Soutenance de thèse de Gabriela REYES CASTELLANOS

L'adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC) représente l'un des cancers humains les plus mortels, avec un taux de survie à cinq ans de seulement 9%. Ceci est principalement dû au fait que le PDAC est réfractaire aux traitements actuels et en raison de son absence de symptômes précoces et son diagnostic tardif. Ce projet de thèse révèle que cibler le métabolisme mitochondrial est une stratégie efficace pour traiter ce cancer incurable. Dans un premier projet, nous avons montré que la respiration mitochondriale (phosphorylation oxydative, OXPHOS) est très hétérogène entre les cellules PDAC, ce qui nous permet de différencier les profils high et low OXPHOS. Ensuite, nous avons identifié que les tumeurs high OXPHOS sont enrichies en Complexe mitochondrial I au niveau protéique (Western blotting) et ARNm (séquençage de l'ARN). Plus important encore, nous avons démontré que le ciblage du complexe I avec la Phenformine coopère avec l'activité antitumorale de la Gemcitabine dans les PDAC high OXPHOS in vitro et in vivo en utilisant deux modèles de souris greffées en orthotopique (xénogreffes et allogreffes syngéniques). Pour conclure ce premier projet, nous proposons que la Phenformine soit testée cliniquement chez des patients PDAC avec des tumeurs high OXPHOS. En parallèle, nous avons constaté que la respiration mitochondriale de 21 cellules PDAC primaires dépend principalement sur la voie de la beta oxydation des acides gras (FAO). Ensuite, en utilisant la Perhexiline (inhibiteur FAO) seul ou en combinaison avec la Gemcitabine in vitro et in vivo, nous avons distingué des patients PDAC qui répondent efficacement (high responders). De manière intéressante, la Perhexiline non seulement renforce l'effet antitumoral de la Gemcitabine, mais induit également une régression tumorale complète dans un modèle murin PDAC. De plus, ce projet montre le mécanisme de coopération entre la Perhexiline et la Gemcitabine, et pourrait conduire à identifier des biomarqueurs qui prédisent la réponse des patients au ciblage de la FAO. En conclusion, ce travail de thèse démontre que cibler le métabolisme mitochondrial en inhibant soit le Complexe I avec la Phenformine soit la FAO avec la Perhexiline, en association avec la chimiothérapie, est une excellente stratégie pour traiter le cancer du pancréas. À cet égard, nos travaux proposent des biomarqueurs qui pourraient prédire la réponse des patients au ciblage mitochondrial.

The Pancreatic Ductal AdenoCarcinoma (PDAC) still represents one of the deadliest human cancers, with a five-year overall survival of only 9%. This is mainly because PDAC is refractory to current treatments, and due to its lack of early symptoms and late diagnosis. Hopefully, this PhD project reveals that targeting the mitochondrial metabolism is an efficient strategy to treat this incurable cancer. In a first project, we showed that mitochondrial respiration (oxidative phosphorylation, OXPHOS) is very heterogeneous between PDAC cells, differentiating high and low OXPHOS profiles. Then, we identified that high OXPHOS PDAC tumors are enriched in mitochondrial Complex I both at protein (Western blotting) and mRNA levels (RNA-sequencing). More importantly, we demonstrated that targeting Complex I with Phenformin cooperates with Gemcitabine antitumoral activity in high OXPHOS PDAC in vitro and in vivo using two orthotopic mouse models (xenografts and syngeneic allografts). To conclude this first project, we propose that Phenformin should be clinically tested in patients with high OXPHOS PDAC. In parallel, we found that the mitochondrial respiration of 21 primary PDAC cells shows dependency towards the Fatty Acid Oxidation (FAO). Then, using Perhexiline as a potent FAO inhibitor alone or in combination with Gemcitabine in vitro and in vivo, we depicted PDAC patients that respond efficiently (high responders). Excitingly, we found that Perhexiline not only enhances the antitumor activity of Gemcitabine, but also induces complete tumor regression in one PDAC mouse model. Further, this FAO project provides the mechanism of cooperation between Perhexiline and Gemcitabine, and could lead to identify biomarkers that predict the response of patients to FAO targeting. To conclude, this PhD work demonstrates that targeting mitochondrial metabolism either by inhibiting Complex I with Phenformin or FAO with Perhexiline, in combination with chemotherapy, is an excellent strategy to treat pancreatic cancer. Moreover, our work proposes biomarkers that could predict the response of patients to mitochondrial targeting.