Le rôle de la sénescence cellulaire et des composantes de la réponse aux dommages à l’ADN dans le cancer de l’ovaire séreux de haut grade
Thèse ou mémoire
2021-12 (octroi du grade: 2022-11-24)
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Directeur·trice·s de recherche
Cycle d'études
DoctoratProgramme
Biologie moléculaireRésumé·s
Le cancer de l’ovaire est le 2e cancer gynécologique le plus fréquent et le cancer gynécologique le plus mortel en Amérique du Nord. Le carcinome séreux de haut grade (HGSOC) est le sous-type histologique le plus fréquent et est malheureusement associé à un pronostic sombre. Actuellement, le traitement de première ligne consiste en une combinaison de chimiothérapie à base de platine et de taxane ainsi que de chirurgie cytoréductive. Au niveau cellulaire, la chimiothérapie agit en causant des dommages à l’ADN. S’ensuit alors une activation de la réponse aux dommages à l’ADN (DDR), avec une mise en branle des mécanismes de réparation de l’ADN et une activation des checkpoints du cycle cellulaire. Parmi les acteurs de la cascade de la DDR, 53BP1 en particulier joue un rôle important, étant impliqué dans l’amplification du signal de dommages à l’ADN en recrutant d’autres facteurs de la DDR, dans la médiation du choix de la voie de réparation de l’ADN et dans le renforcement des checkpoints du cycle cellulaire. La DDR culmine éventuellement en la prise de décisions de destin cellulaire, c’est-à-dire soit le retour dans le cycle cellulaire après une réparation des dommages, l’induction de la sénescence ou, sinon, une mort cellulaire. La sénescence cellulaire induite par la thérapie (TIS) est d’un intérêt particulier en raison des multiples phénotypes qui lui sont associés, dont le phénotype sécrétoire (SASP), qui agissent sur les cellules cancéreuses et leur microenvironnement avec des effets pro- et anti-tumorigènes, selon le contexte. En médiant les issues thérapeutiques au niveau cellulaire, la DDR, ses composantes et les destins cellulaires qui en découlent médient nécessairement les issues au niveau clinique également. Le premier objectif de cette thèse est donc de caractériser et de déterminer l’importance du TIS dans la réponse à la thérapie dans le HGSOC. À cette fin, nous avons d’abord étudié des cultures primaires de cellules HGSOC. En réponse aux stress génotoxiques, dont la chimiothérapie de première ligne, les cellules développent une TIS caractérisée par un arrêt de prolifération cellulaire, des dommages à l’ADN persistants, un SASP et une sensibilité aux agents sénolytiques. Afin de déterminer la pertinence de la TIS in vivo et en clinique, nous avons ensuite étudié des tissus HGSOC pré- et post-chimiothérapie. Les tissus post-chimiothérapie démontrent des changements au niveau des marqueurs de la sénescence compatibles avec une TIS. De façon intéressante, un signal compatible avec la TIS au niveau de plusieurs marqueurs corrèle avec une meilleure survie à 5 ans, suggérant un effet bénéfique de la TIS au niveau clinique. Le second objectif est de déterminer l’importance de 53BP1 dans les réponses thérapeutiques dans le HGSOC. Pour ce faire, nous avons d’abord étudié la relation entre les niveaux tissulaires de 53BP1 et les issues cliniques dans la cohorte de validation du Canadian Ovarian Experimental Unified Resource (COEUR) et la cohorte du CHUM. Nous avons trouvé que des niveaux élevés de 53BP1 étaient associés, indépendamment de facteurs pronostics établis, à une survie spécifique à la maladie inférieure dans les deux cohortes. Ces résultats ont par la suite été validés sur des données d’expression d’ARNm TP53BP1 dans la cohorte Firehose Legacy du The Cancer Genome Atlas (TCGA). Au niveau cellulaire, nous avons ensuite observé une corrélation positive entre les niveaux endogènes de 53BP1 et la résistance à la carboplatine, ainsi qu’une sensibilisation des cellules à la chimiothérapie avec un knockdown de 53BP1 dans des lignées cellulaires de HGSOC. Ces travaux ont contribué à mieux comprendre les réponses thérapeutiques dans le HGSOC et à identifier de nouvelles potentielles cibles thérapeutiques et pistes de recherche pour l’amélioration du traitement de cette maladie. Ovarian cancer is the second most common and most lethal gynecological malignancy in North America. High-grade serous carcinoma (HGSOC) is the most common histological subtype and is unfortunately associated with a poor prognosis. Current first line treatment consists of a combination of platinum and taxane-based chemotherapy and a cytoreductive surgery. At a cellular level, this chemotherapy acts by causing DNA damage. This leads to the activation of the DNA damage response (DDR), which entails the activation of DNA repair mechanisms and of cell cycle checkpoints. Among the actors in the DDR, 53BP1 in particular plays an important role, being involved in the amplification of the DDR signal through recruitment of DDR factors to the site of DNA damage, in DNA repair pathway choice, and in the reinforcement of cell cycle checkpoints in response to DNA damage. The DDR eventually culminates in the taking of cell fate decisions. Cells may either re-enter the cell cycle after having repaired the damage, or, instead, may undergo senescence or cell death. Treatment-induced senescence (TIS) is of particular interest in cancer, due to the multitude of phenotypes associated with it, most notably the senescence-associated secretory phenotype (SASP), which can have either pro- or anti-cancerous effects on the cancer cells and their surrounding microenvironment. By mediating therapeutic outcomes at a cellular level, the DDR, its actors, and the resulting cell fate decisions necessarily influence outcomes at a clinical level as well. Thus, the first objective of this thesis was to characterise and determine the importance of TIS in HGSOC treatment response. To this end, we first studied primary cultures of HGSOC cells. In response to genotoxic stress, including first line chemotherapy, we found HGSOC primary cultures to develop a TIS characterized by a proliferation arrest, persistent DNA damage, a SASP, and a sensitivity to senolytics. To determine the clinical relevance of these findings, we next studied pre- and post-chemotherapy HGSOC tissues. Post-chemotherapy tissues displayed changes in senescence-associated markers compatible with TIS. Interestingly, a stronger TIS signal with several markers was associated with better 5-year survival, suggesting TIS to be clinically beneficial. The second objective of this thesis was to determine the importance of 53BP1 in HGSOC responses to chemotherapy. We first studied how tissue levels of 53BP1 relate to clinical outcomes in the validation cohort of the Canadian Ovarian Experimental Unified Resource (COEUR) and in an in-house CHUM cohort. We found that high levels of 53BP1 were associated, independently of established prognostic factors, with a poor disease-specific survival in both cohorts. These results were validated in a third cohort, the Firehose Legacy The Cancer Genome Atlas (TCGA) cohort, using TP53BP1 mRNA data. At a cellular level, we next found a positive correlation between 53BP1 levels and resistance to carboplatin in HGSOC cell lines. Furthermore, knockdown of 53BP1 in HGSOC cell lines led to increased sensitivity to chemotherapy. This work contributed to bettering the understanding of responses to therapy in HGSOC and allowed to identify new potential therapeutic targets and avenues for research in order to improve HGSOC therapies.
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