Implication des inhibiteurs de PARP dans le cancer de l’ovaire

Abstract

Le cancer épithélial de l’ovaire (EOC) est le cancer gynécologique le plus létal en Amérique du Nord. Les inhibiteurs de poly (ADP-Ribose) Polymérase (PARP) ont été utilisés pour en améliorer le traitement ; deux d’entre eux dont l’Olaparib sont approuvés par la FDA. L’Olaparib démontre une bonne efficacité (30% de réponse) en tant qu’agent unique pour les patientes atteintes du cancer de l’ovaire et encore plus pour celles présentant une mutation dans les gènes BRCA1/2 (45%). Ce résultat a été expliqué comme étant un effet de létalité synthétique entre les mutations BRCA1/2 qui sont les acteurs principaux du système de réparation de l’ADN par recombinaison homologue (RH) et l’inhibition de PARP qui est l’acteur principal du système de réparation de l’ADN par excision de base (BER). Chez les patientes ne présentant pas de mutation BRCA1/2 (25%), la réponse observée s’explique également par un effet de létalité synthétique mais cette fois-ci dû soit à la baisse d’expression des gènes BRCA1/2, soit à l’inhibition d’autres protéines spécifiques de la RH (effet BRCAness). A contrario, 55% des patientes mutées BRCA1/2 ne répondent pas au traitement. La réponse globale est seulement de 30% alors que 50% des patientes EOC séreux de haut grade (HGS) présentent une déficience en RH. Pour tenter d’expliquer cette contradiction, cette thèse cherche à définir et à améliorer la réponse à l’Olaparib dans les EOC HGS. Premièrement, il a fallu établir un modèle permettant d’étudier les différentes réponses aux inhibiteurs de PARP. Aux 12 lignées cellulaires d’EOC HGS préexistantes au laboratoire, 6 nouvelles lignées présentant des caractéristiques spécifiques à la réponse aux inhibiteurs de PARP ont été caractérisées et ajoutées [TOV2978G, TOV3041G, TOV3291G, OV866 (2), OV4453 (mutation non-sens récurrente BRCA2 d'origine germinale) et OV4485 (mutation du site d’épissage BRCA1)]. À partir de ce modèle cellulaire, un nouveau schéma prédictif de la sensibilité à l’Olaparib a été déterminé. On y expose l’idée que les patientes y répondant présentent une déficience en RH (BRCAness) mais qu’elle doit être combinée à une déficience en NER ou en MMR. Malgré les efforts pour cibler ces patientes et pour produire de nouveaux inhibiteurs de PARP plus efficaces, la réponse globale reste toujours autour de 30%, les cas de résistance acquise sont de plus en plus nombreux et le traitement drastique de maintenance reste encore le seul moyen d’obtenir une réponse clinique. Tout cela nous a amené, comme troisième objectif, à nous concentrer sur le type de destin cellulaire induit par les inhibiteurs de PARP nous permettant de déterminer une combinaison thérapeutique pour améliorer la réponse. Nous démontrons que l’Olaparib conduit à un état sénescent réversible dans les lignées cellulaires de EOC HGS malgré leurs mutations TP53. Cet état peut être ciblé par des sénolytiques (principalement un inhibiteur de Bcl2/Bcl-XL) pour créer une réponse synergique lorsqu’ils sont associés à des inhibiteurs de PARP. Les expériences in vivo confirment l’efficacité de la combinaison thérapeutique. Ces travaux ont contribué à donner une meilleure identification des patientes susceptibles de répondre aux inhibiteurs de PARP et à déterminer une nouvelle thérapie combinée particulièrement efficace.

Epithelial ovarian cancer (EOC) is the most lethal gynaecological cancer in North America. Poly (ADP-Ribose) Polymerase (PARP) inhibitors have been used to improve treatment; two of which including Olaparib are approved by the FDA. Olaparib demonstrates good efficacy (30% response) as a single agent for patients with ovarian cancer and even more so for those with a mutation in the BRCA1/2 (45%) genes. This result was explained as a consequence of synthetic lethality between the mutants BRCA1/2; which are the principal actors of the DNA repair system by homologous recombination (HR), and the inhibition of PARP, which is the main actor of DNA repair by base excision repair (BER). In patients with no BRCA1/2 mutation (25%), the observed response is also explained by an effect of synthetic lethality, but this time due to either a decline in BRCA1/2 gene expression or the inhibition of other proteins specific to HR (BRCAness effect). In contrast, 55% of BRCA1/2 mutated patients did not respond to treatment. The overall response is only 30%, while 50% of high-grade serous (HGS) EOC patients have an HR deficiency. To try to explain this contradiction, this thesis seeks to define and improve the response to Olaparib in the HGS EOCs. First, a model was developed to study the different responses to PARP inhibitors. To the 12 pre-existing EOC HGS cell lines in the laboratory, 6 new lines presenting with characteristics specific to PARP inhibitors response were characterized and added [TOV2978G, TOV3041G, TOV3291G, OV866 (2), OV4453 (recurrent BRCA2 nonsense mutation of germinal origin) and OV4485 (splice-site mutation BRCA1)]. From this cell model, a new predictive pattern of susceptibility to Olaparib was determined. The idea presented is that the responding patients have an HR deficiency (BRCAness) but that it must be combined with a NER or MMR deficiency. Despite efforts to target these patients and to produce new, more effective PARP inhibitors, the overall response is still around 30%; cases of acquired resistance are increasing and drastic maintenance treatment is still the only way to obtain a clinical response. All this has led us as a third objective to focus on the type of cellular fate induced by the PARP inhibitors allowing us to determine a combination therapy for an improved response. We demonstrate that Olaparib leads to a reversible senescent state in the HGS EOC cell lines despite their TP53 mutations. This condition can be targeted by senolytics (mainly a Bcl2 / Bcl-XL inhibitor) to create a synergistic response when combined with PARP inhibitors. The in vivo experiments confirm the efficacy of the therapeutic combination. This work has contributed to the better identification of patients who are able to respond to PARP inhibitors and to determine a new and particularly effective combination therapy.