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Theses Year : 2022

Development of an anti-cancer strategy for adrenocortical carcinoma bynanovectorization of microRNAs via Lipidots®

Développement d’une stratégie anti-cancéreuse pour le carcinome corticosurrénalien par nanovectorisation de microARNs via les Lipidots®

Soha Reda El Sayed
  • Function : Author
  • PersonId : 1383036
  • IdRef : 262945185

Abstract

Adrenocortical carcinoma (ACC) is a rare and aggressive endocrine tumor, which is associated with poor prognosis. This cancer is refractory to conventional therapies such as chemotherapy or radiotherapy as well as to targeted therapies. In light of these therapeutic failures, understanding the molecular mechanisms of adrenocortical tumorigenesis will be pivotal for the development of alternative therapies. MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs of around 20 nucleotides-long that repress gene expression at the post-transcriptional level. They play a major regulatory role of the entire genome. Alterations in the expression profile of miRNAs (overexpression of oncogenic miRNAs or repression of tumor suppressor miRNAs) have been identified in all stages of cancer development such as initiation, progression and metastasis. Based on these findings, inhibition of oncogenic miRNAs or restoration of tumor suppressor miRNAs were suggested as relevant therapeutic strategies for cancer. However, the major challenge of these approaches remains the specific and safe delivery of these treatments at the tumor site. The CEA LETI/DTBS laboratory has developed and patented biocompatible and biodegradable solid lipid nanoparticles or Lipidots® (LNP), the components of which are approved by the FDA. Remarkably, these nanoparticles exhibit a marked tropism for the adrenal cortex. Previous studies of our team on miRNA landscape in ACC revealed that two miRNAs, miR-139-5p and miR-483-5p, are overexpressed in aggressive tumors and associated with poor prognosis. The aim of this work was to evaluate miR-139-5p and miR-483-5p as therapeutic targets in ACC, using nanovectorization of their respective antimiRs. In the first part of this study, we show that simultaneous transfection of naked antimiR-139-5p and antimiR-483-5p in the human ACC cell line NCI H295R decreases the expression of several cancer-related proteins, reduces the phosphorylation level of p38 MAP kinase and AKT and negatively modulates the Wnt/beta-catenin signaling pathway. These results suggesting an involvement of miR-139-5p and miR-483-5p in oncogenic signaling pathways led us in a second part of this work to generate and to characterize antimiRs-LNPs complexes using a combination of antimiR-139-5p and antimiR-483-5p. We subsequently show a massive internalization of these complexes in NCI H295R cells, which is accompanied by an efficient and simultaneous inhibition of endogenous miR-483-5p and miR-139-5p expression. In addition, the antimiRs-LNP impede the migration and invasion of NCI H295R cells in culture. Finally, in a third part, we show that the systemic injection of antimiRs-LNP in immunodeficient scid/CB17 mice induces a preferential accumulation of these complexes in the adrenals and ovaries without apparent toxicity. We report in preliminary experiments using subcutaneous xenograft of NCI H295R cells that systemic administration of antimiRs-LNP inhibits tumor growth. This work describes the first use of Lipidots® to vectorize miRNAs for therapeutic purposes and suggests that targeting miRNAs deregulations is a relevant strategy for the treatment of ACC. Although the molecular mechanisms involved in miR-139-5p- and miR-483-5p-mediated adrenocortical tumorigenesis remain to be fully elucidated, these data open new perspectives for the development of innovative therapies for adrenocortical carcinoma.
Le carcinome corticosurrénalien (CCS) est une tumeur endocrine rare et agressive, qui est associée à un mauvais pronostic. Ce cancer est réfractaire aux thérapies conventionnelles telles que la chimiothérapie ou la radiothérapie ainsi qu’aux thérapies ciblées. Face à ces échecs thérapeutiques, une meilleure connaissance des mécanismes moléculaires de la tumorigenèse corticosurrénalienne est nécessaire pour la conception de thérapies alternatives. Les microARNs (miRs) sont de petits ARN non-codants d’une vingtaine de nucléotides qui répriment l’expression des gènes au niveau post-transcriptionnel. Ils exercent un rôle de régulation majeur de l’ensemble du génome. Des altérations du profil d’expression des miRs (surexpression de miRs oncogènes ou répression de miRs suppresseurs de tumeur) ont été identifiées dans toutes les étapes du développement cancéreux telles que l’initiation, la progression et le développement de métastases. Sur la base de ces découvertes, l’inhibition de miRs oncogènes ou la restitution de miRs suppresseurs de tumeurs ont été proposées comme des stratégies thérapeutiques pertinentes pour le cancer. Cependant, le défi majeur de ces approches reste l’adressage spécifique et sécurisé de ces traitements au foyer tumoral. Le laboratoire LETI/DTBS du CEA a développé et breveté des nanoparticules lipidiques biocompatibles et biodégradables ou Lipidots® (LNP) dont les composants sont approuvés par la FDA et qui présentent un tropisme puissant pour le cortex surrénal. L’étude du miRnome du CCS par notre équipe a révélé que deux microARN, miR-139-5p et miR-483-5p sont surexprimés dans les tumeurs agressives et associés à un mauvais pronostic. L’objectif de ce travail était d’évaluer miR-139-5p et miR-483-5p comme cibles thérapeutiques dans le CCS par nanovectorisation de leurs antimiRs respectifs. Dans un premier travail, nous montrons que la transfection simultanée d’antimiR-139-5p et d’antimiR-483-5p nus dans la lignée de CCS humain NCI H295R diminue l’expression de protéines associées au cancer, la phosphorylation des MAP-kinases p38 et AKT et module négativement la voie de signalisation Wnt/béta-caténine. Ces résultats indiquant l’implication des deux miRs dans la signalisation oncogénique nous ont amenés dans un deuxième temps à générer des LNP complexés à un mélange d’antimiR-139-5p et antimiR-483-5p et à caractériser ces nanoparticules. Nous avons mis en évidence l’internalisation de ces complexes par les cellules NCI H295R en culture et démontré leur efficacité dans l’inhibition simultanée de l’expression de miR-483-5p et miR-139-5p endogènes. De plus, les antimiRs-LNP inhibent la migration et l’invasion des cellules NCI H295R en culture. Enfin, dans une troisième partie, nous montrons que l’injection systémique des antimiRs-LNP chez la souris immunodéficiente scid/CB17 induit une accumulation préférentielle des nanoparticules dans les surrénales et les ovaires sans toxicité apparente. Nous rapportons dans des expériences préliminaires de xénogreffe sous-cutanée de cellules NCI H295R que l’administration des antimiRs-LNP inhibe la croissance tumorale. Ce travail décrit la première utilisation des Lipidots pour vectoriser des miRs à visée thérapeutique et suggère que le ciblage des miRs est une stratégie pertinente pour le traitement du CCS. Bien que les mécanismes moléculaires mis en jeu par miR-139-5p et miR-483-5p dans le CCS ne soient encore pas élucidés dans le détail, ces données ouvrent des perspectives prometteuses pour orienter le développement de thérapies innovantes pour le carcinome corticosurrénalien.
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Dates and versions

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  • HAL Id : tel-04576999 , version 1

Cite

Soha Reda El Sayed. Development of an anti-cancer strategy for adrenocortical carcinoma bynanovectorization of microRNAs via Lipidots®. Cellular Biology. Université Grenoble Alpes [2020-..], 2022. English. ⟨NNT : 2022GRALV019⟩. ⟨tel-04576999⟩
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