L’adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC) est une pathologie hautement létale, 3ème cause de décès par cancer avec une survie à 5 ans autour de 11%. Afin d’améliorer le pronostic de cette pathologie, il est important de comprendre son développement mais aussi les facteurs de risque.
L’importance de la mutation activatrice de KRAS, observée chez 95% des patients, est reconnue dans l’initiation de ce cancer, mais la plupart des mécanismes cellulaires et moléculaires en aval de cette protéine, contrôlant l’agressivité et l’hétérogénéité de cette maladie, restent inconnus. L’autophagie, mécanisme de dégradation et de recyclage des composants cellulaires via les lysosomes, est un processus essentiel pour le maintien de l’homéostasie tissulaire. Par ailleurs, le PDAC présente de fort taux d’autophagie soutenant la croissance des cellules tumorales. Lors de ma thèse, je me suis intéressée à la possible implication dans la cancérogenèse pancréatique de la PI3-Kinase de classe III, VPS34, effecteur important dans l’autophagie. De par l’effet connu de certains pesticides sur la dérégulation de l’autophagie, j’ai exploré comment une exposition mimant celle de la population générale à un cocktail de pesticides influence la cancérogenèse pancréatique. En effet, l’exposition aux pesticides est un possible facteur de risque du PDAC. Ainsi nous émettons l’hypothèse d’un possible effet de certains pesticides sur l’homéostasie du pancréas exocrine. L’identification de conditions responsables de la dérégulation de l’homéostasie du pancréas exocrine pourrait permettre d’identifier de nouveaux facteurs de risques responsables de l’apparition du PDAC.
Notre analyse de données transcriptomiques de la cohorte de patients TCGA atteint d’un PDAC montre qu’une diminution de l’expression d’ARNm codants pour VPS34 chez les patients est associée à une détérioration de leur survie. Nos travaux ont permis d’identifier la diminution du niveau protéique de VPS34 dans les lésions précancéreuses humaines. Afin de mimer cette baisse de VPS34 observée dans les conditions pathologiques dans le pancréas des patients, nous avons développé un modèle murin présentant une inactivation hétérozygote ou homozygote de VPS34 uniquement dans le pancréas et ce, dans un contexte de mutation KRASG12D.
L’inactivation homozygote de VPS34 rend les cellules moins plastiques en réponses aux stress induits par KRAS muté dans le pancréas. L’inactivation complète de VPS34 résulte en un changement de l’identité transcriptionnelle des cellules acineuses qui réduit leur potentiel d’activation de la classe I des PI3K et augmente la dégradation via le lysosome de la protéine proinflammatoire REG3A, les protégeant de l’oncogenèse induite par KRAS muté.
L’inactivation partielle de VPS34 dans un contexte de KRAS muté entraine au contraire une accélération de la carcinogenèse et l’apparition précoce de métastases dans le pancréas. Cette inactivation partielle de VPS34 induit une diminution du flux d’autophagie conduisant à un remodelage du microenvironnement inflammatoire, à une modulation du métabolisme lipidique et une accumulation d’espèces réactives à l’oxygène, entrainant un contexte favorable à la cancérogenèse pancréatique.
La combinaison de 4 pesticides (Imazalil, Thiabendazole, Boscalid, Lambda-cyhalothrine) à des doses non toxiques (1 et 10 fois la dose journalière admissible) ne semble pas induire de génotoxicité quel que soit le contexte (régime obésogène ou équilibré). En revanche, cette combinaison semble montrer un effet sur une modulation du parenchyme pancréatique avec une augmentation de la fibrose et de marqueurs de plasticité cellulaire dans un contexte de régime équilibré.
Ainsi VPS34 et le stress environnemental via l’exposition à des pesticides, participent à l’homéostasie du pancréas. Comprendre leurs rôles dans la cancérogenèse du pancréas permettrait d’avoir des pistes sur de nouveaux outils diagnostiques et thérapeutiques. |
Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a highly lethal pathology, the 3rd leading cause of death from cancer, with a 5-year survival rate of around 11%. In order to improve the prognosis of this pathology, it is important to understand not only its development, but also its risk factors.
The importance of the KRAS activating mutation, observed in 95% of patients, is recognized in the initiation of this cancer, but most of the cellular and molecular mechanisms downstream of this protein, controlling the aggressiveness and heterogeneity of this disease, remain unknown. Autophagy, the mechanism by which cellular components are degraded and recycled via lysosomes, is an essential process for maintaining tissue homeostasis, and PDAC exhibits high levels of autophagy supporting tumor cell growth. We are therefore interested in the possible involvement of the class III PI3 kinase, VPS34, an important effector in autophagy. Exposure of the general population to pesticides is a possible pancreatic cancer risk factor, particularly for their effect on autophagy. We therefore hypothesize a possible effect of certain pesticides on the homeostasis of the exocrine pancreas. The identification of conditions responsible for the deregulation of exocrine pancreas homeostasis could lead to the identification of new risk factors responsible for the onset of PDAC.
Analysing the transcriptomics of TCGA PDAC patients, we showed that a decrease in the expression of the mRNA encoding VPS34 in patients was associated with reduced patient survival. Our work next showed lower protein level of VPS34 in human precancerous lesions. In order to mimic this decrease in VPS34 observed under pathological conditions in patients' pancreas, we developed a mouse model with heterozygous or homozygous inactivation of VPS34 only in the pancreas, in the context of KRASG12D mutation.
Homozygous inactivation of VPS34 rendered cells less plastic to mutant KRAS-induced changes in the pancreas. Complete inactivation of VPS34 resulted in a change in the transcriptional identity of acini that reduced PI3K class I activation and increased degradation via the lysosome of the proinflammatory protein REG3A, protecting them from KRAS-induced oncogenesis.
Partial inactivation of VPS34 in the context of mutated KRAS led to accelerated carcinogenesis and early metastasis in the pancreas. This partial inactivation of VPS34 induced a decrease in autophagy flux, leading to remodeling of the inflammatory microenvironment, modulation of lipid metabolism and accumulation of reactive oxygen species, providing a favorable context for pancreatic carcinogenesis.
The combination of 4 pesticides (Imazalil, Thiabendazole, Boscalid, Lambda-cyhalothrin) at non-toxic doses (1 and 10 times the acceptable daily intake) did not induce genotoxicity as measured by Comet assay in any context (obesogenic or balanced diet). However, this combination altered pancreatic parenchyma, with an increase in fibrosis markers and of acinar plasticity in the context of a balanced diet.
VPS34 and environmental stress, via exposure to pesticides, thus play a part in pancreatic homeostasis. Understanding their role in pancreatic carcinogenesis offers clues to new diagnostic and therapeutic tools. |