Soutenance de thèse de Jeremy GUILLOT

Le système nerveux périphérique (SNP) fait partie intégrante du Micro-Environnement Tumoral (MET) qui joue un rôle important dans le développement des cancers. Le profil d’innervation des différentes composantes nerveuses du SNP et leurs effets sur le développement tumoral varie en fonction des types de cancers. L’adéncarcinome ductal pancréatique (PDAC) est le cancer du pancréas le plus fréquent. Il fait partie des cinq cancers les plus meurtriers et son incidence ne fait qu’augmenter. De plus la présence de nerfs au sein de ces tumeurs corrèle avec un mauvais pronostique chez les patients, suggérant un rôle important du SNP sur sa progression. Le système nerveux sympathique (SNS), est une composante du SNP décrite pour innerver de nombreux type de cancers, notamment retrouvé dans les PDAC. Toutefois même s’il est décrit pour avoir un rôle pro-tumoral dans différents systèmes tumoraux, son profil d’innervation et son rôle dans le cancer du pancréas reste à ce jour mal connu. Afin de mieux caractériser l’innervation sympathique dans les PDAC, nous avons réalisé une analyse du réseau sympathique en 3D sur tissus entier transparisés imagés avec un microscope à feuillet de lumière, sur des pancréas issus de modèles murins génétiquement modifiés récapitulant la pathologie humaine. Grace à cette approche, nous avons observé une augmentation de la densité et de la complexité de l’innervation dans les lésions pré-tumorales comparées aux tissus sains et dans une moindre mesure dans des stades PDAC plus tardifs. Ces résultats suggèrent un remodelage du SNS au cours du développement du PDAC Nous sommes également intéressés à l’association fibres sympathiques/vaisseaux sanguins. En effet l’augmentation de cette association est décrite pour participer activement au développement du cancer de la prostate. Une analyse en composante principale des paramètres relatifs à l’organisation 3D du réseau sympathique et des vaisseaux nous a permis de mettre en évidence des profils différents en fonction des différents stades d’avancé de la pathologie. Ces résultats suggèrent donc un remodelage séquentiel au cours du développement tumoral. La structure du réseau des fibres pourrait être utilisé à des fins prédictives afin d’évaluer la progression des tumeurs pancréatiques. Ensuite, afin de comprendre le rôle du SNS dans le développement des PDACs, nous avons réalisé des expériences de dénervation sympathique pharmacologique et chirurgicale. Dans les deux cas, la dénervation conduit à une réduction de la survie des animaux, associée à une dissémination métastatique accrue vers le foie et le péritoine. Nous avons également réalisé des expériences de greffes orthotopiques de cellules tumorales, pour suivre la progression tumorale au cours du temps par bioimagerie. Une modélisation mathématique montre un coefficient de croissance plus important en condition de dénervation. L’ensemble de ces données suggèrent un effet anti-tumoral du SNS. La caractérisation des tumeurs dénervées a montré une augmentation des zones hypoxiques, corrélant avec une diminution de la densité vasculaire. Nous nous sommes ensuite intéressés aux macrophages, population de cellules immunitaires connue pour être recrutées en condition hypoxiques et décrite pour être modulée par l’activité sympathique. Nous avons observé une augmentation du nombre de Macrophage Associé aux Tumeurs (TAM) exprimant le marqueur de surface CD-163 en condition de dénervation. Une forte concentration de ces TAM CD-163+ est également corrélée à un mauvais pronostique sur nos données épidémiologiques de patients atteints de PDAC. Enfin, la déplétion de ces macrophages réverse l’effet de la sympathectomie. En conclusion, ces travaux décrivent un effet anti-tumoral du SNS sur le développement des PDACs, passant par la modulation de la population de TAM CD-163+. Cette étude ouvre donc de nouvelles perspectives thérapeutiques passant notamment par la modulation de l’innervation tumorale dans le PDAC.

It’s now clear that peripheral nervous system (PNS) is an integrant part of Tumor Micro-environment (MET) which has an important role in cancer progression. However, the innervation profil of the different component of PNS and their effects on tumor development are very differents depending on cancer type. Pancreatic Ductal Adenocarcinoma (PDAC) is the most common cancer. It is a part of the five deadliest cancer and its incidence is increasing. Furthermore, the presence of intra-tumoral big nerves correlates with a poor prognosis for the patients, suggesting an important role of PNS on pancreatic cancer development. The sympathetic nervous system (SNS) is a component of PNS described as innervating different cancers types, including PDAC. However, even if the SNS has been shown to be mainly pro-tumoral in different tumoral mouse model, its innervation and its effect on pancreatic cancer are still not well known. In order to better characterize sympathetic innervation in PDAC, we perfomed 3D analysis of sympathetic network in entirely transparized organs and lightsheet imaging of pancreas coming from genetic mouse model recapitulating the human pathology. By taking adventage of this approach, we found an increase of the innervation density and complexity in pre-tumoral lesions compared to healthy tissue. In addition, these increases are, in a lesser extent, found in a later stage of PDAC. These results suggest a SNS remodelling during PDAC development. We are also interested in the association between sympathetic fibers and the blood vessels. Indeed, increasing of Sympathetic fibers/blood vessels has been described as actively participating on prostate cancer development. A principal component analysis of the 3D sympathetic and blood vessels networks allowed us to determine different profile types depending on tumoral development stage. These results suggest a sequential remodeling during tumoral development. The structural fibers network might be useful in order to predict pancreatic cancer development. After that, to better understand the role of SNS in PDAC development, we performed sympathetic denervation based on pharmacological and surgical approaches. In both cases, the denervation leads to a reduction of the survival associated with metastatic dissemination to the liver and the peritoneal cavity. We also performed orthotopic grafting of tumoral cells, in order to follow tumoral progression over time with Bioimaging. A mathematical modelization show a higher growth coefficient in denervated context. All together, these results suggest an anti-tumoral effect of SNS. The characterization of denervated tumor shows an increase of the hypoxic zones, correlated with a diminution of blood vessel density. We next focused on macrophages, immune cell population known to be recruited in hypoxic condition and described to be modulated by sympathetic activity. Then, we also found an increase in the number of Tumoral Associated macrophages (TAM) expressing the surface marker CD-163 in denervated condition. A high concentration of these CD-163 TAM is also correlated with a poor prognosis in our epidemiologic data of PDAC patients. Finally, the depletion of these macrophages reverses the sympathectomy phenotype. To conclude, these works describe an anti-tumoral effect of SNS on PDAC development through the modulation of CD-163 TAM population. This study offers some new therapeutic perspectives notably through the modulation of PDAC innervation.