Utilisation de miRNAs thérapeutiques pour traiter les chondrosarcomes et les ostéosarcomes - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Use of therapeutic miRNAs to treat chondrosarcomas and osteosarcomas

Utilisation de miRNAs thérapeutiques pour traiter les chondrosarcomes et les ostéosarcomes

Résumé

Chondrosarcomas (CS) and osteosarcomas (OS) are the most common malignant bone tumors. These tumors have a poor prognosis when unresectable or metastasized. For CS, the abundant extracellular matrix of cartilaginous nature and the hypoxic microenvironment contribute to their resistance to conventional chemotherapy and radiotherapy. MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs, which act as post-transcriptional regulators of mRNAs. The use of miRNAs may represent an interesting therapeutic alternative. A high throughput functional screening by impedancemetry, performed for the first time on CS, allowed us to identify several miRNAs with potential cytotoxic or chemosensitive effects. In this thesis, the cytotoxic effects of miR-491-5p and miR-342-5p were confirmed on 3 CS and 3 OS cell lines. These miRNAs induced apoptosis of cells cultured as monolayers, but only miR-342-5p induced cell death on a relevant 3D CS organoid model in hypoxia that mimics the physiopathological microenvironment. MiR-342-5p also activated autophagy on CS cells. Regarding miR-4270, it had a cytotoxic effect and induced apoptosis only on 2 OS cell lines. The study of molecular targets of miRNAs showed that proteins of the Bcl-2 family play an important role in their effects. The three miRNAs directly targeted anti- apoptotic Bcl-xL mRNA and blocked its protein expression. MiR-342-5p inhibited the protein expression of the anti-apoptotic member Bcl-2 in CS and OS. However, it would significantly target Bcl-2 mRNA only in CS. MiR-4270 reduced expression of the anti-apoptotic protein Mcl-1 in OS. In addition, except for miR-342-5p in CS, the three miRNAs promoted the protein expression of the pro-apoptotic Bak. Otherwise, miR-491-5p also inhibited EGFR expression. The administration of miRNAs is an obstacle to their use in therapy. Bacteria have been identified as interesting candidates for miRNAs vectorization, especially since some of them are able to specifically colonize tumors. A non-pathogenic bacterial strain, colonizing CS and OS xenografts, was modified to express the pre-miR-342. We then verified the functionality of the pre-miR-342 produced by the bacteria in CS cells. Despite cytostatic and cytotoxic effects of small bacterial RNAs and the low purification yield for the pre-miR-342, we were able to demonstrate that our bacterial construct is functional on CS cells. Taken together, these results offer encouraging prospects for the development of alternative therapies in the treatment of bone sarcomas.
Les ostéosarcomes (OS) et les chondrosarcomes (CS) sont les tumeurs osseuses malignes les plus répandues. Le pronostic est souvent sombre lorsque ces tumeurs ne sont pas résécables ou sont métastasées. Pour le CS, l’abondante matrice extracellulaire cartilagineuse produite et son microenvironnement hypoxique contribuent à sa résistance aux traitements de chimiothérapie et radiothérapie conventionnels. Les microARNs (miRNAs) sont de petits ARNs non codants qui agissent comme des régulateurs post-transcriptionnels des ARNms. Ces miRNAs représentent une alternative thérapeutique intéressante. Un criblage fonctionnel à haut débit par mesure d’impédance réalisé pour la première fois chez le CS a permis d’identifier plusieurs miRNAs possédant des effets potentiellement cytotoxiques ou chimiosensibilisateurs. Dans cette thèse, les effets cytotoxiques du miR-491-5p et miR-342-5p sont confirmés sur 3 lignées de CS et 3 lignées d’OS. Ces 2 miRNAs induisent l’apoptose des cellules cultivées en monocouche. Seul le miR-342-5p a un effet tueur sur des cellules de CS SW1353 cultivées dans un modèle 3D d’organoïde en hypoxie, mimant le microenvironnement physiopathologique du CS. Le miR-342-5p induit également l’autophagie chez des cellules de CS. Le miR-4270, quant à lui, a un effet cytotoxique et induit l’apoptose uniquement sur 2 lignées d’OS. L’étude des cibles moléculaires des miRNAs montre que les protéines de la famille Bcl-2 jouent un rôle important dans leurs effets. Les 3 miRNAs ciblent directement l’ARNm du facteur anti- apoptotique Bcl-xL et préviennent son expression protéique. Le miR-342-5p inhibe l’expression de la protéine anti- apoptotique Bcl-2 dans le CS et l’OS. Il ciblerait toutefois significativement l’ARNm de Bcl-2 uniquement dans le CS. Le miR- 4270 diminue l’expression protéique du facteur anti-apoptotique Mcl-1 dans l’OS. De plus, excepté pour le miR-342-5p dans le CS, les 3 miRNAs favorisent l’expression de la protéine pro-apoptotique Bak. Par ailleurs, le miR-491-5p prévient également l’expression de l’EGFR. Le mode d’administration des miRNAs est un obstacle pour leur utilisation en thérapie. Les bactéries sont pressenties comme des candidates pertinentes pour leur vectorisation, d’autant plus que certaines d’entre elles sont capables de coloniser spécifiquement les tumeurs. Une souche bactérienne non pathogène, colonisatrice de xénogreffes de CS et d’OS, a été modifiée pour exprimer le pré-miR-342. Nous avons ensuite vérifié la fonctionnalité du pré-miR-342 produit par la bactérie dans des cellules de CS. Malgré les effets cytostatiques et cytotoxiques inhérents aux petits ARNs bactériens et le faible rendement de purification du pré-miR-342, nous avons pu mettre en évidence que notre construction bactérienne est fonctionnelle chez le CS. L’ensemble de ces résultats offre des perspectives encourageantes pour la mise en place de thérapies alternatives dans le traitement des sarcomes osseux.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04068478 , version 1 (14-04-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04068478 , version 1

Citer

Clément Veys. Utilisation de miRNAs thérapeutiques pour traiter les chondrosarcomes et les ostéosarcomes. Médecine humaine et pathologie. Normandie Université, 2021. Français. ⟨NNT : 2021NORMC405⟩. ⟨tel-04068478⟩
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