Rôle de la sénescence dans l'initiation des sarcomes secondaires survenant en territoire irradié

Abstract

La radiothérapie est une technique majeure dans le traitement contre le cancer. Elle a pour but d’induire la mort des cellules tumorales, principalement en générant des cassures double-brin (DSB) et simple-brin de l’ADN (SSB). Paradoxalement, la radiothérapie est associée dans de rares cas à la survenue de cancers secondaires. Les données de la littérature montrent que ces seconds cancers sont majoritairement des sarcomes et surviennent préférentiellement en marge du volume-cible planifié (PTV). Cette marge, composée de cellules non-tumorales, est caractérisée par une faible dose d’irradiation et un décalage du spectre d’énergie des particules ionisantes en faveur des énergies les plus faibles. Le premier objectif de ma thèse a été de caractériser les cassures de l’ADN induites dans des fibroblastes normaux de derme humain (NHDF) irradiés dans cette marge. Pour cela, l’équipe a mis en place un système expérimental permettant d’irradier des cellules positionnées en marge du PTV. En utilisant ce système expérimental, nous avons observé qu’un protocole de radiothérapie fractionnée induit une accumulation de SSB en marge du PTV, sans induire de DSB. Cette accumulation de SSB est associée à un défaut de réparation des SSB, corrélé à une baisse d’activité de la PARP, une enzyme essentielle de la voie de réparation des SSB.Le second objectif a été d’étudier les conséquences de cette accumulation de SSB sur les NHDF. Pour cela, nous avons suivi la croissance des cellules irradiées en marge. Nos résultats montrent que l’irradiation en marge induit un arrêt de croissance. Nous avons évalué la mort cellulaire et montré que les cellules irradiées en marge du PTV ne meurent pas. Nous avons alors testé l’hypothèse d’une induction de sénescence en marge du PTV. La sénescence cellulaire est un état d’arrêt du cycle cellulaire associé à une survie à long terme. Par l’utilisation de différents marqueurs, nous avons montré qu’une partie de la population des NHDF irradiés en marge entrait en sénescence. La population des cellules irradiées étant hétérogène du point de vue de la survenue de sénescence, nous avons trié les cellules présentant des marqueurs de sénescence très marqués et les avons suivis sur le long terme. Nous avons observé que certaines d’entre-elles étaient capables d’échapper de l’arrêt du cycle cellulaire associé à la sénescence pour donner naissance à des cellules filles proliférantes, invasives et mutées. Néanmoins, la xénogreffe de ces cellules dans des souris SCID n’a pas permis de développement tumoral, ce qui suggère que ces cellules sont seulement pré-cancéreuses.En combinant un traitement au peroxyde d’hydrogène combiné à un inhibiteur de PARP (le Véliparib), nous avons démontré que l’induction de SSB est suffisante pour induire la sénescence de NHDF et l’échappement de l’arrêt du cycle cellulaire associé à la sénescence. In vivo, nous avons confirmé une partie de ces résultats en mettant en évidence l’induction de foyers XRCC1 (marqueurs de SSB) dans le derme de souris irradiées en marge du PTV. De même, nos premières expériences, qui restent à reproduire, utilisant des souris p16-LUC mettent en évidence une induction de sénescence in vivo en marge du PTV.Ainsi, ces différents résultats montrent que des fibroblastes normaux placés en marge d’un PTV irradié par un protocole mimant une thérapie standard accumulent des SSB et entrent en sénescence prématurée. Certaines cellules sénescentes sont capables d’échapper de l’arrêt du cycle cellulaire pour donner naissance à des cellules filles pré-transformées.