Mechanisms of resistance to bromodomain and extra-terminal domain protein inhibitors in osteosarcoma

L'ostéosarcome (OS) est une tumeur osseuse primaire agressive qui touche principalement les enfants et les jeunes adultes, avec un pic d'incidence à 18 ans. La survie à long terme avec les traitements actuels est de 70 % pour les patients non métastatiques, mais chute radicalement à 20 % pour les patients présentant des métastases ou mauvais répondeurs aux thérapies conventionnelles. Par conséquent, il est crucial de développer de nouvelles approches thérapeutiques pour l’OS. Parmi celles-ci, les inhibiteurs sélectifs de protéines à bromodomaine et domaine extra-terminal (BET), notamment JQ1, ont été utilisés dans le but d’inhiber l’expression de l’oncogène C-MYC, amplifiée dans l’OS. Même si le traitement des cellules d’OS par le JQ1 a montré une efficacité antitumorale, il a également induit une augmentation de l’autophagie dite pro-survie, protégeant ainsi les cellules tumorales contre les inhibiteurs de BET. L’inhibition de l’autophagie, processus biologique amplifié dans les cellules traitées par des inhibiteurs de protéines BET, a potentialisé l’effet antitumoral, in vitro et in vivo des inhibiteurs BET dans les cellules d’OS. L'autophagie pro-survie, induite par les inhibiteurs de protéines BET a été décrit comme étant l’un des mécanismes impliqués dans l’acquisition de la résistance aux inhibiteurs de BET des cellules cancéreuses. Aucun mécanisme menant à la résistance des inhibiteurs de protéines BET n’a pour le moment été identifié et décrit dans l’OS. Afin d'anticiper l'émergence de la résistance aux inhibiteurs de protéines BET dans l’OS, il est nécessaire d’identifier, de mieux comprendre et de caractériser les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la résistance. À cette fin, une lignée d’OS résistante à JQ1 (HOS JQ1R) a été développée. Les HOS JQ1R présentent des mécanismes spécifiques de résistance aux inhibiteurs BET. Les cellules résistantes ont un transcriptome différent de celui des cellules naïves. En effet, les cellules résistantes à JQ1 présentent des voies de signalisation enrichies, telles que la voie de signalisation Ras, ainsi que des processus biologiques tels que l'autophagie par rapport aux cellules naïves. Des mécanismes tels que la surexpression de KRAS, la suractivation de l'autophagie mais aussi du métabolisme dans les cellules résistantes au JQ1 par rapport aux cellules naïves peuvent, en partie, expliquer la résistance du modèle résistant. L’inhibition de la voie MAPK, suractivée dans les cellules HOS JQ1R comparativement aux cellules HOS sensibles au JQ1, pourrait faire partie des nouvelles alternatives thérapeutiques permettant de potentialiser l’effet des inhibiteurs de protéine BET, d’anticiper l’apparition de résistance à ces inhibiteurs ou encore de traiter les patients ayant développé une résistance aux inhibiteurs de BET.Osteosarcoma (OS) is an aggressive primary bone tumor that primarily affects children and young adults, with a peak incidence at 18 years of age. Long-term survival with current treatments is 70 % for non-metastatic patients, but drops dramatically to 20 % for patients with metastases or poor responders to conventional therapies. Therefore, it is crucial to develop new therapeutic approaches for OS. Among these, selective inhibitors of bromodomain and extra-terminal domain (BET) proteins, including JQ1, have been used to inhibit the expression of the C-MYC oncogene, which is amplified in OS. Although treatment of OS cells with JQ1 showed antitumor efficacy, it also induced an increase in so-called pro-survival autophagy, thus protecting tumor cells from BET inhibitors. Inhibition of autophagy, a biological process amplified in cells treated with BET protein inhibitors, potentiated the antitumor effect, in vitro and in vivo of BET inhibitors in OS cells. Pro- survival autophagy induced by BET protein inhibitors has been described as one of the mechanisms involved in the acquisition of resistance to BET inhibitors in cancer cells. No mechanism leading to BET inhibitor resistance has yet been identified and described in OS. In order to anticipate the emergence of BET inhibitor resistance in OS, it is necessary to identify, better understand and characterize the cellular and molecular mechanisms involved in resistance. To this end, a JQ1-resistant OS line (HOS JQ1R) was developed. HOS JQ1R exhibit specific mechanisms of resistance to BET inhibitors. Resistant cells have a different transcriptome than naive cells. Indeed, JQ1-resistant cells exhibit enriched signaling pathways, such as the Ras signaling pathway, as well as biological processes such as autophagy compared to naive cells. Mechanisms such as overexpression of KRAS, overactivation of autophagy but also of metabolism in JQ1-resistant cells compared to naive cells may, in part, explain the resistance of the resistant model. Inhibition of the MAPK pathway, which is overactivated in HOS JQ1R cells compared to JQ1-sensitive HOS cells, could be one of the new therapeutic alternatives to potentiate the effect of BET inhibitors, to anticipate the development of resistance to these inhibitors or to treat patients who have developed resistance to BET inhibitors