Soutenance de thèse de Fahmida AHMAD

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Bioinformatique et Génomique
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
récepteur Tyrosine kinase,Cancer du sein triple-négatif,transduction du signal,Modèle de souris,Écran de dépistage des drogues,Analyse protéomique
Keywords
receptor tyrosine kinase,Triple-Negative breast cancer,signal transduction,Mouse model,Drug screen,Proteomic analysis
Titre de thèse
Modélisation de l'hétérogénéité du cancer du sein triple négatif chez la souris pour découvrir et cibler les signaux essentiels
Modelling heterogeneity of triple negative breast cancer in mice to uncover and target signalling essentiality
Date
Jeudi 24 Septembre 2020 à 14:00
Adresse
IBDM (Developmental Biology Institute of Marseille) Aix-Marseille Université – CNRS UMR7288 163 Avenue de Luminy, case 907 - 13009 Marseille
Lewis Wolpert- TPR2
Jury
Directeur de these Mme Fabienne LAMBALLE IBDM (Developmental Biology Institute of Marseille)
Rapporteur M. David TULASNE INSERM
Rapporteur Mme Daneila BARILA Department of Biology, University of Rome “Tor Vergata”
CoDirecteur de these M. Flavio MAINA IBDM (Developmental Biology Institute of Marseille)
Examinateur Mme Sophie CHAUVET IBDM (Developmental Biology Institute of Marseille)
Examinateur M. Pierre SAINTIGNY CENTRE DE RECHERCHE EN CANCEROLOGIE DE LYON (CRCL)

Résumé de la thèse

Le cancer du sein, cancer le plus fréquemment diagnostiqué dans les pays développés, est la deuxième cause de décès chez les femmes dans le monde chaque année. Alors que 70 à 80 % des patientes atteintes d'un cancer du sein non métastatique à un stade précoce sont guéries par la chirurgie et par des radio- ou chimiothérapies, la maladie à un stade avancé est considérée comme incurable selon les protocoles thérapeutiques actuels. Le cancer du sein triple négatif (TNBC) est un sous-type de cancer du sein très agressif, caractérisé par une remarquable hétérogénéité moléculaire, et qui ne bénéficie actuellement d'aucun traitement efficace. L'objectif de mon projet de Thèse était d'explorer les mécanismes conférant au TNBC son hétérogénéité et sa résistance, ainsi que la vulnérabilité sous-jacente du TNBC, afin de concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques. Dans notre équipe, nous avons généré un modèle de souris unique (souris MMTV-R26Met), dans lequel une augmentation subtile du niveau d'expression de la forme sauvage du récepteur tyrosine kinase MET entraîne la formation spontanée et exclusive de TNBC. Ce modèle de souris TNBC récapitule la formation de métastases pulmonaires, la résistance aux agents chimiothérapeutiques classiques, utilisés en clinique, ainsi qu'à un ensemble de thérapies moléculaires ciblées combinées. Nous avons ensuite exploité ce modèle de TNBC en réalisant, d’une part, une analyse protéomique afin d’identifier les altérations de la signalisation, et d’autre part, l’étude des propriétés des tumeurs MMTV-R26Met à la fois in vivo et ex vivo. Une intégration complète, par intelligence artificielle , des altérations de la signalisation identifiées avec les bases de données des patients atteints de TNBC, a permis d'établir que le modèle MMTV-R26Met récapitule l'hétérogénéité du TNBC observée chez les patients. De plus, nous avons identifié deux nouvelles combinaisons de médicaments très délétères pour les lignées cellulaires dérivées de tumeurs MMTV-R26Met, et un panel de cellules TNBC humaines, surmontant ainsi leur résistance aux médicaments. La première combinaison de médicaments cible le facteur anti-apoptotique BCL-XL et CDK1/2 (régulateurs de la progression du cycle cellulaire vers les phases M et S). La deuxième combinaison de médicaments, validée par des études in vivo, est basée sur un ciblage combinatoire de BCL-XL et de WEE1 (bien connu pour son action au point de contrôle G2/M et récemment identifié comme un régulateur épigénétique). D'un point de vue mécanique, nous montrons que l'inhibition combinée de WEE1 et de BCL-XL entraîne des dommages à l'ADN, une entrée prématurée en mitose, résultant en une catastrophe mitotique et l'apoptose, ce qui permet de mieux comprendre l'inhibition de WEE1 dans les cellules TNBC. Nos travaux peuvent être très pertinents pour leur transposition potentielle à la clinique, compte tenu également des études prometteuses de monothérapie avec les inhibiteurs de BCL-XL et WEE1 dans les essais cliniques de phase II.

Thesis resume

Breast cancer is the most frequently diagnosed cancer in developed countries and the second leading cause of death in women worldwide each year. While 70-80% of patients with early-stage, non-metastatic breast cancers are cured with surgery and radio/chemo/targeted therapies, advanced disease is considered as incurable using current therapeutic protocols. Triple-negative breast cancer (TNBC) is a highly aggressive breast cancer subtype, characterized by a remarkable molecular heterogeneity, and has currently no effective treatment. The aim of my PhD project was to explore the mechanisms conferring TNBC heterogeneity and resistance, and underlying TNBC vulnerability to design new therapeutic strategies. In our lab, we have generated a unique mouse model (MMTV-R26Met mice) in which a subtle increase in the expression levels of the wild-type MET receptor tyrosine kinase leads to spontaneous, exclusive TNBC formation. This TNBC mouse model recapitulates formation of lung metastasis, resistance to conventional chemotherapeutic agents used in the clinic, and also to a set of combined targeted molecular therapies. We further exploited the MMTV-R26Met TNBC model by exploring signaling alterations through proteomics and MMTV-R26Met tumor properties both in vivo and ex vivo. A comprehensive integration of identified signaling alterations with datasets of TNBC patients through machine learning established that the MMTV-R26Met model largely recapitulates TNBC heterogeneity observed in TNBC patients. Furthermore, we identified two new drug combinations highly deleterious for the MMTV-R26Met tumor-derived cell lines, and a panel of human TNBC cells, therefore overcoming their drug resistance. The first drug combination targets the anti-apoptotic factor BCL-XL and CDK1/2 (regulators of cell cycle progression to M and S-phases). The second drug combination, validated by in vivo studies, is based on a combinatorial targeting of BCL-XL and of WEE1 (a well-known G2/M checkpoint gatekeeper and recently identified as an epigenetic regulator). Mechanistically, we show that combined inhibition of WEE1 and BCL-XL leads to DNA damage, premature entry into mitosis, resulting in mitotic catastrophe and apoptosis, providing insights into WEE1 inhibition in TNBC cells. Our findings may be highly relevant for their potential translation to the clinic, also in view of promising studies of monotherapy with BCL-XL and WEE1 inhibitors in phase II clinical trials.