L'implication de l'autophagie dans la chimiorésistance du neuroblastome et l'intérêt de son inhibition

Abstract

Le neuroblastome (NB) est une tumeur fréquente et agressive du jeune enfant. Les tumeurs de haut grade de forme métastatique, généralement développées chez l'enfant de plus de 1 an, sont associées à une importante mortalité malgré un traitement lourd incluant une chimiothérapie à haute dose. La chimiorésistance est donc un problème majeur qui caractérise ces NB de haut grade. Une des hypothèses pour expliquer cette chimiorésistance est celle de l’activation de l’autophagie, un mécanisme auquel recourent les cellules afin de faire face aux situations de stress. D’ailleurs, plusieurs études ont démontré que l'autophagie était activée à la suite des thérapies anticancéreuses. Son inhibition pourrait donc représenter une stratégie thérapeutique très intéressante pour le traitement de cancers. Le but de ce projet de recherche a été de mettre en évidence l'importance de l'autophagie dans les cellules du NB ainsi que l'effet de son inhibition sur la sensibilité des cellules du NB à la chimiothérapie conventionnelle. La présence d'autophagie dans les cellules de NB et sa valeur pronostic ont été évaluées par une étude immunohistochimique et par western blot sur 184 tumeurs patient. Ensuite, dans le but de déterminer l'effet de la chimiothérapie conventionnelle sur le niveau d'autophagie, des études in vitro sur 6 lignées cellulaires ont été effectuées utilisant des tests de mesure d'autophagie (MDC, monodanylcadaverine), de viabilité cellulaire (MTT) et de western blot. Celles ci ont été suivies par des tests d'inhibition de l'autophagie par deux méthodes: l’inactivation du gène ATG5 par un lentivirus contenant un shRNA ciblant ATG5 ou de l'hydroxychloroquine (HCQ), un inhibiteur pharmacologique de l’autophagie. Cette inhibition a été testée seule ou en combinaison avec une chimiothérapie conventionnelle dans le but de déterminer le rôle de l'autophagie dans la sensibilisation des cellules de NB à la chimiothérapie. Ensuite, l’intérêt de l’inhibition de l’autophagie a été évalué sur des modèles murins. Enfin, le niveau d'autophagie a été testé dans des cellules souches de NB. Notre étude a démonté que l'autophagie est présente à un niveau basal dans une majorité des NB mais qu'elle ne représentait pas un facteur pronostic dans ce type de tumeur. Les différentes chimiothérapies testées induisent une augmentation de l'autophagie dans les cellules du NB. Les deux tests d'inhibition ont démontré in vitro que l'autophagie participe à la résistance des cellules aux traitements chimiothérapeutiques classiques du NB. Le blocage de l’autophagie in vivo augmente l’efficacité de la chimiothérapie, cependant certaines données associées au traitement par HCQ devront être complétées. Cette étude démontre que l'inhibition de l'autophagie en combinaison avec la chimiothérapie classique représente une approche thérapeutique prometteuse dans le traitement du NB.

Neuroblastoma (NB) is a common tumor in childhood. Despite major advances in treatments, NB still have a poor prognosis with 40% of mortality. Chemoresistance is a major issue that characterizes aggressive NB. This is a consequence of an autophagic mechanism that tumor cells use to overcome stressful situations encountered during treatments. Autophagy has been the subject of several studies showing its activation in response to anticancer therapies. Its inhibition may therefore represent a very interesting therapeutic strategy for cancer treatment. The purpose of this research was to determine the presence of autophagy in NB cells and the effect of autophagy inhibition in sensitizing NB cells to conventional chemotherapy. The presence of autophagy was verified in 184 NB tumors. To determine the effect of conventional chemotherapy on autophagy, the MTT cell viability test and the autophagy measurement test (MDC, monodansylcadaverine) have been used to study 6 NB cell lines in vitro. An immunohistochemical study also allowed the verification of autophagy activation in tumors grown in mouse models. A lentivirus containing a shRNA against ATG5 was used to generate autophagy deficient cells. Using the MTT and MDC tests, we assessed their sensitivity to chemotherapy. In order to determine the effect of HCQ in sensitizing NB cells to chemotherapy, we used HCQ alone or in combination with conventional chemotherapy. This study demonstrated that autophagy is present at a basal level in NB cells. Unlike for LC3, the results showed that Beclin 1 is a factor of poor prognosis. The MTT and MDC tests have shown that vincristine, doxorubicin, cisplatin, temozolomide, rapamycin, and LY294002 induce autophagy in NB cells. Also, immunohistochemical studies showed that cisplatin treatment increased autophagy in vivo in xenograft model of human NB in mice. ATG5 deficient cells showed greater sensitivity to chemotherapy. Furthermore, the use of these cells in mouse models showed an important role of autophagy in tumor progression as well as an increased sensitivity to vincristine. Finally, combination of HCQ with conventional chemotherapy showed an increased sensitivity of NB cells to chemotherapy compared to cells receiving chemotherapy only. This study demonstrates that inhibition of autophagy in combination with conventional chemotherapy is an attractive therapeutic approach for the treatment of NB.