123 - La sénescence cellulaire : rôle physiologique et pathologique

La senescence cellulaire est un mécanisme suppresseur de tumeur pouvant être activé dans les cellules normales mais aussi cancéreuses suite à certaines thérapies anti-cancéreuses. Bien que bénéfique dans un premier temps (blocage de la prolifération), les cellules sénescentes peuvent présenter un risque de résistance aux traitements et de rechute notamment par leurs propriétés de forte résistance à l’apoptose et de production d’un sécrétome pro-inflammatoire (senescence-associated secretory phenotype= SASP). Il est donc important de trouver des moyens d’éliminer les cellules sénescentes (par des agents sénolytiques) ou de manipuler spécifiquement leurs propriétés néfastes, en particulier le SASP. Nous cherchons à mieux comprendre les différentes étapes du processus menant à l’expression du SASP en réponse aux dommages à l’ADN. Nous avons pu montrer qu’après un premier blocage du cycle et une phase de réparation de l’ADN active, les cellules peuvent re-proliférer en présence que dommages résiduels provoquant une forte instabilité génomique, un arrêt de prolifération stable et l’apparition des phénotypes de sénescence. Par l’utilisation d’inhibiteurs ciblant ces différentes étapes, nous montrons qu’il est possible de diminuer spécifiquement le SASP pro-inflammatoire sans pour autant empêcher l’arrêt de prolifération. Une meilleure utilisation et combinaison des agents anti-cancéreux pourrait permettre de d’améliorer les thérapies induisant la sénescence.  

Le facteur de terminaison de la transcription 1 (TTF1) est une protéine de liaison à l’ADN qui est impliqué dans l’initiation et la terminaison de la transcription par la polymérase I (PolI). Le suppresseur de tumeur p19ARF, connu pour son rôle dans la sénescence, régule la localisation cellulaire de TTF1.

Nous avons généré un modèle dans lequel les niveaux de TTF1 peuvent être modulés de manière réversible pour déterminer comment TTF1 contrôle l’activité de la PolI et la croissance cellulaire. Nous avons constaté que le niveau de TTF1 détermine la prolifération cellulaire et que sa déplétion induit une diminution de la transcription de l’ADNr ainsi qu’un arrêt du cycle cellulaire en G1/S.

            La cartographie DCHiP-sep a montré que TTF1 est nécessaire pour la terminaison du pré-ARNr 47s et que sa déplétion augmente la progression de la transcription au-delà du site de terminaison. La déplétion de TTF1 induit la transcription d’un lncRNA à partir d’un promoteur en amont et qui interfère avec la formation du complexe de pré-initiation sur le promoteur du 47S et explique la diminution de la transcription observée. Ce lncRNA s’accumule aussi dans des cellules primaires de passages tardifs qui accumulent naturellement ARF et déplacent TTF1 du nucléole.

Le nématode C. elegans offre un modèle d'étude accessible pour défricher les mécanismes biologiques fondamentaux comme ceux du vieillissement. Dans cette étude, nous avons établi un atlas des cellules de vers au cours de leur vieillissement, d’une résolution et d’une qualité qui dépasse les atlas de vieillissement de mammifères existants. Les mécanismes cellulaires, régulés avec l'âge de manière universelle dans tous les organes, existent mais sont rares. Ils sont reliés au métabolisme énergétique. Les différents types cellulaires ont souvent des trajectoires de vieillissement de natures différentes, incluant des différences dans les fonctions de réponse au stress. Il est apparu que les types cellulaires peuvent aussi vieillir à des vitesses variées. Enfin, nous avons fait une étude des régulations des facteurs de transcription et avons trouvé une signature commune aux facteurs de transcription de la longévité, ainsi que de nouveaux régulateurs du vieillissement.

Les anomalies au cours du développement embryonnaire de la valve aortique constituent un risque majeur de développement d'une sténose de la valve aortique (AVS) et d'événements cardiaques au cours du vieillissement.

Nos résultats identifient un rôle inattendu dans la valvulogénèse de l’angiopoïétine-like 2 (ANGPTL2), une protéine pro-inflammatoire sécrétée par les cellules sénescentes. À un stade embryonnaire avancé (jour embryonnaire 18: E18), les souris knockdown pour Angptl2 (Angptl2-KD) présentent un épaississement prématuré des feuillets de la valve aortique, associé à une dérégulation de l'équilibre fin entre l'apoptose, la sénescence et la prolifération cellulaires au cours du remodelage de la valve à E14,5. Ces anomalies structurelles et moléculaires conduisent au développement d’une AVS spontanée caractérisée par un gradient trans-aortique élevé chez les souris adultes, mâles et femelles. De plus, l’expression de l’ANGPTL2 est détectée transitoirement dans les valves semi-lunaires fœtales humaines, et est associée aux voies moléculaires impliquées dans le cycle cellulaire et la sénescence.

Ces résultats suggèrent que l’ANGPTL2 est essentielle au développement de la valve aortique, et identifient les souris Angptl2-KD comme un nouveau modèle animal pour étudier l'AVS, une pathologie avec une prévalence croissante et un besoin urgent de nouvelles cibles thérapeutiques – le remplacement de la valve par chirurgie étant le seul traitement à ce jour.

Dyskérine est un des composants du complexe de la télomérase, et est une protéine hautement conservée qui est impliquée dans plusieurs réseaux cellulaires. Son importance est évidente dans la dyskératose congénitale liée au chromosome X (X-DC), une maladie de vieillissement prématuré causée par des mutations du gène qui code pour la dyskérine. Cette protéine remplit diverses fonctions cellulaires en formant un complexe ribonucléoprotéique (RNP) avec une molécule d'ARN contenant un motif H/ACA, comme l’ARN de la télomérase (hTR). La dyskérine est essentielle pour la santé humaine, cependant les mécanismes complexes de la biogenèse du RNP H/ACA ne sont pas encore totalement compris, surtout quand on considère le rôle de l'extrémité N-terminale de la dyskérine dans ces processus. Donc, dans un de nos projets, nous caractérisons fonctionnellement la région N-terminale de la dyskérine. Nos résultats d’expériences de co-immunoprécipitation et de qPCR suggèrent que cette région joue un rôle important dans les étapes intermédiaires et tardives de la biogenèse des RNP H/ACA. Malgré que les mutations pathologiques que nous avons testé dans cette région présentent des défauts d'interaction plus bénin, nous avons observé que le la région N-terminale dans son ensemble a un impact significatif sur l'interaction avec hTR. Ces résultats préliminaires permettent de mieux comprendre la fonction de la dyskérine et du complexe de la télomérase. 

Nous avons décrit une nouvelle combothérapie OC en deux étapes : 1ère, l’induction d’un arrêt de prolifération de sénescence dans les cellules cancéreuses à l’aide d’un inhibiteur de PARP, suivie de la 2ème par l’induction de la sénolyse dans les cellules cancéreuses sénescentes à l’aide de l’inhibiteur de la famille Bcl-2 ABT263, qui redirige les cellules sénescentes vers l’apoptose. Nous avons comparé les combinaisons en deux étapes à l’aide de modèles de xénogreffes précliniques OV1946 traités avec Olaparib et ABT263 ou carboplatine/paclitaxel (CP) combinés avec ABT263. Comme prévu, PARPi-ABT263 a entraîné un ralentissement significatif de la croissance tumorale par rapport à chaque médicament seul. Cependant, la PC seule était la condition la plus efficace pour la régression tumorale ne montrant aucune synergie avec ABT263. Pour explorer les décisions de devenir cellulaire spatio-temporel dans ces contextes, une analyse du parcours temporel a été effectuée pour γ-H2AX (dommages à l’ADN), caspase3 clivée (apoptose), DAPI / CD31 (système vasculaire), cytokératine (18/07/19; épithélium), coloration SA-βgal et perte de LaminB1 (sénescence) en utilisant une pathologie moléculaire à résolution unicellulaire sur des tumeurs congelées par OCT. Un deuxième modèle de xénogreffe HGOSC, OV4453, traité avec de l’olaparib ou du PC de référence, a été utilisé pour valider le résultat. Les résultats préliminaires de cette analyse seront discutés.

La sénescence est associée au vieillissement et la détérioration des fonctions cellulaires. Cependant, deux études (Storer et al et Muñoz-Espín et al 2013) suggèrent que la sénescence joue un rôle dans le développement embryonnaire. Cette forme de sénescence diffère du type pathologique observé lors du vieillissement et de la culture cellulaire. Durant la sénescence développementale, le labo Roy a observé une diminution d’interleukine-6 (il-6) qui est une cytokine inflammatoire et une augmentation il-10 qui est anti-inflammatoire. Pour certains aspects du développement embryonnaire, la sénescence peut être avantageuse étant donné que les cellules peuvent activement influencer la matrice extracellulaire et sont éliminées plus lentement que des cellules apoptotiques. Parmi les gènes enrichis au niveau des pronéphros sénescents chez l’axolotl, le laboratoire s’est intéressé au Raf kinase inhibitor protein (RKIP), qui fait partie de la voie MAP kinases. Notre hypothèse est que RKIP est impliquée dans le contrôle de la senescence développementale et influence le développement des organes transitoires. Afin d’étudier cet impact des embryons d’axolotls ont été traités l’inhibiteur de RKIP, locostatine, puis colorés à la β-galactosidase acidique. Les axolotls traités avec une haute dose de locostatine démontraient une diminution de cellules sénescentes. Nos résultats supportent l’hypothèse que la sénescence ait initialement évoluée pour jouer un rôle lors du développement.