Deciphering the role of autophagy-mediated focal adhesion turnover in cancer cells and therapeutic implications

Triple-negative breast cancer (TNBC), which is characterized by the absence of estrogen and progesterone receptors as well as Her2⁄ErbB2 receptor overexpression, has a poor prognosis in part due the lack of targeted therapeutics for this cancer subtype. In this thesis project, the role and implication of autophagy in TNBC proliferation and progression was investigated. We demonstrated that autophagy regulates focal adhesion (FA) turnover, which is a fundamental turning point for cancer cell locomotion and invasion. Downregulation of autophagy using molecular and pharmacological approaches inhibits FA turnover, cell migration and metastasis formation in TNBC preclinical model. Moreover, we uncovered an essential role of tyrosine 118 site-specific phosphorylation of paxillin for recruitment of autophagosomes to trigger FA turnover in TNBC. We demonstrated that c-Cbl, an E3 ubiquitin ligase, serves as a cargo receptor to bridge Y118Y-p-paxillin and LC3 and this is independent from c-Cbl E3 ubiquitin ligase activity. These results pinpoint a complex regulatory mechanism of autophagy in the regulation of breast cancer cell invasiveness. To investigate the potential therapeutic utility of autophagy targeting, we identified a novel small molecule (SLLN-15) capable of inducing antiproliferative activity using a panel of TNBC cell models in vitro and in vivo. Using alternative biochemical assays, we demonstrated that SLLN-15 downregulates Aurora kinases, resulting in G2/M cell cycle arrest. In addition, SLLN-15 is capable of inducing autophagy-mediated cell death, which was associated with inhibition on Akt/mTOR activation. Together these results open a future direction for discovery of a novel alternative therapeutic approach for TNBC aimed at inducing autophagy.Le cancer du sein triple-négatif, caractérisé par l'absence de récepteurs d'œstrogène et de progestérone ainsi que celle des récepteurs Her2/ErbB2 surexprimés, a un pauvre pronostic en partie en raison du manque de cibles thérapeutiques pour ce type de cancer. Dans le cadre de ce projet de thèse, nous procèderons à l'investigation du rôle et des implications précliniques de l'autophagie dans la prolifération et la progression du cancer du sein triple-négatif expérimental. Nous avons pu démontrer que l'autophagie régule la stabilité des Adhésion Focales (FAs), un processus fondamental pour la locomotion et l'invasion des cellules cancéreuses. Une sous-régulation de l'autophagie par l'intermédiaire de molécules et autres approches pharmacologiques bloque le FA 'turnover', la migration des cellules et la progression vers les métastases dans les modèles préclinique. De plus, nous avons découvert un rôle essentiel de la phosphorylation site-spécifique de la tyrosine 118 de paxilline (Y118-p-paxilline) dans le recrutement des autophagosomes qui initie le "turnover" rapide des FAs. Également, nous avons démontré que c-Cbl, une ligase E3 ubiquitine, joue le rôle d'un récepteur cargo qui interagit directement avec Y118-p-paxillin et LC3, indépendamment de son activité ligase ubiquitine E3. Tous ces résultats mettent en lumière l'implication d'un mécanisme régulateur complexe de l'autophagie dans la régulation de l'invasion des cellules du cancer du sein. Dans le but d'étudier en profondeur l'utilité du potentiel thérapeutique ciblant l'autophagie, nous avons identifié une nouvelle classe de molécules, SLLN-15 capable d'induire l'activité antiproliférative dans des modèles cellulaires de cancer du sein triple-négatif à la fois in vitro et in vivo. Nous avons démontré que SLLN-15 cause une sous régulation des kinases Aurora, ce qui a pour conséquence l'arrêt de la phase G2/M du cycle cellulaire. De plus, SLLN-15 induit la mort cellulaire médiée par l'autophagie et associée à l'inhibition de l'activation Akt/mTOR. Ensemble, ces résultats ouvrent de futurs horizons pour découvrir de nouvelles approches thérapeutiques pour les cancers invasives du sein en ciblant l'induction de l'autophagie