Compréhension des étapes précoces de la résistance adaptative aux inhibiteurs de tyrosine kinase de l'EGFR dans les cancers bronchiques
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Lung cancer with EGFR activating mutation benefits from the development of EGFR tyrosine kinase inhibitors (EGFR-TKI). However, the effectiveness of these therapies, although high, is only transitory, and patients inevitably develop resistance phenomena. Previous studies suggest that this resistance could arise from a population of tolerant cells (or Drug-Tolerant Cells, DTC) which, after a pseudo-dormant state, develop new resistance mechanisms including secondary EGFR mutations, MET amplifications, etc. This state of tolerance has been demonstrated in vitro mainly on only one cell line and remains poorly characterized. The objective of this PhD work was to broaden and deepen the study of the mechanisms of resistance to different lung tumor cell lines harboring EGFR activating mutations treated with first (erlotinib) or latest-generation (osimertinib) EGFR-TKIs. Our work shows that duration of the tolerance phase and then the development of EGFR-TKIs resistant proliferative clones are very heterogeneous between the cell lines studied but also within the same cell line. However, most DTC have an enlarged morphology associated with remodelling of the actin cytoskeleton as well as a pseudo-senescent state, which seems to predispose towards the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) developing progressively from the DTC state to the proliferative state, after loss of senescence characteristics. RNA-seq analyses show that gene signatures related to cell contractility are found at the DTC state in the three cell models studied. As previous work in the laboratory has shown the role of the small GTPase RhoB in the regulation of the actin cytoskeleton and in resistance to erlotinib, we investigated its role in tolerance to EGFR TKIs. RhoB, unlike its counterparts RhoA and RhoC, is over-expressed and over-activated in DTC. Moreover, its inhibition by the C3 exoenzyme, a toxin that specifically inhibits RhoA, RhoB and RhoC, allows the eradication of DTC and thus prevents the emergence of resistant clones. Since RhoB is regulated by prenylation and in particular by farnesylation, the combination of a farnesyltransferase inhibitor (FTI) and an EGFR-TKI was analyzed and shows that it effectively prevents the emergence of proliferative clones. These results lead us to propose this combination as a new therapeutic strategy in lung cancers carrying EGFR activating mutations.
Abstract FR:
Le cancer bronchique porteur d'une mutation activatrice de l'EGFR bénéficie du développement des inhibiteurs de tyrosine kinase de l'EGFR (EGFR-TKI). Cependant l'efficacité de ces thérapeutiques bien qu'élévée n'est que transitoire, ces thérapies se heurtent inévitablement à des phénomènes de résistance. Des études antérieures suggèrent que cette résistance pourrait provenir d'une population de cellules tolérantes (ou Drug-Tolerant Cells, DTC) qui, après un état de pseudo-dormance, développent de nouveaux mécanismes de résistance dont des mutations secondaires de l'EGFR, des amplifications de MET, etc.... Cet état de tolérance a été mis en évidence in vitro essentiellement sur une seule lignée cellulaire et reste assez peu caractérisé. L'objectif de ce travail de thèse a été d'élargir et d'approfondir l'étude des mécanismes de résistance à différentes lignées cellulaires tumorales bronchiques porteuses de mutations activatrices de l'EGFR traitées par des EGFR-TKIs de première (erlotinib) ou de dernière génération (osimertinib). Nos travaux montrent que la durée de la phase de tolérance et l'émergence de clones prolifératifs résistants aux EGFR-TKIs sont très hétérogènes entre les lignées étudiées mais aussi au sein d'une même lignée. En revanche la majorité des DTC ont une morphologie élargie associée à un remodelage du cytosquelette d'actine ainsi qu'à un état de pseudo-sénescence, qui semble prédisposer à la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) se developpant progressivement du stade DTC jusqu'au stade prolifératif, après la perte des caractéristiques de sénescence. Des analyses en RNAseq montrent que des signatures géniques liées à la contractilité cellulaire sont retrouvées au stade DTC dans les trois modèles cellulaires étudiés. Les travaux antérieurs du laboratoire ayant montré le rôle de la petite GTPase RhoB dans la régulation du cytosquelette d'actine et dans la résistance à l'erlotinib, nous avons investigué son rôle dans la tolérance aux EGFR TKIs. RhoB, contrairement à ses homologues RhoA et RhoC, est surexprimée et suractivée dans les DTC. De plus son inhibition par la C3 exoenzyme, toxine inhibant spécifiquement RhoA, RhoB et RhoC, permet l'éradication des DTC et prévient l'émergence de clones résistants. RhoB étant régulée par sa prénylation et notamment sa farnésylation, l'association d'un inhibiteur de farnésyltransférase (FTI) et d'un EGFR-TKI a été analysée et montre qu'elle prévient très efficacement l'émergence de clones prolifératifs. Ces résultats nous conduisent à proposer cette association comme nouvelle stratégie thérapeutique dans les cancers bronchiques porteurs de mutations activatrices de l'EGFR.