Induction de la mort ferroptotique dans les cellules de cancer pancréatique : rôle essentiel de la cystéine et du transporteur xCT

Les cellules cancereuses possedent un profil de proliferation et un metabolisme tres accru necessitant de serieuses adaptations. Les tumeurs ont par consequent, un besoin d’import de nutriments eleve mais aussi des defenses antioxydantes solides afin de combattre la toxicite des especes reactives de l’oxygene (ROS). Les acides amines, elements cle de la structure et fonctionnalite des proteines, sont l’un des trois macronutriments essentiels pour la croissance tumorale. La cysteine est un acide amine presentant une double fonction au sein de la cellule car en plus de son role proteogenique, la cysteine joue un role majeur dans les fonctions antioxydantes. C’est en effet le facteur limitant dans la biosynthese de l’acteur cle du maintient du potentiel redox intracellulaire : le glutathion. Le potentiel redox de ce tripeptide (glutamate, cysteine et glycine) est notamment utilise par de multiples enzymes dont les peroxydases afin de detoxifier les produits des ROS et parmi une large famille de peroxydases, la glutathion peroxydase 4 (GPx4) assure la reduction des lipides peroxydes. Le maintien d’un niveau de cysteine intracellulaire se fait par un ensemble de transporteurs incompletement caracterises dont le principal est le transporteur de la forme oxydee cystine: xCT (echangeur glutamate/cystine 1 :1). Ce transporteur fait parti d’un ‘trio’ minimal de transporteurs surexprimes dans la majorite des cancers (LAT1, ASCT2/1 et xCT). Une perturbation de l’homeostasie intracellulaire de cysteine et de glutathion entraine un stress oxydatif provoquant une accumulation des lipides peroxydes et conduit a une mort non-apoptotique recemment decrite : ‘ferroptose’ rappelant le role cle de la biologie du fer dans ce mecanisme. Dans la presente these, nous nous sommes initialement interesse a l’etude de l’impact de l’invalidation genetique (CRISPR-Cas9) du transporteur xCT sur differentes lignees d’adenocarcinome canalaire pancreatique (PDAC). Les cellules xCT-KO obtenues presentent un stress nutritif avec une activation de la voie de stress nutritionnelle GCN2/ATF4 ainsi qu’une inhibition de la synthese proteique generale par une inhibition de mTORC1. De plus, ces cellules entrent en ferroptose lors de l’absence d’apport en source de cysteine notamment par l’ajout de N-Acetylcysteine (NAC) dans le milieu. En effet, la depletion en glutathion dans ces cellules induit une accumulation notable de lipides peroxydes alterant ainsi l’integrite membranaire des cellules. Par consequent, l’axe xCT/Cysteine/Glutathion/GPx4 joue ainsi un role crucial dans la mort par ferroptose. Par la suite, dans la deuxieme partie de cette these, nous nous sommes interesses au role joue par le glutathion dans la survenu de la ferroptose, independamment de la cysteine. Pour cela nous avons invalide la sous unite catalytique du gene responsable de sa biosynthese, la γ-Glutamate Cysteine Ligase (GCLC). De maniere interessante, nos resultats demontrent que la mort cellulaire qui survient dans les cellules depourvues en glutathion, mais ayant garde un pool intracellulaire en cysteine inchange, ne presentent pas le meme profil de mort cellulaire que les cellules xCT-KO entrant en ferroptose et non pas en apoptose. En conclusion, les etudes menees durant cette these demontrent: 1) que l’axe xCT/Cysteine/Glutathion/GPx4 joue un role crucial dans la mort par ferroptose 2) que la suppression de la biosynthese du glutathion sans impact sur l’homeostasie de la cysteine declenche une mort cellulaire progressive par apoptose. Ces resultats mettent ainsi en evidence le role de la cysteine comme co-substrat pour la GPx4 en l’absence de glutathion.