Study of erlotinib-induced responses in glioblastoma cell lines

Le glioblastome (GBM), tumeur de plus haut grade du système nerveux central (OMS grade 4) a un pronostic très sombre, quelque soit le traitement, lié à une résistance à l’apoptose. L’erlotinib (Tarceva®, OSI 774) est un inhibiteur de la tyrosine kinase du récepteur au facteur de croissance épithélial (EGFR). L’hyper-expression et l’amplification du gène de l’EGFR dans 40 à 60% des GBM, fourni un rationnel pour utiliser l’erlotinib. Nous avons montré sur U87-MG et DBTRG-05MG, deux lignées de GBM, l’absence d’apoptose avec l’erlotinib, liée soit à un déficit en pro-caspase 3, soit à une accumulation d’αB-crystalline bloquant l’activation de la caspase-3. L’absence d’apoptose dévie alors la cellule vers l’autophagie. L’inhibition de l’autophagie par ARN interférents ou par la chloroquine permet d’obtenir une synergie avec l’erlotinib en induisant la mort des cellules tumorales à des doses acceptables.Les GBM ont composition cellulaire hétérogène, avec un petit nombre d’éléments appelés cellules souches cancéreuses (CSC). Douées d’auto-renouvellement, elles participent à la propagation tumorale et à la résistance aux traitements. Nous avons testé l’erlotinib sur trois lignées issues de GBM humains, ayant deux modes de croissance distincts selon les conditions de milieu: en neurosphères (NS) et de type adhérent. Erlotinib a un effet inhibiteur minime sur les trois lignées adhérentes, alors que l’effet est significatif sur les lignées NS, traduisant l’importance de la voie d’EGFR pour les NS. Dans les lignées en NS, l’erlotinib est efficace sur les cellules progénitrices, mais n’a pas d’action ni sur les cellules initiatrices de NS, ni sur les cellules différenciées. L’auto-renouvellement des NS n’est pas non plus altéré. L’association cyclopamine, inhibiteur pharmacologique de la voie de Hedgehog, -erlotinib est synergique en bloquant la croissance et l’initiation des NS, laissant présager une efficacité sur les CSC. Les résultats obtenus sur ces différents modèles permettent d’une part de préciser certains mécanismes de résistance des cellules de GBM, et aussi d’orienter les indications et le choix des traitements susceptibles d’être les plus efficaces.Glioblastoma (GBM) is the most common primary central nervous system tumor in adults and the prognosis remains dismal, any treatment used. Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) is amplified, overexpressed, and/or mutated in GBM, making it a rational for therapy. Erlotinib, an EGFR kinase inhibitor is strongly associated with clinical response in several cancers. We showed for U87-MG and DBTRG-05MG, two human GBM cell lines, that erlotinib can’t trigger apoptosis, related either to accumulation of αB-crystallin capable to impair caspase 3 cleavage, or to constitutive deficit for procaspase 3 in DBTRG-05MG. Apoptosis deficit switches the cell to autophagic process. Inhibition of autophagy with RNA interference or chloroquine resulted in sensitization of U87 and allowed a synergistic effect with erlotinib at therapeutic doses.Moreover, GBM showed a heterogeneous cell composition with cancer stem cells, progenitors and more differentiated cells. In this study, we test erlotinib in vitro on other GBM models: three cell lines established from surgically resected GBM specimens, grown along two features adherent and neurospheres. On the three differentiated adhering cell lines, erlotinib had only a moderate activity. Conversely, on neurosphere forming cell lines, erlotinib induced a strong inhibition of cell growth related to the EGFR amplification and EGFR expression. A short erlotinib exposure induced cell death primarily in nestin-positive cells; however it was found without effect on neurosphere initiating activity and self renewal. These results suggest that EGFR pathway activation is essential for the proliferation of GBM progenitor cells but dispensable for stem-like cancer cells self–renewal. As Hedgehog pathway is known to be activated in neural stem cells, we assayed the Hedgehog pathway inhibitor cyclopamine in association with erlotinib. While each drug separately was without effect on sphere initiation, their combination led to a 25 fold decrease in the sphere number (p=0.0004).These in vitro models are convenient to investigate resistance mechanisms in GBM. Furthermore, they focus on the necessity to exploit drug combinations for greatest efficiency