Expression et fonctions des galectines dans le cancer

Dans une ere ou la medecine personnalisee prend de plus en plus d’ampleur, il est devenu primordial de mieux comprendre les differents evenements moleculaires qui regulent la progression tumorale. Depuis plusieurs annees, les galectines sont au centre d’un interet grandissant pour la decouverte de biomarqueurs exploitables. De par leur capacite a lier une grande variete de molecules glycosylees, ces lectines animales regulent differents aspects de la progression tumorale, dont la resistance a la chimiotherapie, l’immunoevasion et le potentiel metastatique. Puisque leur expression est souvent deregulee dans plusieurs types de cancer, il est clair qu’une meilleure caracterisation de leur expression et de leurs fonctions permettra de developper de nouveaux outils pour le diagnostic, le pronostic et le traitement des patients atteints du cancer. L’objectif de ce projet de these etait, dans un premier temps, de determiner l’expression et les fonctions de la galectine-7 dans le cancer de la prostate et de l’ovaire. Dans un deuxieme temps, nous avons etudie la possibilite d’utiliser une signature de galectines comme biomarqueur et cible therapeutique dans le cancer ovarien. Pour ce faire, nous avons utilise des micromatrices tissulaires construites a partir de tissus provenant de patients atteints de cancer. Nous avons d’abord observe que l’expression de la galectine-7 est reprimee dans le cancer de la prostate. Avec l’aide de modeles cellulaires in vitro utilisant les cellules DU-145, nous avons ensuite mis en evidence une activite anti-tumorale de la galectine-7 dans le cancer de la prostate. Nous avons ensuite etudie les fonctions CRD-dependantes de la galectine-7 a l’aide d’un vecteur d’expression de la galectine-7 dont la sequence codant pour le CRD a ete mute. Nous avons etabli que la fonction pro-apoptotique de la galectine-7 est independante de sa localisation mitochondriale et nucleaire et qu’il s’agit d’une fonction CRD-independante. A l’oppose, la reduction du potentiel invasif est un evenement CRD-dependant. Enfin, avec l’aide d’un modele pre-clinique murin, nous avons pu constater que la presence de la galectine-7 reduit la croissance tumorale, alors que la galectine-7 dont le CRD est mute a une fonction inverse et stimule la croissance tumorale. Nos resultats suggerent donc que les interactions CRD-independantes de la galectine-7 regulent un phenotype pro-tumoral. Dans le cas du cancer ovarien, nous avons demontre que la presence de galectine-7 est associee a des tumeurs de haut grade et aux metastases, ainsi qu’a un plus haut taux de mortalite. Avec l’aide de modeles in vitro, nous avons etabli que la galectine-7 favorise le potentiel invasif des cellules cancereuses de l’ovaire en augmentant la motilite cellulaire et la production de la metalloproteinase de la matrice 9. Nous avons egalement mis en evidence l’activite immunosuppressive de la galectine-7 via sa capacite a induire l’apoptose des cellules immunitaires, dont les monocytes et les lymphocytes T CD4+ et T CD8+. Dans un dernier temps, en utilisant des micromatrices tissulaires comprenant des echantillons de tumeurs ovariennes de sous-type sereux de haut grade, nous avons identifie une signature predictive constituee de differentes galectines pour les patientes atteintes de cancer ovarien. Plus precisement, nous avons observe que la galectine-1 stromale est associee a la recidive des patientes, alors que la presence de puncta peri-nucleaires de galectine-9 predit un plus haut taux de mortalite. La presence de galectine-8 epitheliale, quant a elle, est associee a la resistance a la chimiotherapie. Plus important encore, cette signature de galectines permet d’etablir un pronostic pour les patientes qui sont negatives pour CA125, le seul biomarqueur utilise au niveau clinique pour le cancer de l’ovaire. En conclusion, notre etude a permis de caracteriser les fonctions anti- et pro-tumorales de la galectine-7 dans les cancers de la prostate et de l’ovaire, respectivement. Cette etude est la premiere a demontrer que la perturbation du CRD de la galectine-7 peut provoquer un changement phenotypique d’anti- a pro-tumoral. Cela amene une reflexion serieuse sur l’utilisation d’inhibiteurs de galectines qui ciblent le CRD de ces proteines. Nos recherches ont aussi permis de definir une signature d’expression des galectines qui permettrait d’etablir le pronostic des patientes atteintes du cancer ovarien. Nos resultats valident l’hypothese que les galectines peuvent servir de biomarqueurs et cibles therapeutiques pour differents cancers et justifie la poursuite de nos recherches dans ce domaine. Abstract In an era where there is an emerging interest in personalized medicine, it becomes essential to have a better understanding of the different molecular events regulating cancer progression. For these reasons, attempts to discover new actionable biomarkers had put the galectins at the center of attention. Members of this group of lectins have the ability to bind a large variety of glycosylated molecules and to regulate different aspects of tumor progression such as chemoresistance, immune evasion and spread of metastatic cells. Because their expression is often deregulated in cancer cells, it is becoming clear that a better understanding of their functions may lead to the development of new tools for the diagnosis, prognosis and treatment of cancer patients. The objectives of this doctoral project were to determine the expression and functions of galectin-7 in prostate and ovarian cancer and to define a galectin expression signature in ovarian cancer that could be used as an actionable biomarker. For this purpose, we used tissue microarrays constructed from cancer patients’ tissue samples and showed that galectin-7 expression was abrogated in prostate cancer tissues. These results are consistent with galectin-7 anti-tumoral functions obtained using in vitro experiments with DU-145 prostate cancer cells. Using a mutant form of galectin-7 with a non-functional carbohydrate recognition domain (CRD), we further established that the pro-apoptotic function of galectin-7 is independent of its mitochondrial and nuclear localization and independent of its CRD activity. On the other hand, we found that the reduced invasive behavior of galectin-7 expressing cells is a CRD-dependent event. Finally, using a preclinical murine model, we observed that galectin-7 reduces the tumor growth, while the CRD-defective galectin-7 had the opposite effect. Our results suggest that galectin-7 CRD-independent interactions regulate a pro-tumoral phenotype. In ovarian cancer, we demonstrated that galectin-7 expression is associated with higher grade tumors, metastasis and to a shorter survival. With an in vitro model, we established that galectin-7 stimulates the invasive potential of ovarian cancer cells by inducing motility as well as matrix metalloproteinase 9 expression. We also found that galectin-7 has an immunosuppressive activity by inducing apoptosis of immune cells such as monocytes and CD4+ and CD8+ T cells. Finally, using tissue microarrays constructed from ovarian high grade serous carcinoma samples, we identified a galectin signature that could predict the outcome of ovarian cancer patients. More specifically, we found that stromal galectin-1 was associated with a shorter disease-free survival and galectin-9 perinuclear puncta were associated with a shorter overall survival. Also, epithelial galectin-8 is associated with chemoresistance. More importantly, this galectin signature could predict the outcome of CA125 negative patients. CA125 is the only clinically available biomarker for ovarian cancer. In conclusion, we characterized the anti- and pro-tumoral functions of galectin-7 in prostate and ovarian cancer, respectively. This study is the first to demonstrate that the CRD is the phenotypical switch between the pro- and anti-tumoral functions of galectin-7. This finding raises some questions regarding the use of inhibitors that target galectins CRD. Our research also helps to define a novel galectin expression signature that might help ovarian cancer patients’ management. They further validate the hypothesis that galectins can be use as actionable biomarkers for different cancer types.