Glioblastome et méthionine-dépendance : identification des mécanismes moléculaires pour définir des nouvelles cibles thérapeutiques - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2021

Glioblastoma and methionine-dependence : identification of molecular mechanisms as basis for new therapeutic targets

Glioblastome et méthionine-dépendance : identification des mécanismes moléculaires pour définir des nouvelles cibles thérapeutiques

Abstract

Background and Previous Results : Glioblastoma is an incurable malignancy characterized by a tumor bulk containing cancer stem cells. We have shown that, unlike adherent cells, tumor spheres derived from glioblastoma cell lines are methionine-dependent. The reason for this methionine dependency resides in diminished expression of genes involved in cytosolic folate cycle and low cytosolic folate isoforms concentrations. Indeed, addition of methyl-tetrahydrofolate to a free-methionine culture medium suppresses methionine dependency and restores tumor spheres formation. The reason why folate cytosolic cycle exhibits low activity is unknown. Hypothesis : In the mitochondria, 10,formyl-tetrahydrofolate is converted to formate by MTHFD1 or to CO2 and tetrahydrofolate by ALDH1L2 with NADPH production. We hypothesized that, in tumor spheres, the folate mitochondrial cycle is rewired towards NADPH production instead of formate which is the main folate precursor in the cytosol. Methods : Invalidate ALDH1L2 in U251 glioblastoma cell lines and investigate the resulting phenotype. Results : ALDH1L2 KO resulted in reduced « tumor spheres » formation. Formate and the bulk of folate cycle metabolites were increased. Tumor spheres growth became methionine independent. NADPH was decreased and ROS production increased reinforcing the finding that oxidative stress is responsible for cancer stem cells senescence. Conclusion : ALDH1L2 regulates both one carbon units flux and oxidative stress. It can turn into an open “tap” to fuel the cytosolic folate cycle with formate or into a sink to “waste’ one carbon units into CO2 production and NADPH which provides protection against oxidative stress.
Contexte et Résultats préliminaires : Le glioblastome est la tumeur du cerveau la plus agressive. Il est constitué de populations cellulaires hétérogènes comme les cellules souches cancéreuses. Nous avons montré que, contrairement aux cellules adhérentes correspondantes, les « tumor spheres » dérivées des lignées cellulaires de glioblastomes sont méthionine-dépendantes. Les causes de cette méthionine-dépendance résident dans la baisse de l’expression des gènes impliqués dans le cycle cytosolique des folates et la diminution des concentrations des isoformes des folates. D’ailleurs, la supplémentation en 5, méthyl-tétrahydrofolate d’un milieu dépourvu de méthionine élimine la méthionine-dépendance et restaure la formation des « tumor spheres ». La raison pour laquelle le cycle des folates est réprimé est inconnue. Hypothèse : Dans la mitochondrie, le 10- formyl-tétrahydrofolate est converti en formate par MTHFD1 ou en CO2 et tétrahydrofolate par ALDH1L2 avec production de NADPH. Notre hypothèse est que, dans les « tumor spheres », le cycle des folates mitochondrial est reprogrammé vers la production de NADPH plutôt que de formate qui, dans les cellules saines, est dirigé vers le cytosol pour servir de précurseur des folates. Méthodes : Invalidation du gène ALDH1L2 dans les cellules U251 de glioblastome et étude du phénotype résultant. Résultats : Le KO du gène ALDH1L2 diminue la formation des « tumor spheres » et supprime la méthionine-dépendance. Le formate, ainsi que les métabolites du cycle des folates sont augmentés. Le NADPH est diminué et la production des ROS est augmentée illustrant l’implication du stress oxydatif dans la sénescence des cellules souches cancéreuses. Conclusion : ALDH1L2 est un régulateur majeur du flux des monocarbones et du stress oxydatif. Selon le contexte cellulaire, ALDH1L2 se transforme soit en un « robinet » ouvert qui alimente le cycle cytosolique des folates avec les précurseurs des isoformes des folates soit ALDH1L2 « aspire » les unités monocarbonées pour générer du CO2 et du NADPH qui lutte contre le stress oxydatif.
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Cite

Maëlle Quéré. Glioblastome et méthionine-dépendance : identification des mécanismes moléculaires pour définir des nouvelles cibles thérapeutiques. Cancer. Université de Lorraine, 2021. Français. ⟨NNT : 2021LORR0274⟩. ⟨tel-03832201⟩
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