Exploring PI3K signalling dynamics in pancreatic cancer
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Toulouse 3Disciplines:
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Abstract EN:
PI3Ks are enzymes that catalyse the phosphorylation of inositol phospholipids in the 3-position of the inositol ring. These substrates and products are involved in multiple cellular processes such as cell growth, proliferation, cell motility and cellular trafficking. In mammals, there are 8 isoforms of PI3Ks and they are grouped into three classes (class I, II and III) depending on their structure and substrate specificity. Class I PI3Ks are the best characterised and the most commonly implicated in cancer. Current evidence on the oncogenic roles of class II and class III PI3Ks is limited. The PI3K/Akt signalling pathway is frequently hyperactivated in cancers and is usually correlated to a poor prognosis, particularly in pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). More than 90% of PDAC cases are driven by activating mutations in Kras, which then activate downstream effector-signalling pathways, including the PI3K pathway. PDAC is one of the most lethal cancers, characterised by a late-stage diagnosis, a rapid progression and limited therapeutic options. There is a dire need to find new biomarkers and to design novel therapeutics for PDAC management. Previous studies from the team demonstrated that PI3Kalpha, a class I PI3K, is crucial in the initial stages of PDAC. Nonetheless, its role during PDAC progression remains unknown. My PhD aims to elucidate PI3K signalling dynamics in PDAC. I focused on characterising the role of PI3Kalpha in PDAC progression and on determining its suitability as a therapeutic target. Additionally, I show preliminary data on the role of Vps34, a class III PI3K, in acinar cell physiology and its possible role in pancreatic carcinogenesis. The pharmacological and genetic inactivation of PI3Kalpha in vitro demonstrate that this PI3K isoform regulates parameters that drive pancreatic tumour cell progression regardless of oncogenic mutations. These effects are organ-specific; depending on the organ context, another class I PI3K isoform could drive the cancer progression. These results were then validated in vivo in the KPC mouse model used for preclinical testing of PDAC. KPC mice with high levels of cfDNA and a detected tumour via ultrasound imaging were treated with the PI3Kalpha-specific inhibitor, BYL-719. Likewise, I compared the pharmacological inhibition of PI3Kalpha with the genetic inactivation of PI3Kalpha in the pancreatic epithelium of KPC mice. Targeting PI3Kalpha in vivo, pharmacologically and genetically, decreases tumour volume, increases life expectancy and delays metastatic dissemination. To further support the anti-metastatic effect of PI3Kalpha, a tail vein assay was performed and the mice were also given BYL-719. This last experiment reproduced the previous results obtained with the other mouse models, reinforcing the role of PI3Kalpha in decreasing metastatic dissemination. Besides delaying metastatic dissemination, PI3Kalpha also decreased the infiltration of protumoral macrophages, suggesting a role for this isoform in shaping the immune response. [...]
Abstract FR:
Les PI3K sont des enzymes qui phosphorylent le groupe hydroxyl en position 3 des phosphatidylinositols comme le PIP2 ou le PI. Ces lipides sont impliqués dans de nombreux processus cellulaires tels que la croissance, la prolifération, la motilité, l'autophagie et le trafic cellulaire. Chez les mammifères, il y a 8 isoformes de PI3K et elles sont regroupées en trois classes (I, II et III) en fonction de leur structure et spécificité du substrat. Les PI3K de classe I sont les mieux caractérisées et impliquées dans le cancer. Les rôles oncogéniques des PI3K de classe II et III restent méconnus. La voie PI3K/Akt est fréquemment suractivée dans les cancers et est corrélée à un mauvais pronostic, particulièrement dans l'adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC). La mutation oncogénique de Kras est détectée dans plus de 90% des cas de PDAC et induit l'activation des voies effectrices, y compris de la voie PI3K. Le PDAC est l'un des cancers les plus mortels, caractérisé par un diagnostic tardif, une progression rapide et des options thérapeutiques limitées. Des études antérieures de l'équipe ont démontré que la PI3Kalpha, une PI3K de classe I, est cruciale dans les étapes précoces du PDAC. Néanmoins, son rôle dans la progression du PDAC reste inconnu. Ma thèse vise à élucider la dynamique de signalisation des PI3K dans le PDAC. J'ai commencé par caractériser le rôle de la PI3Kalpha dans la progression du PDAC et j'ai déterminé sa pertinence en tant que cible thérapeutique. Enfin, je montre des données préliminaires sur le rôle de Vps34, une PI3K de classe III, dans la physiologie des cellules acineuses et son rôle éventuel dans la cancérogenèse pancréatique. L'inactivation pharmacologique et génétique de PI3Kalpha in vitro démontre que cette PI3K contrôle les paramètres cellulaires qui régulent la progression des cellules tumorales pancréatiques, et ce quelles que soient leurs mutations génétiques. Ces résultats ont été validés in vivo dans le modèle murin appelé KPC. Ainsi, des souris KPC avec des taux élevés de cfDNA (cell free DNA, marqueur d'inflammation) et une tumeur détectée par échographie ont été traitées avec l'inhibiteur spécifique de PI3Kalpha, BYL-719. J'ai également comparé l'inhibition pharmacologique de PI3Kalpha avec l'inactivation génétique de PI3Kalpha dans l'épithélium pancréatique de souris KPC (réalisé avec des souris génétiquement modifiées). L'inhibition de la PI3Kalpha in vivo, diminue le volume tumoral, prolonge la survie et retarde la dissémination métastatique. L'effet anti-métastatique des inhibiteurs de PI3Kalpha a été validé par une injection de cellules cancéreuse pancréatiques dans la veine caudale avec ou sans traitement avec du BYL-719. L'inhibition de la PI3Kalpha a également diminué l'infiltration des macrophages protumoraux, suggérant un rôle dans la réponse immunitaire, facteur connu de progression du PDAC. [...]