Projet ANR-11-PDOC-0012 – NuKiT : Rôle des nutriments et de la protéine kinase TPL-2 dans les cellules cancéreuses et leur microenvironnement
Programme : Retour Post-Doctorants (RPDOC)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame Virginie MIEULET (INSTITUT CURIE - SECTION DE RECHERCHE)
Partenaires : Institut Curie
Montant : 348600.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Définir la fonction d’une protéine kinase dans la tumorigenèse : vers une thérapie ciblée.Définir les propriétés oncogéniques d’une protéine kinase, identifier les mécanismes moléculaires impliqués, permettent à terme de mieux caractériser les tumeurs afin de développer des traitements spécifiques mieux adaptés.
Fonction, mécanismes de régulation, nouveaux traitementsL’expression de notre protéine kinase d’intérêt (MAPK) est associée à l’agressivité tumorale dans les cancers du sein, et de mauvais pronostic pour les patientes atteintes de tumeurs ovariennes de haut grade. Le but du projet est de définir le rôle de MAPK dans le développement tumoral ainsi que les mécanismes de régulation de cette protéine kinase. La fonction de MAPK dans la tumorigenèse sera analysée selon deux axes complémentaires qui permettront de définir : 1) le rôle autonome de MAPK dans les cellules cancéreuse ; 2) la fonction de MAPK dans le microenvironnement tumoral. La double fonction potentielle de MAPK dans les tumeurs est particulièrement intéressante. En effet, à ce jour, les traitements proposés aux patientes présentant des tumeurs ne sont pas toujours adaptés. C’est pourquoi une meilleure caractérisation des tumeurs au niveau moléculaire est essentielle. Développer des drogues pour cibler et inhiber l’activité d’une seule protéine kinase, MAPK, pourrait non seulement prévenir la croissance des cellules tumorales mais également agir sur leur microenvironnement qui favorise leur développement. Pour les patientes présentant des tumeurs qui expriment fortement MAPK, nous pourrions proposer un traitement adapté et ainsi améliorer leur survie.
Des techniques classiques aux nouvelles technologies à haut-débit.Ce projet combine analyse transcriptomique (microarray et qRT-PCR) de l’expression de l’ARNm de MAPK dans les tumeurs, à une analyse protéique (western blot et IHC), protéomique et métabolomique. De plus, grâce à de nouvelles technologies de type luminex, nous pourrons caractériser jusqu’à 50 analytes constituant la tumeur et son microenvironnement. Toutes ces données seront confrontées aux propriétés cliniques des tumeurs. Des modèles cellulaires (surexpression de MAPK ou inactivation transitoire/stable) et murins de xénogreffes nous permettront une analyse in vitro et in vivo de la fonction de MAPK dans le développement tumoral grâce à des techniques classiques de biochimie et biologie moléculaire. Les modèles murins seront également utilisés pour suivre l’apparition et l’évolution de métastases ainsi que la sensibilité aux traitements tels que les inhibiteurs de MAPK.
Résumé de la soumission : La serine thréonine kinase TPL-2 (tumour progression locus 2) présente des propriétés oncogéniques chez le rat et la souris, cependant le mécanisme impliqué n’est pas connu. De façon semblable, chez l’homme, alors que les mutations somatiques de TPL-2 sont extrêmement rares dans les tumeurs, l’augmentation de l’expression de TPL-2 a été observée dans les cancers du sein, ce qui suggère que TPL-2 pourrait être impliquée dans le développement tumoral.TPL-2, également appelée MAP3K8, active les voies de signalisation MAPK et SAPK, qui stimulent à leur tour des voies de transduction contrôlant la croissance cellulaire et la survie. Cette protéine kinase est également cruciale pour la réponse immunitaire car elle induit la production de TNFa, une cytokine pro-inflammatoire. TPL-2 pourrait avoir une double fonction dans le développement tumoral: 1) l’activation de voies de signalisation importantes pour la croissance cellulaire et la survie; 2) l'induction de la réponse immunitaire. Ces deux fonctions sont généralement affectées, soit dans les cellules cancéreuses, soit dans leur microenvironnement. C’est pourquoi le programme de recherche fondamentale que nous souhaitons développer a pour but de déterminer le rôle de TPL-2 dans le développement tumoral en analysant la fonction de TPL-2 dans les cellules cancéreuses et leur microenvironnement.De façon intéressante, nous avons observé une corrélation entre l’expression de TPL-2 et l’agressivité tumorale, dans une cohorte de patients présentant des sous-types variés de cancer du sein. Nous avons ensuite confirmé ces données dans des lignées de cellules cancéreuses. Enfin dans des cancers ovariens séreux de haut grade, nous avons observé que les tumeurs présentant un fort taux d’expression de TPL-2 étaient associées à un mauvais pronostic. Nous avons donc des résultats fortement en faveur d’un rôle de TPL-2 dans le développement tumoral chez l’homme. Grâce à l’utilisation de modèles in vitro et in vivo, nous souhaitons déterminer le(s) mécanisme(s)  moléculaire(s) impliqués dans ce processus. Nous étudierons les voies de signalisation en aval de TPL-2 ainsi que l’influence des nutriments et du stress oxydant. En effet, j’ai démontré précédemment que l’arginine, précurseur d’oxyde nitrique, est crucial pour l’activité kinase de TPL-2. Le laboratoire « Stress et Cancer » dirigé par Dr. Mechta-Grigoriou est spécialisé dans la régulation du stress oxydant, du métabolisme et du développement tumoral. Développer mon projet dans ce laboratoire, à l’Institut Curie c'est me positionner dans des conditions optimale pour mener à bien ce projet et obtenir des résultats convaincants afin d’augmenter les connaissances fondamentales dans le domaine du développement tumoral.
Résultats : Nos résultats indiquent clairement que MAPK contrôle la croissance des cellules épithéliales tumorales en agissant sur le cycle cellulaire sans affecter l’apoptose. Au sein de la tumeur, cette MAPK est exprimée à la fois dans les cellules épithéliales tumorales et leur microenvironnement inflammatoire et fibroblastique. Ces résultats confirment l’importance d’étudier la double fonction de MAPK dans la tumorigenèse à savoir son rôle autonome dans les cellules cancéreuse et sa fonction dans le microenvironnement tumoral. De plus, une forte expression de MAPK dans ces tumeurs est associée à une signature inflammatoire.
Nous avons identifié un nouveau mécanisme de régulation de MAPK par des miRNA. En effet, nos résultats montrent que MAPK est une cible directe de ces miRNA. De plus, l’expression de ces miRNA dans des lignées cellulaires tumorales induit une diminution de l’expression endogène de MAPK. Enfin, nous avons observé une différence de régulation de l’expression de MAPK par ces miRNA en fonction du milieu de culture utilisé. A ce jour, nous essayons de déterminer celui ou ceux qui seraient déterminants.
Perspectives : L’originalité de ce projet est basée sur trois points principaux : (i) il constitue la première mise en évidence de la fonction de MAPK in vivo dans le développement tumoral, la dissémination métastatique et la réponse au traitement (ii) il utilise des modèles cellulaires et murins (iii) il intègre outils moléculaires à grande échelle, biologie cellulaire et échantillons tumoraux humains. Si le rôle pro-oncogénique de MAPK dans le développement tumoral est prouvé et que ses mécanismes d’action sont identifiés, nous espérons à long terme développer des drogues ciblant spécifiquement cette protéine kinase.
Publications et brevets : Pas de publications scientifiques ni de brevets déposés à ce jour.