Nouveaux mécanismes du développement des tumeurs cérébrales

Abstract

Glioblastoma (GBM) is the most common and malignant primary brain tumor in adults. It can be recognized by its angiogenic and invasive growth, in addition to its altered metabolism.To study GBM, we developed three-dimensional models to better mimic its complex architecture of tumors. We have also refined in vitro methods, such as spheroid growth or invasion in collagen I matrix, to analyze certain characteristics of GBMs.Diffuse infiltration of GBMs complicates therapeutic management and is the cause of tumor recurrence. Invading cells into the healthy brain may form new tumor foci from the original tumor. A proteomic analysis of laser microdissection-captured human tumor pieces revealed potential actors of tumor invasion. PLP1 (proteolipid protein 1) and DNM1 (dynamin-1) was found enriched in the invasive part. In vitro inhibition of these protein lead to decrease GBM invasion and may represent potential therapeutic targets.By adapting their glycolytic or oxidative metabolism, GBM stem-like cells are able to resist chemo- and radiotherapy. Lactate is a central metabolite in brain physiology, involved in the astrocyte-neuron lactate shuttle, but also contributes to tumor development. We show herein that lactate fuels GBM anaplerosis by replenishing the TCA cycle in absence of glucose. Lactate dehydrogenases (LDH) catalyze the interconversion of pyruvate and lactate. Deletion of either LDHA or LDHB did not alter significantly GBM growth and invasion. However, ablation of both LDH isoforms led to a reduction of tumor growth, and, consequently, to an increase in mouse survival. Comparative transcriptomics and metabolomics revealed metabolic rewiring involving high oxidative phosphorylation (OxPhos) in the double LDHA/B KO group which sensitized tumors to cranial irradiation, massively improving mice survival. Survival was also increased when control mice were treated by an antiepileptic which targets LDH activity. Taken together, this highlights the complex metabolic network in which both LDH A and B are integrated and underscores that combined inhibition of LDHA and B is necessary to impact tumor development.Le glioblastome (GBM) est la tumeur cérébrale maligne la plus fréquente et la plus agressive chez l’adulte. Il est hautement prolifératif et invasif et se caractérise par une forte angiogenèse et la présence d’un métabolisme altéré.Afin de mieux comprendre son développement, nous avons créé des modèles cellulaires tridimensionnels permettant de se rapprocher au mieux de l’architecture complexe de la tumeur. Nous avons également affiné des méthodes in vitro, tels que des essais de croissance ou d’invasion en collagène de type I, pour analyser certaines caractéristiques des GBMs.L’infiltration diffus des GBMs complique la prise en charge thérapeutique et est à l’origine des récidives tumorales. Les cellules qui envahissent le parenchyme cérébral sain peuvent former de nouveaux foyers tumoraux à distance de la tumeur originelle. En utilisant une analyse de protéomique sur des échantillons de tumeurs humaines dans des cerveaux de souris récupérées par microdissection laser, nous avons identifié de potentiels acteurs de l’invasion tumorale. Les protéines PLP1 (proteolipid protein 1) et DNM1 (dynamin-1) ont été retrouvées enrichies dans la partie invasive. Leur inhibition in vitro a permis la réduction de la capacité invasive des GBMs et pourrait représenter de potentielles cibles thérapeutiques.En adaptant son métabolisme glycolytique et oxydatif, les cellules de GBM sont capables de résister à la chimio- et radiothérapie. Le lactate est un des métabolites centraux de la physiologie cérébrale, il est impliqué dans la navette astrocyte-neurone ainsi que dans le développement tumoral. En l’absence de glucose, le lactate alimente la production d’énergie des GBMs par le biais du cycle de Krebs. Les lactates déshydrogénases (LDHs) sont les enzymes qui catalysent l’interconversion du pyruvate et du lactate. La simple perte d’expression des isoformes LDHA ou LDHB ne perturbe pas significativement le développement des GBMs. Cependant, la double extinction de LDHA et LDHB (KO LDHA/B) induit une réduction de la croissance tumorale, de l’invasion et en conséquence, allonge la survie des souris. Les analyses comparatives des données de transcriptomique et de métabolomique révèlent que la lignée double KO LDHA/B augmente le métabolisme oxydatif sensibilisant la tumeur à l’irradiation et augmentant la survie des souris. L’utilisation d’un médicament antiépileptique inhibiteur de l’activité de LDHA et LDHB a permis d’augmenter la survie des souris en association avec le bevacizumab, un médicament anticancéreux ciblant l’angiogenèse. Cette étude met en évidence le réseau métabolique complexe dans lequel LDHA et LDHB sont intriqués. Elle souligne l’importance de la double inhibition de LDHA/LDHB pour impacter le développement tumoral