La microscopie de pointe éclaire la résistance tumorale aux anti-cancéreux

Identifier les protéines qui participent aux mécanismes de réparation de l’ADN, c’est la toile de fond des travaux que mènent à l’IGDR Sébastien Huet, maître de conférences à l'Université de Rennes 1 et Rebecca Smith, post-doctorante néo-zélandaise.

En effet, notre ADN, le « plan de construction » de notre corps, subit plus de 100 000 dommages par jour. Des mécanismes cellulaires le réparent en permanence pour maintenir l'intégrité de notre génome et garder nos cellules fonctionnelles.

Comprendre l'origine des résistances aux traitements anti-cancéreux

Contre les cellules cancéreuses, l’un des moyens d’agir est de bloquer ces mécanismes de réparation : non réparées, les cellules cancéreuses meurent. C’est le mode d’action d'agents anti-cancéreux dits « inhibiteurs de PARP », du nom de l’enzyme réparatrice qu’ils bloquent.

Ces inhibiteurs sont actuellement utilisés pour traiter certains cancers, dont celui de l'ovaire. Malheureusement, lors de ces traitements, des phénomènes de résistance sont souvent observés, les cellules cancéreuses devenant progressivement moins sensibles à l'agent anti-cancéreux. Le secret de cette résistance se cacherait dans l’absence, ou la surabondance de certaines protéines.

En collaboration avec une université hongroise

Rebecca Smith et Sébastien Huet, avec l'appui de Catherine Chapuis, Siham Zentout à l'IGDR et en collaboration avec l'équipe de Gyula Timinszky (Université de Szeged, Hongrie), se sont penchés sur l'ensemble des protéines dont l'absence pourrait modifier l'efficacité des inhibiteurs de PARP. Ils ont utilisé l'approche CRISPR/Cas9, une technique de « ciseaux à ADN » récemment récompensée par le prix Nobel de chimie, pour retirer un par un les gènes servant à la fabrication de toutes les protéines de la cellule, soit près de 70 000 !

« On a compris que pour mieux soigner, il faudrait s’intéresser à l’expression des gènes qui permettent de construire les protéines », souligne Rebecca Smith.

Une surabondance d'ALC1 réduit l'efficacité des inhibiteurs de PARP

Ce travail a mis notamment en évidence l'importance de la protéine ALC1 dans la sensibilité des cellules cancéreuses aux inhibiteurs de PARP. Or Sébastien Huet et son groupe s'intéressaient déjà depuis plusieurs années à cette protéine.

Leur travail se base sur des observations dans des cellules vivantes (voir photo) grâce aux microscopes à fluorescence disponibles sur la plateforme de microscopie MRic de l’UMS Biosit. Les résultats qu’ils viennent de publier montrent que lorsque ALC1 est trop présente – ce qui est souvent le cas dans les cellules cancéreuses –, elle modifie l'efficacité des traitements inhibiteurs de PARP (cf. publication dans Science Advances).

L'accumulation de dommages non réparés dans l'ADN finit par induire la mort cellulaire. Or ALC1 est capable de décrocher les molécules de PARP inhibées, rendant ainsi les inhibiteurs moins efficaces pour détruire les cellules cancéreuses. En effet, les inhibiteurs de PARP fonctionnent en bloquant cette protéine sur l'ADN endommagé, ce qui empêche l'arrivée des protéines chargées des étapes suivantes du processus de réparation.

« On savait comment fonctionnait ALC1, maintenant on avance vers une utilité clinique de nos résultats », explique Sébastien Huet.

Images de deux noyaux de cellules exprimant la protéine PARP marquée en fluorescence. Les deux cellules sont irradiées avec un laser le long d'une ligne traversant le noyau pour induire des dommages dans l'ADN. Dans le noyau non traité à l'inhibiteur de PARP (à gauche), la protéine PARP s'accumule sur les dommages puis se détache progressivement sur une période d'environ 200s après induction des dommages. En revanche, en présence d'inhibiteur de PARP (noyau de droite, +PARPi), la protéine PAR reste piégée sur les dommages empêchant ainsi leur réparation.

De nouvelles protéines à étudier

D’autres acteurs moléculaires modifient l'efficacité des inhibiteurs de PARP ; certains sont actuellement en cours d'étude au sein du groupe de Sébastien Huet dans le but de mieux comprendre leur mode d'action. C’est le cas de CHD7, que Rebecca Smith et Sébastien Huet viennent de contribuer à caractériser dans le cadre une collaboration entre équipes française, hollandaise et suisse (cf publication dans Nature communications).

Références

• The chromatin remodeler ALC1 underlies resistance to PARP inhibitor treatment
  Szilvia Juhász*, Rebecca Smith*, Tamás Schauer, Dóra Spekhardt, Hasan Mamar, Siham Zentout, Catherine Chapuis, Sébastien Huet # and Gyula Timinszky # (2020)
  Science Advances - 18 Dec 2020: Vol. 6, no. 51, eabb8626 - DOI: 10.1126/sciadv.abb8626

• CHD7 and 53BP1 regulate distinct pathways for the re-ligation of DNA double-strand breaks
  Magdalena B. Rother, Stefania Pellegrino, Rebecca Smith, Marco Gatti, Cornelia Meisenberg, Wouter W. Wiegant, Martijn S. Luijsterburg, Ralph Imhof, Jessica A. Downs, Alfred C.O. Vertegaal, Sébastien Huet, Matthias Altmeyer, Haico van Attikum
  Nature communications - 2020 Nov 13;11(1):5775. doi: 10.1038/s41467-020-19502-5

[Article rédigé en collaboration par Alice Vettoretti et Sébastien Huet]