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ECOLE DOCTORALE/PHD PROGRAM
CANCEROLOGY/ONCOLOGY
SUJET DE THESE N° 15
ANNEE UNIVERSITAIRE 2014-2015
TITRE DU PROJET DE RECHERCHE (en français ET en anglais)
Stratégies métaboliques pour la chimiosensibilisaton au cisplatine.
Metabolic strategies for chemosensitization against cisplatin.
L’EQUIPE D’ACCUEIL DES DOCTORANTS
Nom du directeur ou de la directrice de thèse (HDR requise) :
Pr. Guido KROEMER
L’Equipe d’Accueil des Doctorants
(Intitulé du Laboratoire, adresse postale, e-mail, téléphone)
INSERM U1138, Gustave Roussy
Pavillon de Recherche 1
39 rue Calmette Desmoulins
94805 Villejuif Cedex
E-mail : [email protected]
Tél. : +33 1 42 11 60 46
Nom du directeur ou de la directrice du Laboratoire :
Pr. Guido KROEMER
NOMBRE DE DOCTORANTS ACTUELLEMENT DANS L’EQUIPE D’ACCUEIL DES DOCTORANTS
(noms, prénoms et année d’inscription en thèse) :
VACCHELLI Erika (2011, soutenance prévue pour septembre 2014)
LISSA Delphine (2011, soutenance le 20 mai 2014)
PIETROCOLA Federico (201)
SICA Valentina (2012)
WANG, Yidan (2011, soutenance prévue pour septembre 2014)
OBRIST Florine (2013)
BLOY, Norma (2013)
ZHOU Heng (2013)
Ecole Doctorale de Cancérologie, Biologie, Médecine et Santé 418
DESCRIPTION DU PROJET DE RECHERCHE (en français ET en anglais)
Stratégies métaboliques pour la chimiosensibilisaton au cisplatine
La plupart des cancers bronchiques non à petites cellules (CBNPC) sont traités par des cytotoxiques à
base de platine. Nous avons effectué un criblage du génome basé sur les siRNA et avons identifié voies
métaboliques dont la variation module la réponse au cisplatine (CDDP) des cellules de CBNPC. Nous
avons constaté qu’une réponse optimale au CDDP nécessite la présence de pyridoxal kinase (PDXK). Ce
dernier génère la forme bioactive de la pyridoxine (vitamine B6). Nous avons aussi constaté que la faible
expression de PDXK est associée à un mauvais pronostic chez les patients atteints de CBNPC.
Finalement, nous avons observé dans des clones de CBNPC résistants au CDDP une surexpression ainsi
qu’une hyperactivation de la Poly(ADPribose)polymérase (PARP1) à l’origine d’une Poly(ADP) ribosylation
(PAR) de protéines endogènes. Cette suractivation de PARP1 est couplée à une réduction de l’expression
de PDXK. Au total, ces résultats suggèrent l'existence de deux biomarqueurs (PDXK, PARP/PAR) qui
affectent le sort des CBNPC et deux cibles thérapeutiques associées (métabolisme de la pyridoxine,
PARP). Le projet de thèse vise à étendre et confirmer ces résultats à plusieurs niveaux.
En nous basant sur nos résultats préliminaires et notre stratégie de recherche, ce projet de thèse devrait
répondre aux questions suivantes :
• La pyridoxine et les enzymes intervenant dans son métabolisme affectent-elles le pronostic et la réponse
thérapeutiques des cancers traités par le CDDP ? Et par quel mécanisme peut-on expliquer ces effets ?
• PARP et son produit, PAR, impactent-ils sur le pronostic et la réponse thérapeutique des cancer traités
par le CDDP ? Et peut-on utiliser cette information pour améliorer la thérapie anticancéreuse ?
• Peut one intégrer l’information sur les questions antérieures dans des biomarqueurs/algorithmes
pronostiques ou prédictifs ?
• Est-il envisageable de cibler le métabolisme de la pyridonxe, les métabolisme de lipides ou PARP pour le
traitement des CBNPC ?
Ce projet s’inscrit dans les thématiques prioritaires de notre équipe de recherche. Il impliquera le staff des
plateformes de métabolomique et de biologie cellulaire de l’Unité ainsi que l’étudiant qui jouera un rôle
central dans le développement de la thématique. Pendant la première année le thèse, des études
métabolomiques et cellulaires seront menées sur des cellules cancéreuses in vitro, en réalisant une
caractérisation des flux métaboliques et des altérations phénotypiques (stress et mort cellulaires)
accompagnant le traitement de différentes cellules (normales ou résistantes au CDDP) par le CDDP, la
pyridoxine et les inhibiteurs de PARP, seuls ou en combinaison. Pendant la deuxième année de thèse, les
effets de CDDP, de pyridoxine et des inhibiteurs de PARP, seuls ou en combinaison, seront évalués dans
des modèles de souris porteuses de cancer (xénogreffe ou greffe haplocompatible). Ces expériences
seront accompagnées par une évaluation immunohistochimiques des tumeurs. De suite, ces techniques
d’immunohistochimiques seront appliquées aux échantillons provenant de patients atteints de cancer et
traités par CDDP.
Publications récentes de notre équipe dans le domaine of cancer cell metabolism:
Galluzzi L, Morselli E, Vitale I, Kepp O, Senovilla L, Criollo A, Servant N, Paccard C, Hupé P, Robert T, Ripoche H, Lazar V, Harel-Bellan A,
Dessen P, Barillot E, Kroemer G. miR-181a and miR-630 regulate cisplatin-induced cancer cell death. Cancer Res. 2010 Mar 1;70(5):1793-803.
Galluzzi L, Vitale I, Senovilla L, Olaussen K, Pinna G, Eisenberg, Goubar A, Martins I, Michels J, Kratasouk G, …, Sautès-Fridman C, Zitvogel L,
Soria JC, Harel-Bellan A, Kroemer G. Prognostic impact of vitamin B6 metabolism in lung cancer. Cell Rep 2012 Aug 30;2(2): 257–269.
Kroemer G, Pouyssegur J. Tumor cell metabolism: cancer's Achilles' heel. Cancer Cell. 2008 Jun;13(6):472-82.
Michaud M, Martin I, Sukkuwala A, Adjemian S, Ma Y, Pellegati P, Shen S, Kepp O, Scoazec M, Mignot G, Rello-Varona S, Tailler M, Menger L,
Vacchelli E, Galluzzi L, Ghiringhelli F, Galluzzi L, di Virgilio F, Zitvogel L, Kroemer G. Autophagy-dependent anticancer immune responses induced
by chemotherapeutic agents in mice. Science. 2011 Dec16;334:1573-1577
Michels J, Vitale I, Galluzzi L, Adam J, Olaussen KA, Kepp O, Senovilla L, Talhaoui I, Guegan J, Enot DP, Talbot M, Robin A, Girard P, Oréar C,
Lissa D, Sukkurwala AQ, Garcia P, Behnam-Motlagh P, Kohno K, Wu GS, Brenner C, Dessen P, Saparbaev M, Soria JC, Castedo M, Kroemer G.
Cisplatin resistance associated with PARP hyperactivation. Cancer Res. 2013 Apr 1;73(7):2271-80
Galluzzi L, Kepp O, Vander Heiden M, Kroemer G. Metabolic targets for cancer therapy. Nat Rev Drug Discov. 2013 Nov;12(11):829-46
Lissa D, Senovilla L, Rello-Varona S, Vitale I, Michaud M, Pietrocola F, Boilève A, Bordenave C, Garcia P, Michels J, Jeema M, Galluzzi L, Kepp O,
Castedo M, Kroemer G. Resveratrol and salicylate eliminate tetraploid cells for anticancer chemoprevention. Proc Natl Acad Sci USA 2014 in
press
Rao S, Tortola L, Perlot T, Wirnsberger G, Novatchkova M, Nitsch R, Sykacek P, Frank L, Schramek D, Komnenovic V, Sigl V, Aumayr K,
Schmauss G, Fellner N, Handschuh S, Glösmann M, Pasierbek P, Schlederer M, Resch GP, Ma Y, Yang H, Popper H, Kenner L, Kroemer G*,
Penninger JM. (*Corresponding author). A dual role for autophagy in a murine model of lung cancer. Nat Commun. 2014 Jan 20;5:3056
Ecole Doctorale de Cancérologie, Biologie, Médecine et Santé 418
Metabolic strategies for chemosensitization against cisplatin
Most non-small cell lung cancers (NSCLC) are treated with platinum-based cytotoxic compounds. A
genome-wide siRNA screen performed in our laboratory led to identification of metabolic pathways that
modulate the response to cisplatin (CDDP) in NSCLC cells. We found that the optimal response to CDDP
requires the expression of pyridoxal kinase (PDXK), the enzyme that converts pyridoxine (vitamin B6) into
is active, phosphorylated form. We discovered that weak PDXK expression has a negative prognostic
impact on NSCLC patients. Finally, we observed that NSCLC clones resistant against CDDP are
characterized by the overexpression of poly(ADP ribose) polymerase (PARP1), the enzyme that catalyzes
the modification of cellular proteins by poly(ADP ribose) (PAR). This overactivation of PARP is coupled to
the reduction of PDXK expression. Altogether, our results suggest the existence of two biomarkers (PDXK,
PARP/PAR) that determine the fate of NSCLC patients, as well as that of two associated therapeutic
targets (pyridoxine metabolism and PARP). This thesis project will extend and confirm these initial
observations at several levels.
Based on our preliminary results and our general research strategy, this thesis project will address the
following questions:
• Do pyridoxine and the enzymes implicated in its metabolism affect the prognosis or the therapeutic
response of cancers treated with CDDP? And if so, by which mechanism?
• Do PARP and its product PAR affect the prognosis or therapeutic response of cancers treated with
CDDP? And how can this be explained at the mechanistic level?
• Is it possible to integrate the response to the two previous questions to generate optimal prognostic or
predictive algorithms/biomarkers?
• Is it possible to target the metabolism of pyridoxine or PARP for the treatment of NSCLC?
This project constitutes one of the priorities of our research team. It will involve staff from the Unit’s
metabolomics and cell biology platforms, as well as the PhD student, who will play a central role in the
development of this topic. During the first year of the thesis, metabolomic and cellular studies will be
performed on cancer cells in vitro while studying alterations in metabolic flux and phenotypic changes
(stress and death) that accompany the treatment of distinct cells (normal or resistant against CDDP) with
CDDP, pyridoxine and PARP inhibitors, alone or in combination. During the second year of the thesis, the
effects of CDDP, pyridoxine and PARP inhibitors, alone or in combination will be evaluated in vivo, in mice
carrying xenografted or histocompatible NSCLC. These experiments will be accompanied by the
immunohistochemical characterization of the tumors. In a final step, these immunohistochemical
techniques will be applied to tumor samples from cancer patients treated with CDDP.
Publications récentes de notre équipe dans le domaine of cancer cell metabolism:
Galluzzi L, Morselli E, Vitale I, Kepp O, Senovilla L, Criollo A, Servant N, Paccard C, Hupé P, Robert T, Ripoche H, Lazar V, Harel-Bellan A,
Dessen P, Barillot E, Kroemer G. miR-181a and miR-630 regulate cisplatin-induced cancer cell death. Cancer Res. 2010 Mar 1;70(5):1793-803.
Galluzzi L, Vitale I, Senovilla L, Olaussen K, Pinna G, Eisenberg, Goubar A, Martins I, Michels J, Kratasouk G, …, Sautès-Fridman C, Zitvogel L,
Soria JC, Harel-Bellan A, Kroemer G. Prognostic impact of vitamin B6 metabolism in lung cancer. Cell Rep 2012 Aug 30;2(2): 257–269.
Kroemer G, Pouyssegur J. Tumor cell metabolism: cancer's Achilles' heel. Cancer Cell. 2008 Jun;13(6):472-82.
Michaud M, Martin I, Sukkuwala A, Adjemian S, Ma Y, Pellegati P, Shen S, Kepp O, Scoazec M, Mignot G, Rello-Varona S, Tailler M, Menger L,
Vacchelli E, Galluzzi L, Ghiringhelli F, Galluzzi L, di Virgilio F, Zitvogel L, Kroemer G. Autophagy-dependent anticancer immune responses induced
by chemotherapeutic agents in mice. Science. 2011 Dec16;334:1573-1577
Michels J, Vitale I, Galluzzi L, Adam J, Olaussen KA, Kepp O, Senovilla L, Talhaoui I, Guegan J, Enot DP, Talbot M, Robin A, Girard P, Oréar C,
Lissa D, Sukkurwala AQ, Garcia P, Behnam-Motlagh P, Kohno K, Wu GS, Brenner C, Dessen P, Saparbaev M, Soria JC, Castedo M, Kroemer G.
Cisplatin resistance associated with PARP hyperactivation. Cancer Res. 2013 Apr 1;73(7):2271-80
Galluzzi L, Kepp O, Vander Heiden M, Kroemer G. Metabolic targets for cancer therapy. Nat Rev Drug Discov. 2013 Nov;12(11):829-46
Lissa D, Senovilla L, Rello-Varona S, Vitale I, Michaud M, Pietrocola F, Boilève A, Bordenave C, Garcia P, Michels J, Jeema M, Galluzzi L, Kepp O,
Castedo M, Kroemer G. Resveratrol and salicylate eliminate tetraploid cells for anticancer chemoprevention. Proc Natl Acad Sci USA 2014 in
press
Rao S, Tortola L, Perlot T, Wirnsberger G, Novatchkova M, Nitsch R, Sykacek P, Frank L, Schramek D, Komnenovic V, Sigl V, Aumayr K,
Schmauss G, Fellner N, Handschuh S, Glösmann M, Pasierbek P, Schlederer M, Resch GP, Ma Y, Yang H, Popper H, Kenner L, Kroemer G*,
Penninger JM. (*Corresponding author). A dual role for autophagy in a murine model of lung cancer. Nat Commun. 2014 Jan 20;5:3056
Ecole Doctorale de Cancérologie, Biologie, Médecine et Santé 418

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