Concours d'attribution des Contrats Doctoraux 2017 - 2020

Les équipes « Polarité cellulaire, signalisation et cancer » dirigée par le Pr Jean-Paul Borg et «Biologie Structurale et Chimie-Biologie Intégrée» dirigée par les Drs Xavier Morelli/Yves Collette se focalisent sur l’identification et le ciblage de mécanismes moléculaires impliqués dans les cancers. Les deux équipes sont membres du Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille (280 personnes, 19 équipes, 26 nationalités) installé au sein de l’Institut Paoli-Calmettes, un hôpital spécialisé dans la prise en charge des patients atteints de cancer, et à la Faculté de Pharmacie de Marseille.

Description du travail de recherche proposé au doctorant

Sujet de thèse proposé :

Titre    Ciblage du récepteur à tyrosine kinase PTK7 dans les cancers du sein

Malgré d’incontestables avancées thérapeutiques apparues au cours des dernières décennies, certains cancers du sein restent encore des défis médicaux et scientifiques. C’est le cas des cancers du sein triple négatifs appelés ainsi en raison de l’absence d’expression de HER2 et des récepteurs hormonaux, rendant les patientes inéligibles aux thérapeutiques ciblées. La recherche de cibles thérapeutiques dans ces cancers très agressifs reste donc une priorité.

L’équipe de Jean-Paul Borg a montré que le récepteur à tyrosine kinase PTK7 est surexprimé dans de nombreux cancers, dont les cancers du sein triple négatifs, et associé à un mauvais pronostic et au développement de métastases. Une caractéristique de PTK7 est l’absence d’activité catalytique de son domaine kinase, rendant inaccessible l’utilisation d’inhibiteurs kinases. PTK7 est par contre actuellement ciblé par un anticorps-médicament en phase précoce de développement clinique. Cette approche est intéressante mais n’éradique cependant pas PTK7 de la cellule tumorale.

Dans ce projet de thèse, les équipes se proposent de cibler PTK7 par une approche PROTAC (Proteolysis Targeting Chimera) récemment décrite capable de conduire à la dégradation de protéines d’intérêt par le protéasome. Cette technologie a démontré son efficacité pour éliminer des oncoprotéines dans des cellules tumorales (BCR-ABL dans les leucémies aigues myéloïdes). Grâce à un crible de chimiothèques développées par l’équipe de Xavier Morelli/Yves Collette spécialiste en biologie structurale et chimie, l’étudiant identifiera des composés chimiques bi-fonctionnels spécifiques de PTK7 et d’une E3 ubiquitine ligase capable de dégrader le récepteur. Ces composés seront ensuite testés in vitro et in vivo grâce à des modèles de cellules de cancer du sein développés au CRCM.

 

L'étudiant sera impliqué dans un programme interdisciplinaire de biologie-chimie développé en étroite collaboration avec les plateformes académiques (protéomique, conception de médicaments) et industrielles (découverte de médicaments IPC) mises en place au CRCM et à l'Institut Paoli-Calmettes.

Polarité Cellulaire, Signalisation et Cancer

Figure 1 : Mise en évidence du contact
cellule-cellulepar imagerie confocale

En bref

Plus de 90% des tumeurs humaines chez l’adulte ont pour origine la transformation maligne de cellules épithéliales par la dérégulation de gènes appelés oncogènes et gènes suppresseurs de tumeur. Ces évènements moléculaires altèrent la morphologie et la fonction de tissus devenus cancéreux et confèrent aux cellules tumorales une capacité à quitter la tumeur primaire pour envahir des organes distants. Cette dissémination, à l’origine de la formation des métastases, est difficilement jugulée par les traitements actuels et entraine un pronostic sombre chez la plupart des patients.

Notre équipe multidisciplinaire étudie le processus métastatique à l’échelle tissulaire, cellulaire et moléculaire afin d’identifier de nouvelles stratégies diagnostiques et thérapeutiques capables de le combattre. Nos recherches se focalisent sur les cancers d’origine épithéliale, comme le cancer du sein et du côlon, mais ont également des retombées pour des cancers d’origine non épithéliale comme les leucémies.

Le phénotype tumoral s’accompagne fréquemment d’altérations de l’architecture des tissus épithéliaux touchés, et donc de leur polarité cellulaire, d’une augmentation de la migration et de résistance à l’apoptose des cellules tumorales à l’origine de la formation de métastases. Nous étudions des acteurs de la polarité cellulaire qui ont été identifiés dans l’équipe sur le plan moléculaire et fonctionnel afin d’élucider leur rôle dans la tumorigenèse. La connaissance des réseaux signalétiques associés à ces protéines devrait nous permettre d’offrir un nouvel éclairage sur les processus de transformation cellulaire et leur mode de régulation.

 

En détail

Introduction

La polarité cellulaire est un processus fondamental, initié pendant le développement embryonnaire et maintenu tout le long de la vie adulte. La cellule épithéliale est assujettie à deux types de polarité : polarité apico-basale (ABP), nécessaire à la formation des jonctions adhérentes et serrées, et polarité planaire (PCP), nécessaire à l’organisation de structures apicales, pour former un tissu fonctionnel.  Plusieurs études, dont les nôtres, ont démontré que les réseaux moléculaires impliqués dans ABP et PCP sont conservés pendant l’évolution, et participent également à la migration et la division des cellules. Bien que les altérations de l’ABP furent historiquement les premières révélées dans le processus cancéreux, celles de la PCP sont maintenant reconnues comme également importantes.

Les acteurs de l'ABP, tels que les suppresseurs de tumeur E-cadhérine et LKB1, contribuent sans conteste à la croissance tumorale et à la dissémination métastatique. Plus récemment, la responsabilité d’acteurs de la PCP (Scribble, Vangl2, PTK7) a été également documentée, en particulier dans des cancers d’origine épithéliale mais également hématopoïétique. Notre connaissance sur les mécanismes d’action de ces protéines de la polarité reste cependant encore à définir ainsi que le retentissement que leur dérégulation provoque sur les voies de signalisation oncogéniques.

La compréhension de ces mécanismes représente un enjeu non seulement cognitif mais également médical puisque bon nombre de cibles thérapeutiques reconnues ou en émergence sont régulées par des protéines de la polarité cellulaire.

Nos projets

Le laboratoire fut lancé il y a une dizaine d’années par la découverte d’Erbin, une protéine basolatérale contenant un domaine PDZ nécessaire à son association avec le récepteur à activité tyrosine kinase ErbB2. Depuis, nous avons étendu notre intérêt à d’autres membres de cette famille, - Scribble and Lano -, et contribué à leur caractérisation dans les cellules épithéliales normales et cancéreuses. Par exemple, nous avons été les premiers à purifier le complexe PIX-GIT composé de protéines GAP et GEF associé à Scribble et à démontrer sa fonction dans la migration cellulaire.

Nous poursuivons actuellement nos recherches sur Erbin et Scribble sur le plan physiologique et physiopathologique à l’aide de modèles d’étude in vitro, en particulier des techniques de protéomique et des essais fonctionnels, et des modèles animaux. Nous nous sommes récemment intéressés au suppresseur de tumeur LKB1 et aux récepteurs de la polarité PTK7 et Vangl2, tous deux génétiquement liés à Scribble. Ces récepteurs sont connus pour participer à la PCP et sont surexprimés dans certains cancers. Leur mécanisme d’action étant encore inconnu, nos travaux explorent leur rôle dans la signalisation cellulaire et la tumorigenicité.

Depuis ses débuts, l’équipe a eu un grand intérêt pour la découverte de réseaux moléculaires associés aux protéines à domaines PDZ, spécialement lorsque ceux-ci sont impliqués dans le développement tumoral et la dissémination métastatique. En collaboration avec Jérôme Reboul, nous avons récemment cloné l’ensemble des séquences humaines et de C. elegans codants pour des domaines PDZ. Ces ressources sont maintenant facilement utilisables pour des programmes de recherche d’interaction PDZ par double hybride chez la levure ou autre procédé, et aident nos collaborateurs à entrer de plein pied dans le monde des ‘PDZomes’!

Pour finir, nos recherches ne pourraient se faire sans notre étroite collaboration avec les départements cliniques et biologiques de l’Institut Paoli-Calmettes, ainsi que l’aide inestimable de notre réseau riche et stimulant de collaborateurs nationaux et internationaux.

Figure 2 : Identification de complexes protéiques par spectrométrie de masse

A propos du Chef d'équipe

Jean-Paul Borg

Formation

  • Aix-Marseille Université, Docteur en Pharmacie | 1995
  • Aix-Marseille Université, Docteur en Sciences | 1995
  • Howard Hughes Medical Institute, Post-doctorat | 1995-1998

Postes occupés

  • 1995-1998 : Post-doctorant, Howard Hughes Medical Institute, Ann Arbor, MI, USA
  • 1998-2006 : Chercheur Inserm (CR1 1998, DR2 2002, DR1 2006), CRCM, Marseille, France
  • 2007-present : Directeur Scientifique de l’Institut Paoli-Calmettes, Marseille, France
  • 2006-present : Professeur des Universités (Biologie Cellulaire), Aix-Marseille Université
  • 2012 : PU-PH, Directeur du CRCM

     

    Principales réalisations

    • Premier clonage de Erbin (ErbB2 interacting), un gène codant pour une protéine à domaines LRR et PDZ (Nat. Cell Biol. 2000)
    • Première identification du complexe de signalisation ßPIX-GIT1 associé au suppresseur de tumeur Scribble (Curr Biol 2004)
    • En collaboration avec l’équipe de Martin Schwartz, première démonstration que le suppresseur de tumeur LKB1 est un composant des jonctions adhérentes régulé par l’engagement de E-cadherin (Curr Biol 2009)
    • Première démonstration que la surexpression du récepteur PTK7 dans les leucémies myéloïdes aigues est corrélée à un mauvais pronostic pour les patients (Blood 2010)
    • Première caractérisation de l’implication de PTK7 dans la voie Wnt/ß-caténine canonique (EMBO Reports 2011)
    • Première purification du complexe hétéromérique endogène Vangl1/Vangl2 (PLoS One 2012)

    L'équipe

    De gauche à droite : Borg Jean-Paul, Sebbagh Michael, Axelle Garcia, Colombe Saillard, Wilfried Traore, Sebastien Martinez, Eric Bailly, Anne-Catherine Lhoumeau, Avais Daulat, Marie-Josée Santoni, Alexandre Drezet, Sylvie Marchetto, et Tania Guenneau-Puvirajesinghe.

    Deux bourses de thèse en biologie cellulaire et cancérologie

    Deux bourses de thèse en biologie cellulaire et cancérologie à partir du 1er Janvier 2017 

    Envoyer CV, lettre de motivation et les coordonnées de 2 referees par email à Pascale Zimmermann ou Jean-Paul Borg.

    Date limite : 30 Novembre 2016.

     

    Détails du projet dans la version anglaise de l'annonce :

    Projet AMIDEX BIOCLOAK

    Tania Guenneau-Puvirajesinghe, post doctorante de l’équipe de Jean-Paul Borg, coordonne un projet AMIDEX interdisciplinaire qui vise à utiliser le graphène pour recouvrir des liposomes chargés de drogues anti-cancéreuses, et ainsi leur permettre d’échapper à la dégradation par des enzymes ou des macrophages, et améliorer l’efficacité des drogues à leur site d’action, au niveau de la tumeur.

    http://www.puvirajesinghe.eu/