Mécanismes de résistance aux thérapies ciblées dans le mélanome cutané métastatique et les syndromes myélodysplasiques : Caractérisation et validation préclinique de composés innovants

Abstract

Cutaneous metastatic melanoma (CMM) and myelodysplastic syndromes (MDS) are two incurable cancers developing resistance to their reference antitumor treatments. Cells resistant to these therapies are characterized by a metabolic reprogramming which profoundly influences and promotes tumor progression. Therefore, inhibition of metabolic pathways seems to be a promising therapeutic strategy to overcome resistance in these two pathologies.The two teams involved in this thesis project have a long-lasting collaboration in the field of cancer. In this context and in partnership with the Nice Institute of Chemistry, our two teams have developed innovative compounds targeting intra-cellular energy balances and the AMPK pathway. Among these compounds, we were more specifically interested in AICAR (Acadesine). Screening efficiency and structure-activity studies enabled us to optimize the structure of our compounds. Based on their solubility, their stability, and their ability to induce tumor cells death, we have identified HA 344 as a lead compound.This study describes the characterization and validation of a new covalent inhibitor, HA 344, derived from Acadesine, effective on CMM and MDS cell lines either sensitive or resistant to their reference treatment but also on CMM and MDS patient cells. By combining click chemistry, proteomics, and metabolomics approaches, we have identified this molecule as a covalent inhibitor of two different metabolic hubs within cancer cells. HA 344 inhibits the final and rate-limiting step of glycolysis through its covalent binding to the pyruvate kinase M2 (PKM2) enzyme, and concurrently blocks the activity of inosine monophosphate dehydrogenase (IMPDH), the rate-limiting enzyme of de novo guanylate synthesis. HA 344 efficiently eliminates tumor growth of BRAF inhibitor sensitive- and resistant-CMM cells both in vitro and in vivo. Thus, this specific mechanism of action of HA 344 provides potential therapeutic avenues not only for patients with CMM but also a broad range of cancers.Le mélanome cutané métastatique et les syndromes myélodysplasiques (SMD) sont deux cancers incurables développant des résistances à leurs traitements antitumoraux de référence. Les cellules résistantes à ces thérapies sont caractérisées par une reprogrammation métabolique qui influence et facilite la progression tumorale. Par conséquent, l’inhibition des voies métaboliques semble être une stratégie thérapeutique prometteuse dans ces deux pathologies.Les deux équipes impliquées dans ce projet de thèse collaborent de longue date dans le domaine du cancer. Dans ce contexte et en partenariat avec l’Institut de Chimie de Nice, nos deux équipes ont mis au point des composés innovants ciblant les balances énergétiques intra cellulaires et la voie de l’AMPK. Parmi ces composés nous nous sommes intéressés plus précisément à l’AICAR (Acadésine). Un criblage d’efficacité et des études de structure-activité, nous ont permis d’optimiser la structure de nos composés. Sur la base de leur solubilité, de leur stabilité et sur leur capacité à induire la mort cellulaire de cellules tumorales, nous avons identifié le HA 344 comme composé « lead ». Cette étude propose de caractériser et de valider un nouvel inhibiteur covalent, le HA 344, dérivé de l’Acadésine, efficace sur des lignées de mélanomes et SMD sensibles et résistants à leur traitement de référence mais également sur cellules de patients. En combinant des techniques de click chimie, protéomique et métabolomique, nous avons identifié cette molécule comme un inhibiteur covalent de deux hubs métaboliques différents au sein des cellules tumorales. HA 344 inhibe l’étape finale et limitante de la glycolyse par sa liaison covalente à l’enzyme pyruvate kinase M2 (PKM2), et bloque simultanément l’activité de l’inosine monophosphate déshydrogénase (IMPDH), l’enzyme limitante de la synthèse de novo de guanylate. HA 344 bloque la croissance tumorale in vitro et in vivo de cellules de mélanome sensibles et résistantes aux inhibiteurs de BRAF. Ainsi, ce mécanisme d'action spécifique du HA 344 offre une nouvelle voie thérapeutique potentielle pour les patients atteints de mélanome cutané métastatique et d’autres cancers