Régulation du métabolisme énergétique : étude du remodelage bioénergétique du cancer

This thesis investigates the metabolic remodeling of cancer cells. Three models are analyzed by different biochemical and genetic approaches: (i) lung cells transduced with oncogenic HRASG12V, (ii) HeLa cells challenged with glucose deprivation and (iii) surgical pieces of lung tumors. On each model the observed metabolic remodeling involves numerous catabolic and anabolic pathways, including glutaminolysis and serine biosynthesis. Our work revealed an important role of mitochondria in metabolic remodeling, both for the supply of energy and for the synthesis of antioxidants and amino acids, but also phospholipids. We show the extent of a single mutation HRASG12V on a very large number of metabolic processes, revealing the importance of genetics in the metabolic remodeling of cancer cells. However, glucose deprivation also induced a remarkable remodeling at many levels of cell metabolism, from the splicing of messenger RNAs to serine biosynthesis. In the third part, this thesis identified two bioenergetic classes of lung tumors, opening interesting opportunities for the diagnosis and understanding of this type of tumor, but also to propose appropriate therapeutic strategies. The results identify biomarkers and targets validated in our in vitro models. The outlook of this thesis will be to the implementation of these approaches in the clinicCette thèse étudie le remodelage métabolique des cellules cancéreuses. Trois modèles sont analysés par de nombreuses approches biochimiques et génétiques : (i) des cellules de poumon transduites avec une forme oncogénique de HRASG12V, (ii) des cellules HeLa soumises à une privation de glucose et (iii) des pièces chirurgicales de cancer du poumon. Sur chaque modèle, le remodelage métabolique observé met en jeu de nombreuses voies du catabolisme et de l’anabolisme, notamment la glutaminolyse et la biosynthèse de sérine. Ce travail révèle un rôle important des mitochondries dans ce remodelage, à la fois pour l’apport d’énergie et pour la synthèse d’antioxydants et d’acides aminés, mais aussi de phospholipides. J’ai montré l’impact étendu d’une simple mutation HRASG12V sur un très grand nombre de processus, révélant ainsi l’importance de la génétique dans le remodelage métabolique des cellules cancéreuses. Toutefois, la privation de glucose induit elle aussi un remarquable remodelage à de très nombreux niveaux, depuis l’épissage des ARN messagers jusqu’à la synthèse de sérine. Enfin, cette thèse identifie deux classes bioénergétiques de tumeurs du poumon, ouvrant de nombreuses perspectives pour le diagnostic et la compréhension de ce type de tumeurs, mais aussi pour proposer des stratégies thérapeutiques adaptées. Les résultats identifient des biomarqueurs et des cibles validées sur nos modèles in vitro. Les perspectives de cette thèse vont consister à la transposition de ces approches à la clinique

Regulation of energy metabolism : study of Bioenergetics remodeling in cancer

Cette thèse étudie le remodelage métabolique des cellules cancéreuses. Trois modèles sont analysés par de nombreuses approches biochimiques et génétiques : (i) des cellules de poumon transduites avec une forme oncogénique de HRASG12V, (ii) des cellules HeLa soumises à une privation de glucose et (iii) des pièces chirurgicales de cancer du poumon. Sur chaque modèle, le remodelage métabolique observé met en jeu de nombreuses voies du catabolisme et de l’anabolisme, notamment la glutaminolyse et la biosynthèse de sérine. Ce travail révèle un rôle important des mitochondries dans ce remodelage, à la fois pour l’apport d’énergie et pour la synthèse d’antioxydants et d’acides aminés, mais aussi de phospholipides. J’ai montré l’impact étendu d’une simple mutation HRASG12V sur un très grand nombre de processus, révélant ainsi l’importance de la génétique dans le remodelage métabolique des cellules cancéreuses. Toutefois, la privation de glucose induit elle aussi un remarquable remodelage à de très nombreux niveaux, depuis l’épissage des ARN messagers jusqu’à la synthèse de sérine. Enfin, cette thèse identifie deux classes bioénergétiques de tumeurs du poumon, ouvrant de nombreuses perspectives pour le diagnostic et la compréhension de ce type de tumeurs, mais aussi pour proposer des stratégies thérapeutiques adaptées. Les résultats identifient des biomarqueurs et des cibles validées sur nos modèles in vitro. Les perspectives de cette thèse vont consister à la transposition de ces approches à la clinique.This thesis investigates the metabolic remodeling of cancer cells. Three models are analyzed by different biochemical and genetic approaches: (i) lung cells transduced with oncogenic HRASG12V, (ii) HeLa cells challenged with glucose deprivation and (iii) surgical pieces of lung tumors. On each model the observed metabolic remodeling involves numerous catabolic and anabolic pathways, including glutaminolysis and serine biosynthesis. Our work revealed an important role of mitochondria in metabolic remodeling, both for the supply of energy and for the synthesis of antioxidants and amino acids, but also phospholipids. We show the extent of a single mutation HRASG12V on a very large number of metabolic processes, revealing the importance of genetics in the metabolic remodeling of cancer cells. However, glucose deprivation also induced a remarkable remodeling at many levels of cell metabolism, from the splicing of messenger RNAs to serine biosynthesis. In the third part, this thesis identified two bioenergetic classes of lung tumors, opening interesting opportunities for the diagnosis and understanding of this type of tumor, but also to propose appropriate therapeutic strategies. The results identify biomarkers and targets validated in our in vitro models. The outlook of this thesis will be to the implementation of these approaches in the clini

Regulation of energy metabolism : study of Bioenergetics remodeling in cancer

Cette thèse étudie le remodelage métabolique des cellules cancéreuses. Trois modèles sont analysés par de nombreuses approches biochimiques et génétiques : (i) des cellules de poumon transduites avec une forme oncogénique de HRASG12V, (ii) des cellules HeLa soumises à une privation de glucose et (iii) des pièces chirurgicales de cancer du poumon. Sur chaque modèle, le remodelage métabolique observé met en jeu de nombreuses voies du catabolisme et de l’anabolisme, notamment la glutaminolyse et la biosynthèse de sérine. Ce travail révèle un rôle important des mitochondries dans ce remodelage, à la fois pour l’apport d’énergie et pour la synthèse d’antioxydants et d’acides aminés, mais aussi de phospholipides. J’ai montré l’impact étendu d’une simple mutation HRASG12V sur un très grand nombre de processus, révélant ainsi l’importance de la génétique dans le remodelage métabolique des cellules cancéreuses. Toutefois, la privation de glucose induit elle aussi un remarquable remodelage à de très nombreux niveaux, depuis l’épissage des ARN messagers jusqu’à la synthèse de sérine. Enfin, cette thèse identifie deux classes bioénergétiques de tumeurs du poumon, ouvrant de nombreuses perspectives pour le diagnostic et la compréhension de ce type de tumeurs, mais aussi pour proposer des stratégies thérapeutiques adaptées. Les résultats identifient des biomarqueurs et des cibles validées sur nos modèles in vitro. Les perspectives de cette thèse vont consister à la transposition de ces approches à la clinique.This thesis investigates the metabolic remodeling of cancer cells. Three models are analyzed by different biochemical and genetic approaches: (i) lung cells transduced with oncogenic HRASG12V, (ii) HeLa cells challenged with glucose deprivation and (iii) surgical pieces of lung tumors. On each model the observed metabolic remodeling involves numerous catabolic and anabolic pathways, including glutaminolysis and serine biosynthesis. Our work revealed an important role of mitochondria in metabolic remodeling, both for the supply of energy and for the synthesis of antioxidants and amino acids, but also phospholipids. We show the extent of a single mutation HRASG12V on a very large number of metabolic processes, revealing the importance of genetics in the metabolic remodeling of cancer cells. However, glucose deprivation also induced a remarkable remodeling at many levels of cell metabolism, from the splicing of messenger RNAs to serine biosynthesis. In the third part, this thesis identified two bioenergetic classes of lung tumors, opening interesting opportunities for the diagnosis and understanding of this type of tumor, but also to propose appropriate therapeutic strategies. The results identify biomarkers and targets validated in our in vitro models. The outlook of this thesis will be to the implementation of these approaches in the clini

Redox mechanism of levobupivacaine cytostatic effect on human prostate cancer cells

International audienceAnti-cancer effects of local anesthetics have been reported but the mode of action remains elusive. Here, we examined the bioenergetic and REDOX impact of levobupivacaine on human prostate cancer cells (DU145) and corresponding non-cancer primary human prostate cells (BHP). Levobupivacaine induced a combined inhibition of glycolysis and oxidative phosphorylation in cancer cells, resulting in a reduced cellular ATP production and consecutive bioenergetic crisis, along with reactive oxygen species generation. The dose-dependent inhibition of respiratory chain complex I activity by levobupivacaine explained the alteration of mitochondrial energy fluxes. Furthermore, the potency of levobupivacaine varied with glucose and oxygen availability as well as the cellular energy demand, in accordance with a bioenergetic anti-cancer mechanism. The levobupivacaine-induced bioenergetic crisis triggered cytostasis in prostate cancer cells as evidenced by a S-phase cell cycle arrest, without apoptosis induction. In DU145 cells, levobupivacaine also triggered the induction of autophagy and blockade of this process potentialized the anti-cancer effect of the local anesthetic. Therefore, our findings provide a better characterization of the REDOX mechanisms underpinning the anti-effect of levobupivacaine against human prostate cancer cells

Rheb regulates mitophagy induced by mitochondrial energetic status.

International audienceMitophagy has been recently described as a mechanism of elimination of damaged organelles. Although the regulation of the amount of mitochondria is a core issue concerning cellular energy homeostasis, the relationship between mitochondrial degradation and energetic activity has not yet been considered. Here, we report that the stimulation of mitochondrial oxidative phosphorylation enhances mitochondrial renewal by increasing its degradation rate. Upon high oxidative phosphorylation activity, we found that the small GTPase Rheb is recruited to the mitochondrial outer membrane. This mitochondrial localization of Rheb promotes mitophagy through a physical interaction with the mitochondrial autophagic receptor Nix and the autophagosomal protein LC3-II. Thus, Rheb-dependent mitophagy contributes to the maintenance of optimal mitochondrial energy production. Our data suggest that mitochondrial degradation contributes to a bulk renewal of the organelle in order to prevent mitochondrial aging and to maintain the efficiency of oxidative phosphorylation

High glucose repatterns human podocyte energy metabolism during differentiation and diabetic nephropathy

International audienc

Human γδ T cell sensing of AMPK-dependent metabolic tumor reprogramming through TCR recognition of EphA2

International audienceHuman γδ T cells contribute to tissue homeostasis and participate in epithelial stress surveillance through mechanisms that are not well understood. Here, we identified ephrin type-A receptor 2 (EphA2) as a stress antigen recognized by a human Vγ9Vδ1 TCR. EphA2 is recognized coordinately by ephrin A to enable γδ TCR activation. We identified a putative TCR binding site on the ligand-binding domain of EphA2 that was distinct from the ephrin A binding site. Expression of EphA2 was up-regulated upon AMP-activated protein kinase (AMPK)-dependent metabolic reprogramming of cancer cells, and coexpression of EphA2 and active AMPK in tumors was associated with higher CD3 T cell infiltration in human colorectal cancer tissue. These results highlight the potential of the human γδ TCR to cooperate with a co-receptor to recognize non-MHC-encoded proteins as signals of cellular dysregulation, potentially allowing γδ T cells to sense metabolic energy changes associated with either viral infection or cancer