Étude du rôle de l’autophagie dans la cancérogenèse intestinale

Colorectal cancer is one of the major causes of cancer-related deaths. We took advantage of Apc mutant mice that mimic the adenomatous polyps that affect humans with an inactivated Apc gene, to gain insight into the critical events that affect the development of colorectal cancer. We show that autophagy, a catabolic pathway involved in the degradation of intracellular proteins and organelles, is activated in intestinal murine and human cancer and its inhibition has a crucial role in controlling tumorigenesis. We report that the in vivo conditional deletion of the essential autophagy gene Atg7 in intestinal epithelial cells inhibits the formation of pre-cancerous lesions resulting from Apc loss by enhancing immunosurveillance. The antibody-mediated depletion of CD8+ T cells demonstrated a critical role for CD8+ T cells in antitumoral responses resulting from the inhibition of autophagy. We used a broad-spectrum antibiotics treatment to show that the expansion of IFN-producing CD8+ T cells following the deletion of Atg7 is dependent on the intestinal microbiota and is associated with Paneth and goblet cell defects. In addition, the inhibition of autophagy affected tumor cell growth and restrained cancer growth for extended time periods. We demonstrate that the inhibition of autophagy in Apc tumor cells results in a stress response accompanied by metabolic defects, characterized by AMPK activation and p53 cell cycle arrest. This study suggests that autophagy inhibitors may suppress tumorigenesis in patients at high risk of developing colorectal cancer.Considéré comme un cancer de l'âge mûr, l'incidence du cancer colorectal ne cesse d'augmenter avec l'allongement de la vie. Dans la majorité des cas, le cancer colique est associé à une mutation du gène suppresseur de tumeur Apc, contrôlant l’activation de la signalisation Wnt/β-caténine. Afin, d'identifier de nouveaux acteurs de la tumorigenèse colique, notre laboratoire a développé des modèles murins de mutation du gène Apc qui ont pour avantage de mimer la pathologie humaine (Colnot et al, 2004 ; Andreu et al, 2005). La création de ces modèles a permis à l’équipe de démontrer i) qu’une activation physiologique de cette voie contrôle la prolifération des cellules souches et des progéniteurs ainsi que leur différenciation et ii) qu’une activation aigüe est suffisante pour déclencher l’initiation tumorale intestinale (Andreu et al, 2005; Andreu et al, 2008). Les travaux antérieurs à mon arrivée ont permis d’identifier différents évènements moléculaires et cellulaires induits en cascade suite à l’activation pathologique de la voie Wnt/β-caténine. Parmi ceux-ci, une induction transcriptionnelle de gènes impliqués dans l'autophagie a été mise en évidence. Ce processus d'auto-cannibalisme cellulaire est associé à de nombreuses pathologies telles que les maladies neurodégénératives ou infectieuses. Cependant, le rôle de l'autophagie dans le cancer reste ambivalent et son implication dans le cancer colique demeure inconnue.Dans ce contexte, mon travail de doctorat a consisté à répondre aux questions suivantes :L’induction transcriptionnelle de gène Atg s’accompagne-t-elle d’une activation du processus d’autophagie à tous les stades de la progression tumorale intestinale murine et humaine?Des études de transcriptomique à haut débit nous ont permis d’identifier une induction transcriptionnelle de gènes clés du processus d’autophagie tels qu’Atg7. Cependant, l’activation fonctionnelle de l’autophagie n’est pas toujours associée à une augmentation de la transcription des acteurs de ce processus. Nous nous sommes donc intéressés aux marqueurs couramment décris dans la littérature et permettant d’établir l’état d’activation du flux autophagique. Ainsi, nous avons étudié le niveau d’expression de ces marqueurs par des expériences de western-blot et d’immuno-marquages sur des échantillons tumoraux humains et murins à différents stades de la progression du CRC. L’inhibition de l’autophagie impacte-t-elle la carcinogénèse colorectale?Dans ce contexte, nous avons généré un modèle murin de délétion conditionnelle et simultanée d'un allèle du gène Apc et des deux allèles du gène Atg7 (gène clé de l'autophagie) spécifiquement dans les cellules épithéliales intestinales. Afin de suivre l'apparition et l'évolution des tumeurs au cours du temps, nous avons mis au point une nouvelle méthode non-invasive de reconstruction tridimensionnelle de côlons de souris, issue d'imagerie échographique à haute résolution. Dans le but de caractériser l’impact de l’inhibition de l’autophagie, les modifications propres à la cellule déficiente en autophagie ont été explorées, notamment le statut énergétique ainsi que les changements dans l’environnement immunitaire et microbien de l’épithélium intestinal. Finalement, l’inhibition génétique de l’autophagie dans notre modèle murin, prédisposé au développement de tumeurs intestinales, nous a permis de caractériser l’implication de l’autophagie dans la carcinogénèse colique, ainsi que les mécanismes moléculaires et cellulaires liant l’auto-cannibalisme cellulaire à la pathologie tumorale