Le premier axe de recherche concerne l’identification de nouveaux partenaires moléculaires de la cath-D afin de mettre en évidence le mécanisme par lequel elle exerce sa fonction pro-cancer.

Les approches permettant la découverte des partenaires et substrats de la cath-D sont les suivantes : double hybride chez la levure, protéomique, et mise en évidence de ses gènes cibles par analyse du transcriptome.

Nous avons identifié 2 partenaires de la cath-D par double hybride chez la levure en criblant une banque d'ADNc de sein normal :

(1) Le premier partenaire est un récepteur. Nous avons montré le rôle clef de ce récepteur comme médiateur de la croissance invasive des fibroblastes en réponse à la cath-D sécrétée par les cellules de cancer du sein. Nos objectifs actuels concernent l’étude de ce récepteur en relation avec la cath-D dans le cancer et visent à :

- Préciser l’effet biologique de l’interaction cath-D/récepteur dans la cellule de cancer du sein et dans l’adipocyte, type cellulaire important du micro-environnement tumoral mammaire;

- Etudier l’effet de l’interaction cath-D/récepteur sur la transcription et les gènes cibles de la cath-D par analyse du transcriptome dans le cancer;

- Identifier les sites d’interaction entre la cath-D et son récepteur afin de bloquer cette interaction dans les pathologies.

(2) Le second partenaire identifié est un inhibiteur de protéase. Nous caractériserons cette interaction dans le cancer du sein et étudierons son influence sur l’activité protéolytique des cystéines cathepsines.

Dans le futur proche, nous rechercherons de nouveaux partenaires de la cath-D par double hybride chez la levure en criblant une banque de cancer du sein (Hybrigenics). De plus, nous identifierons les substrats de la cath-D par une approche protéomique réalisée sur son dégradome.

En parallèle de cette thématique principale, nous recherchons de nouvelles molécules induisant une apoptose dépendante de la cath-D dans les cancers du sein chimio-résistants dans le cadre d’un projet Européen intégré. Le concept est d’utiliser la fonction pro-apoptotique de la cath-D ainsi que sa surexpression spécifique par les cellules cancéreuses pour développer une chimiothérapie ciblée des cancers.

Le deuxième axe de recherche de l’équipe concerne le rôle de la cath-D et de son récepteur dans la régulation de l’autophagie. La macroautophagie, ou autophagie, est la voie principale de dégradation du matériel intracellulaire dans le lysosome suite à la séquestration d’éléments cytosoliques (macromolécules, organites) dans une vacuole nommée autophagosome. A un niveau basal, elle se produit dans toutes les cellules eucaryotes et permet un « contrôle qualité » du cytoplasme d’où son rôle protecteur contre le vieillissement. L’autophagie est un processus qui peut être stimulé suite à un stress (carence nutritionnelle, traitement anti-cancéreux…) afin de permettre la survie cellulaire. Toutefois, sa dérégulation conduit à une mort dite « mort autophagique » par autodigestion de la cellule. Il existe un lien étroit entre l’autophagie et le cancer. Selon les circonstances, l’autophagie est soit un mécanisme oncogénique (survie de la cellule cancéreuse suite à une carence en O₂ ou en facteur de croissances, inhibition de l’apoptose) soit un mécanisme suppresseur de tumeurs (inhibition de la prolifération, dégradation des mitochondries endommagées, mort cellulaire suite à un traitement anti-cancéreux).

Les gènes ATG (AuTophaGy) sont des gènes conservés spécifiques de l’autophagie. Il est important de noter qu’un gène atg, agt6 ou Beclin 1, est un gène suppresseur de tumeur qui agit par un mécanisme d’haploinsuffisance. Beclin 1 est délétée dans 40 à 75% des cancers du sein et des ovaires chez l’homme. L’interaction de la protéine Beclin 1 avec l’oncogène Bcl-2 détermine l’avenir d’une cellule. En effet, si ces deux partenaires interagissent, l’autophagie est inhibée. Dans des conditions de stress, l’inhibition de leur interaction permet le déclenchement de l’autophagie grâce à la stimulation de la voie JNK. Enfin, une dérégulation de cette interaction conduit à la mort cellulaire par excès d’autophagie et autodigestion. La compréhension des mécanismes qui régulent l’autophagie dans la cellule cancéreuse est essentielle pour statuer sur 1) son rôle de processus oncogénique ou suppresseur de tumeurs et sur 2) son rôle dans la mort cellulaire. C’est pourquoi l’étude du rôle de la cath-D, une protéase lysosomale, présentant à la fois de manière ambiguë des propriétés oncogéniques et pro-apoptotique nous paraît essentielle.

Brevet international : E Liaudet-Coopman, C Prébois, D Derocq, M Beaujouin. WO 2009/043858 “Methods for treating and diagnosing a cancer secreting cathepsin D or Alzheimer’s disease”.