Identification of new targets involved in radio-chemoresistance in colorectal cancer

Le cancer colorectal (CCR) est un des cancers les plus répandus et les plus meurtriers au Canada. Pour les patients atteints de cancer rectal localement avancé (LARC), le traitement standard en Amérique du Nord consiste en une radiothérapie combinée à une chimiothérapie au 5-fluorouracile (5-FU) en situation néoadjuvante (RCTN). Malheureusement, le problème de résistance au traitement ne fait pas exception pour ce type de cancer et les mécanismes associés à cette résistance ne sont pas clairement élucidés. Pour mieux comprendre ces mécanismes de résistance, des biopsies ont été réalisées chez des patients LARC issus d’une cohorte recrutée au Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke avant leur traitement par RCTN. D’une part, nous avons extrait le contenu protéique de ces biopsies pour l’analyser par spectrométrie de masse. D’autre part, nous avons étudié les données cliniques afin de caractériser la cohorte d’intérêt et créer trois groupes selon leur réponse au traitement. Nous avons ainsi identifié de nombreuses protéines différentiellement abondantes entre les différents groupes de réponse. Plus particulièrement, les patients résistants au traitement expriment plus fortement la protéine DPYD qui est l’enzyme responsable de l’élimination du 5-FU, la protéine RIPK1, une kinase impliquée dans la survie cellulaire, et de nombreuses protéines ribosomales et mitochondriales. Par la suite, nous avons examiné plus en détail les mécanismes moléculaires mis en jeu lors de la résistance intrinsèque et acquise au traitement. Nous avons utilisé des approches de protéomique quantitative et de transcriptomique pour étudier la réponse à l’irradiation et au 5-FU dans des lignées cellulaires CCR DLD-1, HCT-116 et HT-29. Ces lignées présentent des sensibilités intrinsèques différentes à la chimiothérapie et à la radiothérapie ainsi que des caractéristiques génétiques différentes. À partir de ces lignées cellulaires, nous avons généré des lignées résistantes au 5-FU afin d’étudier les mécanismes mis en jeu lors de l’acquisition de cette résistance. Nous avons mis en évidence un phénomène commun aux trois lignées cellulaires à savoir une diminution des transcrits correspondants à des protéines à doigt de zinc possédant un domaine associé à Krüppel (KRAB-ZFP). Ces protéines, connues pour être de puissants répresseurs transcriptionnels, sont très peu étudiées. L’ensemble de ces travaux a permis d’apporter des éléments de réponse pour mieux caractériser la radio-chimiorésistance intrinsèque et acquise dans le CCR. Ce projet ouvre ainsi la voie à de nouvelles pistes pour le développement de thérapies alternatives.Abstract : Colorectal cancer (CRC) is one of the most common and deadly cancers in Canada. For patients with locally advanced rectal cancer (LARC), the standard treatment in North America is radiation therapy combined with 5-fluorouracil (5-FU)-chemotherapy in the neoadjuvant situation (RCTN). Unfortunately, the problem of resistance to treatment is no exception for this type of cancer and the mechanisms associated with this resistance are not clearly elucidated. To better understand these resistance mechanisms, biopsies were performed on LARC patients from a cohort recruited at the Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke before their treatment with RCTN. On the one hand, we extracted the protein content from these biopsies to analyze it by mass spectrometry. On the other hand, we studied the clinical data in order to characterize the interest cohort and to create three groups according to their response to treatment. We have thus identified many proteins that are differentially abundant between the different groups of response. In particular, patients resistant to treatment express more strongly the protein DPYD which is the enzyme responsible for the elimination of 5-FU, the protein RIPK1, a kinase involved in cell survival, and many ribosomal and mitochondrial proteins. Subsequently, we investigated in more detail the molecular mechanisms involved in intrinsic and acquired resistance to treatment. We used quantitative proteomics and transcriptomics approaches to study the response to irradiation and 5-FU in CRC cell lines DLD-1, HCT-116 and HT-29. These cell lines have different intrinsic sensitivities to chemotherapy and radiotherapy as well as different genetic characteristics. From these CRC cell lines, we have generated 5-FU-resistant cell lines in order to study the mechanisms involved in the acquisition of this resistance. We have highlighted a phenomenon common to the three cell lines, namely a decrease in transcripts corresponding to zinc finger proteins having a Krüppel-associated box domain (KRAB-ZFP). These proteins, known to be powerful transcriptional repressors, are very little studied. All this work has made it possible to provide elements of response to better characterize the intrinsic and acquired radio-chemoresistance in the CRC. Thi