des acteurs du métabolisme dépendante des CPD génomique. Nous avons aussi montré uneaugmentation de la consommation d’oxygène 24h après irradiation et une modification de la dynamique mitochondriale dépendantesdes CPD nucléaires et mitochondriales.Dans une seconde partie nous avons étudié le profil métabolique de différentes lignées de CEC et de différentes tumeurs de patientsà différents stades de la carcinogénèse. Des analyses protéomiques et biochimiques ont mis en évidence trois profils métaboliques.La croissance tumorale s’est avérée différente en fonction des profils. L’administration du Leflunomide, inhibiteur de l’enzymeDHODH impliquée à la fois dans la voie de synthèse des pyrimidines et le métabolisme mitochondrial, s’est révélé efficace pourcertaines lignées et plus particulièrement celles exprimant de façon plus importante l’enzyme. Ainsi, DHODH pourrait être un potentielmarqueur prédictif de l’efficacité du leflunomide.Le microenvironnement a un rôle central dans la progression tumorale et l’identification de nouvelles signatures immunitaires. Danscette dernière partie, nous avons analyser l’expression des cytokines par transcriptomique et nous avons mis en évidence différentessignatures immunitaires.Nos résultats ont ainsi pu révéler de nouveaux biomarqueurs métaboliques et immunitaires à différents stades de la carcinogénèsecutanée.

Cutaneous squamous cell carcinoma (cSCC) is the second most aggressive skin cancer and its incidence still increases mostly dueto ageing and excessive sun exposure. This cancer can evolve in different stage from the precancerous lesion to the primary tumorand finally metastases. Those different stages are well established clinically but no tool is available to predict the risk that aprecancerous lesion has to reach the metastatic stage. Genomic signatures are hard to obtain because of the high mutation ratecaused by UV. In this study, we decided to find an alternative profiling method and to identify new metabolic and immune signatures.We first wanted to understand better how nuclear and/or mitochondrial pyrimidine dimers (CPD) impact metabolic reprogrammingafter UVB exposure. To this aim, we used keratinocytes expressing nuclear and mitochondrial photolyases. By applying a quantitativeproteomic approach and targeted metabolomics, we found a biphasic alteration in metabolism, which was largely dependent on thepresence of genomic CPD. The increased oxygen consumption rate at 24h after irradiation as well as the mitochondrial structuralrearrangements were dependent on both mitochondrial and nuclear CPDs.In a second part we studied the metabolic profile of different cSCC cell lines and patients’ samples at different stages ofcarcinogenesis by proteomic and biochemical analysis. Three metabolic profile were highlighted. Tumors growth was differentbetween the metabolic profiles. We then administrated Leflunomide to mice, a DHODH inhibitor an enzyme implicated in themitochondrial metabolism and pyrimidine synthesis. We observed that not all the mice responded the same way, and that treatmentwas efficient in cell lines which express DHODH. Thus, DHODH can be a potential predictive biomarker of the leflunomide efficiency.Microenvironment is central for tumor progression and identifying new immune signatures can be useful. In this last part, we analyzedthe expression of different cytokines by transcriptomic and immunohistochemistry and we highlighted new immune signatures.Our results revealed new metabolic and immune biomarkers of the different stage of carcinogenesis.