Cell death induced by ionizing radiation in human radioresistant tumors : in vitro and in vivo study of the mechanisms involved in its induction by different kind of radiation and pharmacological modulation

A l’heure actuelle, les protocoles de chimio-radiothérapie concomitante font preuve d’une grande efficacité dans la prise en charge des tumeurs. En revanche, le traitement de certaines tumeurs reste parfois limité en raison de leur localisation critique ou de leur faible radiosensibilité aux radiations « conventionnelles ». Une manière de contourner ce problème est le recours à des radiations à transfert linéique d’énergie (TLE) élevé ou hadronthérapie. Cependant, leur utilisation seule peut encore s’avérer insuffisante, d’où l’intérêt de leur associer des agents radiosensibilisateurs. Au cours de cette thèse, nous avons évalué les effets radiosensibilisateurs de différentes molécules sur des lignées tumorales humaines radiorésistantes, et plus particulièrement la lignée SK-Hep1, issue d’un carcinome hépatocellulaire (CHC). Nous avons ainsi pu montrer qu’après un traitement combinant une irradiation à TLE élevé par neutrons rapides et de l’oxaliplatine, le pourcentage d’autophagie in vitro augmentait de manière considérable, contrairement au taux d’apoptose, très faible dans ces cellules. Nous avons ensuite étudié les effets in vivo d’une irradiation par neutrons rapides sur un modèle orthotopique de CHC greffé sur des souris nude. Après analyse par différentes techniques, nous avons pu confirmer les observations faites in vitro, à savoir que la mort cellulaire prédominante après une telle irradiation était l’autophagie. Ces résultats révèlent l’importance du phénomène autophagique radio-induit dans certaines tumeurs. Après une analyse mécanistique approfondie de ce phénomène, ces recherches pourraient à terme contribuer à l’élaboration de nouveaux protocoles thérapeutiques dans le cas de cancers radiorésistants.Concomitant chemo-radiotherapeutic protocols have shown their great efficiency in tumor treatments. However, the management of certain types of tumor is sometimes impaired due to their critical localization or to their low radiosensitivity to “conventional” radiation. A way to by-pass this issue is the use of high-linear energy transfer (LET) radiation or hadrontherapy. Yet, this kind of radiation can be insufficient when employed alone, which justifies the use of radiosensitizing agents. During this thesis, we evaluated the radiosensitizing properties of different molecules on human radioresistant tumoral cells, and more particularly on the hepatocellular carcinoma (HCC) SK-Hep1 cell line. We demonstrated that a cotreatment associating fast neutrons and oxaliplatin could significantly increase the percentage of autophagic SK-Hep1 cells in vitro, while percentage of apoptotic cells remained very low. We then studied the in vivo effects of a fast neutrons irradiation on an orthotopic HCC model xenografted to nude mice. After analysis by various techniques, we confirmed the in vitro observations, i.e. that autophagy is the predominant cell death type that occurs after such an irradiation. These results reveal the importance of the radio-induced autophagic process in certain types of cancer. In-depth mechanistic studies of this process could lead to improved therapeutic protocols for radioresistant tumors