Role of tumor-surrounding adipocytes in breast cancer chemoresistance: molecular mechanisms and regulation by obesity

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquemment observé chez les femmes en France et dans le monde. Bien que le nombre de cas observés chaque année a tendance à diminuer depuis 2005, notamment grâce au dépistage organisé, cette maladie reste la première cause de décès par cancer chez les femmes. De nombreux travaux ont montré que la progression tumorale est dépendante des cellules tumorales mais également des cellules " saines " du microenvironnement (ou stroma) qui entourent la tumeur. Dans le cas du cancer du sein, les adipocytes, type cellulaire majeur du stroma mammaire, représentent des acteurs émergents dans la progression tumorale. Mon équipe est l'une des premières à avoir montré que les adipocytes péritumoraux étaient impliqués dans l'agressivité des cancers du sein. Du dialogue bidirectionnel qui s'instaure entre les adipocytes et les cellules cancéreuses mammaires résulte des modifications des deux types cellulaires : (i) les cellules tumorales " éduquées " par les adipocytes présentent des capacités invasives augmentées et une plus grande résistance aux traitements et (ii) les adipocytes co-cultivés avec les cellules tumorales acquièrent un phénotype activé avec des modifications spécifiques telles que délipidation, perte de marqueurs adipocytaires, surexpression de cytokines pro-inflammatoires et sécrétion de protéines de la matrice extracellulaire, qui nous ont amené à les nommer CAA pour " Cancer-Associated Adipocytes ". De façon intéressante, le dialogue paracrine entre les tumeurs et les adipocytes pourrait être amplifié dans l'obésité, où l'équilibre normal des protéines sécrétées par le tissu adipeux est perturbé. Dans le cancer du sein, l'obésité est associée à une augmentation des risques de survenue après la ménopause et une aggravation du pronostic indépendamment du statut ménopausique s'expliquant par une augmentation de la dissémination locale et à distance et par une réponse diminuée aux traitements, notamment par une résistance plus importante. L'objectif de ma thèse a été d'évaluer le rôle des adipocytes dans la chimiorésistance des cellules tumorales mammaires. En effet, la résistance est une limite majeure à l'efficacité des traitements et contribue à l'apparition de rechutes, lesquelles sont augmentée chez les patientes obèses. Au moyen d'un modèle de co-culture en 2D, nous avons montré que les adipocytes sont capables de promouvoir une résistance pléïotropique (doxorubicine, paclitaxel, 5-fluorouracile et cyclophosphamide) dans diverses lignées tumorales mammaires, indépendamment du type de tumeur. Grâce aux propriétés de fluorescence des anthracyclines, nous avons montré que cette résistance implique une augmentation de l'efflux de doxorubicine, l'empêchant d'agir au niveau de son site d'action nucléaire. Ce mécanisme d'efflux implique un processus original, qui fait intervenir la protéine de voûte majeure MVP / LRP (Major vault protein / Lung resistance protein), un transporteur nucléocytoplasmique dont la fonction reste à ce jour mal comprise. Suite à l'efflux nucléaire de drogue, celle-ci s'accumule dans des vésicules cytoplasmiques avant d'être effluée hors de la cellule via des vésicules extra cellulaires. Nous avons également pu montrer que cette résistance médiée par MVP s'explique par la sécrétion de facteurs solubles adipocytaires et est amplifiée en conditions d'obésité. En conclusion, nos résultats montrent que les adipocytes péritumoraux sont capables d'influencer la progression tumorale en favorisant la chimiorésistance via un mécanisme original impliquant la protéine MVP, qui pourrait potentiellement devenir un marqueur de résistance aux traitements. Ces travaux pourraient expliquer, au moins en partie, le mauvais pronostic des cancers du sein chez les patientes obèses et ouvrent donc, à plus long terme, des perspectives thérapeutiques intéressantes, destinées à interrompre le dialogue délétère entre adipocytes et cellules tumorales, en particulier chez les patients obèses.Breast cancer is the most common cancer among women in France, as well as in the European Union and the United States. Although the number of cases observed each year has tended to decrease since 2005, notably due to organized screening, this disease remains the leading cause of cancer death in women. Many studies have shown that tumor progression is dependent on tumor cells but also on the "healthy" cells of the microenvironment (or stroma) that surround the tumor. In the case of breast cancer, adipocytes, the major cell type of the mammary stroma, represent emerging actors in tumor progression. My team is one of the first to have shown that peritumoral adipocytes were involved in the aggressiveness of breast cancers. From the bi-directional dialogue that takes place between adipocytes and mammary cancer cells results some changes in both cell types : (i) the tumor cells "educated" by the adipocytes have increased invasive capacities and greater resistance to treatments and (ii) the adipocytes co-cultured with the tumor cells acquire an activated phenotype with specific modifications such as delipidation, loss of adipocyte markers, overexpression of pro-inflammatory cytokines and secretion of proteins of the extracellular matrix, which led us to name them CAA for "Cancer-Associated Adipocytes". Interestingly, the paracrine dialogue between tumors and adipocytes could be amplified in obesity, where the normal balance of proteins secreted by adipose tissue is disrupted. In breast cancer, obesity is associated with an increased risk of occurrence after menopause and a worsening prognosis independent of menopausal status due to increased dissemination (local and remote) and decreased response to treatments, in particular by a greater resistance. The objective of my thesis was to evaluate the role of adipocytes in the chemoresistance of mammary tumor cells. Indeed, resistance is a major limit to the effectiveness of treatments and contributes to the onset of relapses, which are increased in obese patients. Using a 2D co-culture model, we have shown that adipocytes are able to promote pleiotropic resistance (doxorubicin, paclitaxel, 5-fluorouracil and cyclophosphamide) in various mammary tumor lines, irrespective of tumor type. By taking advantage of the fluorescence properties of anthracyclines, we have shown that this resistance implies an increase in the doxorubicin efflux, preventing it from acting at its site of nuclear action. This efflux mechanism implies an original process involving the major vault protein MVP / LRP (Major Vault Protein / Lung Resistance Protein), a nucleocytoplasmic transporter whose function remains poorly understood to date. Following nuclear drug efflux, it accumulates in cytoplasmic vesicles before before being expelled from the cell via extracellular vesicles. We also showed that this resistance mediated by MVP could be explained by the soluble factors secreted from adipocytes and is amplified in obesity conditions. In conclusion, our findings highlight that peritumoral adipocytes are able to influence tumor progression by promoting chemoresistance via an original mechanism involving the MVP protein, which could potentially become a marker of resistance to treatments. This work may explain, at least in part, the poor prognosis of breast cancers in obese patients and thus could provide interesting therapeutic perspectives, in order to interrupt the deleterious dialogue between adipocytes and tumor cells, particularly in obese patients