Avis de soutenance - doctorat - Camila CASTILLO FERRER
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Ecole doctorale 472
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Camila CASTILLO FERRER
Mécanismes de résistance aux thérapies ciblées dans les mélanomes : influence du microenvironnement tumoral et identification de nouvelles cibles thérapeutiques.
Le mélanome cutané représente le cancer de la peau le plus grave en raison de son importante propension à former des métastases. Il est résistant aux traitements, particulièrement au stade métastatique. La mutation BRAFV600E conduit à l'expression d'une protéine BRAF constitutivement active, qui conduit à une prolifération incontrôlée des cellules tumorales. Bien que des inhibiteurs sélectifs de BRAFV600E (BRAFi) aient révolutionné le traitement du mélanome métastatique, l'apparition de résistances est inéluctable. Pour y faire face, les patients sont traités avec une combinaison d'inhibiteurs de BRAF et de MEK (MEKi). Malgré tout, les cellules de mélanome, grâce à leur très grande plasticité, arrivent à échapper à ces traitements. Il est donc essentiel de découvrir de nouvelles alternatives thérapeutiques. Pour cela, il est important de considérer que les tumeurs forment des microsystèmes complexes avec leur microenvironnement, dans lesquels des coopérations se mettent en place entre certains récepteurs des facteurs de croissance et les récepteurs impliqués dans l'adhérence à la matrice extracellulaire (intégrines). Ces interactions jouent un rôle essentiel dans la progression et sont impliquées dans les mécanismes de résistance aux thérapies ciblées. Dans le mélanome, l'IGF1R est un acteur important dans l'acquisition de la résistance aux BRAFi. L'IGF1R s'associe aussi avec certaines, et dans certains cancers, cette coopération est impliquée dans la résistance aux thérapies. Mon projet a pour but d'étudier la coopération entre les voies de signalisation de l'IGF1R et des intégrines dans la résistance des mélanomes aux thérapies ciblées. Nous voulons identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et définir des biomarqueurs de réponse aux traitements BRAFi/MEKi pour améliorer la prise en charge des patients. Dans ce contexte, j'ai développé des lignées de mélanome résistantes aux BRAFi/MEKi, cultivées en 2D et en 3D. Dans ces cellules résistantes, je montre une suractivation de la signalisation de l'IGF1, via à la fois une sécrétion de niveaux élevés d'IGF1 et l'activation d'IGF1R, qui stimule la motilité cellulaire et la signalisation de la voie de survie PI3K/AKT. Dans ces cellules, je montre aussi des variations d'expression de certaines intégrines, ainsi qu'une surexpression et une suractivation de la FAK, protéine-clé des adhérences focales. De façon très intéressante, un traitement avec un inhibiteur d'IGF1R (Linsitinib) inhibe AKT et FAK dans les cellules résistantes, démontrant que leur dérégulation est liée en partie à la suractivation d'IGF1R. De plus, le linsitinib agit en synergie avec la combinaison BRAFi/MEKi pour inhiber la prolifération des cellules de mélanome résistantes dans les cultures 2D et 3D, ainsi que la croissance tumorale in vivo. Un inhibiteur de FAK potentialise l'activité antitumorale de BRAFi/MEKi dans les cellules résistantes. Enfin, une étude clinique prospective, nous a permis de montrer, pour la première fois, qu'un taux sérique élevé d'IGF1 au diagnostic est un facteur de risque de progression ultérieure du mélanome. De plus, l'augmentation de ce taux sérique d'IGF1 au cours du temps est un marqueur de l'échappement des mélanomes aux BRAFi/MEKi. Mes travaux suggèrent que l'acquisition de la résistance aux BRAFi/MEKi dans le mélanome implique la coopération entre les voies de signalisation de l'IGF1R et des intégrines. Ceci ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques ciblant IGF1R et/ou FAK, en combinaison avec BRAFi/MEKi, pour contrer la résistance des mélanomes aux thérapies ciblées. De plus, j'ai identifié l'IGF1 comme marqueur prédictif d'échappement du mélanome aux thérapies ciblées chez les patients. Le suivi des taux sériques d'IGF1 pourrait permettre d'identifier individuellement les patients atteints de mélanome qui échappent au traitement BRAFi/MEKi et ainsi leur permettre de bénéficier d'une combinaison thérapeutique avec un inhibiteur de l'IGF1R pour contrer cette résistance.
Resistance mechanisms to targeted therapies in melanoma: role of tumor microenvironment and identification of therapeutic targets.
Cutaneous melanoma represents the least frequent skin cancer, but also the most serious because of its high propensity to form metastases. This cancer is resistant to treatment, particularly at the metastatic stage. The BRAFV600E mutation leads to the expression of a constitutively active BRAF protein, which supports uncontrolled tumor cell proliferation. Although selective BRAFV600E inhibitors (BRAFi) have revolutionized the treatment of metastatic melanoma, the development of resistance is inevitable. Therefore, patients are treated with a combination of inhibitors of BRAF and MEK (MEKi). Nevertheless, melanoma cells, thanks to their great plasticity, escape these treatments. It is therefore essential to discover new therapeutic alternatives. For this, it is important to consider that tumors form complex microsystems with their microenvironment, in which cooperative systems are established between some growth factor receptors and receptors involved in adhesion to the extracellular matrix (integrins). These interactions play an essential role in tumor progression and are involved in the mechanisms of resistance to targeted therapies. In melanoma, IGF1R is an important player in BRAFi resistance. IGF1R also associates with certain integrins, and in some cancers, this cooperation is involved in resistance to therapies. Thus, my project aims to study the cooperation between the IGF1R and integrin signaling pathways in the resistance of melanoma to targeted therapies. We want to identify new therapeutic targets and define biomarkers of response to BRAFi/MEKi treatments to improve patient management. In this context, I have developed BRAFi/MEKi resistant melanoma lines, grown in 2D and 3D. In these resistant cells, I show overactivation of IGF1 signaling, via both secretion of high levels of IGF1 and activation of IGF1R, which promotes cell motility and PI3K/AKT survival pathway signaling. In these cells, I also show variations in the expression of some integrins, as well as overexpression and overactivation of FAK, a key protein in focal adhesions. Interestingly, treatment with an IGF1R inhibitor (Linsitinib) inhibits AKT and FAK in resistant cells, showing that their deregulation is partly related to IGF1R overactivation. In addition, linsitinib synergizes with the BRAFi/MEKi combination to inhibit proliferation of resistant melanoma cells in 2D and 3D cultures, as well as tumor growth in vivo. A FAK inhibitor potentiates the antitumor activity of BRAFi/MEKi in resistant cells. Finally, a prospective clinical study, allowed us to show, for the first time, that an elevated serum IGF1 level at diagnosis is a risk factor for subsequent melanoma progression. Moreover, the increase of this serum IGF1 level over time is a marker of melanoma escape to BRAFi/MEKi. Therefore, my results suggest that the acquisition of resistance to BRAFi/MEKi in melanoma involves the cooperation between IGF1R and integrin signaling pathways. This opens new therapeutic perspectives by targeting IGF1R and/or FAK, in combination with BRAFi/MEKi, to counter melanoma resistance to targeted therapies. In addition, I have identified IGF1 as a predictive marker of melanoma escape from targeted therapies in patients. My work suggests that monitoring serum IGF1 levels can individually identify melanoma patients who are escaping BRAFi/MEKi therapy and therefore may benefit from combination therapy to counteract this resistance.
Directeur de thèse :
Véronique FRACHET
Unité de recherche :
IAB : Institute for Advanced Biosciences (UGA / Inserm U1209 / CNRS UMR 5309)
Membres du jury :
- Directeur de thèse : Véronique FRACHET , Maître de conférences (Ecole Pratique des Hautes Etudes (EPHE))
- Rapporteur : Muriel VAYSSADE , Professeur des universités (Université de technologie de Compiègne)
- Rapporteur : Nicolas DUMAZ , Directeur de recherche (INSERM)
- CoDirecteur de thèse : Amandine HURBIN , Chargé de recherche (CNRS)
- Président : Olivier DESTAING , Directeur de recherche (CNRS)
- Examinateur : Julien ABLAIN , Chargé de recherche (CNRS)
Diplôme :
Doctorat Systèmes intégrés, environnement et biodiversité
Spécialité de soutenance :
Oncologie : pharmacologie et thérapeutique