Soutenance de thèse de SLEIMAN Karen
Titre de thèse
L'impact de la rigidité de la matrice sur l'innervation du cancer
Impact of matrix stiffness on cancer innervation
Résumé de la thèse
L'innervation tumorale est de plus en plus reconnue comme un facteur de progression du cancer. Cependant, les mécanismes qui favorisent la croissance neuronale dans les tumeurs restent mal compris. Alors que les études antérieures se sont concentrées sur les signaux chimiques provenant des cellules tumorales ou stromales, les signaux mécaniques provenant du microenvironnement tumoral pourraient également influencer la croissance neuronale.
L'objectif de ma thèse de doctorat était d'étudier le rôle de la rigidité stromale dans la régulation de l'innervation sensorielle dans le cancer du pancréas. À l'aide de deux modèles de souris transgéniques, le KIC (LSL-KrasG12D/+; Ink4A/Arflox/lox; Pdx1-Cre) et le KPC (KrasLSL-G12D/+; Trp53LSL-R172H/+; Pdx1-Cre), qui reproduisent le développement et la progression de l'adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC) humain, j'ai démontré que les axones sensoriels positifs au peptide lié au gène de la calcitonine (CGRP), favorisant la tumorigenèse, subissent un remodelage important au sein des tumeurs PDAC. La majorité de ces axones se localisent dans le stroma tumoral, une région caractérisée par une rigidité élevée due à des réseaux denses de fibres de collagène réticulées. Ensuite, des mesures de nanoindentation sur des tissus pancréatiques frais provenant du modèle KIC ont révélé une augmentation significative de la rigidité tissulaire dans le PDAC. In vitro, les neurones sensoriels adultes isolés des ganglions de la racine dorsale (DRG) ont développé des neurites plus longs lorsqu'ils ont été cultivés sur des substrats de polyacrylamide imitant la rigidité du PDAC. Afin de disséquer les mécanismes sous-jacents, j'ai étudié le rôle des canaux ioniques mécanosensibles. Des tests fonctionnels utilisant des inhibiteurs pharmacologiques, des siRNA knockdown et des délétions génétiques ont démontré que Piezo2 est nécessaire à la croissance accrue des neurites sur des substrats imitant la rigidité des tumeurs et à leur croissance préférentielle sur les tissus tumoraux dans un test ex vivo sur le cancer du pancréas.
Collectivement, ces résultats révèlent un rôle jusqu'alors inconnu de Piezo2 dans la plasticité des neurones sensoriels et suggèrent que les propriétés mécaniques du microenvironnement tumoral sont des régulateurs clés de l'innervation du PDAC.
Thesis resume
Tumor innervation is increasingly recognized as a driver of cancer progression. Yet, the mechanisms that drive neural growth into tumors remain poorly understood. While past studies have focused on chemical cues from tumor or stromal cells, mechanical signals from the tumor microenvironment may also influence neural growth.
The aim of my PhD research was to investigate the role of stromal stiffness in regulating sensory innervation in pancreatic cancer. Using two transgenic mouse models, the KIC (LSL-KrasG12D/+; Ink4A/Arflox/lox; Pdx1-Cre) and the KPC (KrasLSL-G12D/+; Trp53LSL-R172H/+; Pdx1-Cre), which recapitulate the development and progression of human pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), I demonstrated that pro-tumorigenic calcitonin-gene related peptide (CGRP)-positive sensory axons undergo extensive sprouting within PDAC tumors. The majority of these axons localize to the tumor stroma—a region characterized by elevated stiffness due to dense networks of crosslinked collagen fibers. Next, nanoindentation measurements on fresh pancreatic tissue from the KIC model revealed significant increased tissue stiffness in PDAC. In vitro, adult sensory neurons isolated from dorsal root ganglia (DRG) extended longer neurites when cultured on polyacrylamide substrates mimicking PDAC stiffness. To dissect the underlying mechanisms, I investigated the role of mechanosensitive ion channels. Functional assays using pharmacological inhibitors, siRNA knockdown, and genetic deletion demonstrated that Piezo2, is required for the enhanced neurite outgrowth on tumor-mimicking substrates and for their preferential growth on tumor tissue in an ex vivo pancreatic cancer assay.
Collectively, these findings uncover a previously unrecognized role for Piezo2 in sensory neuron plasticity and suggest that the mechanical properties of the tumor microenvironment are key regulators of PDAC innervation.