Combinaison des radiations ionisantes et de molécules radio-sensibilisantes dans des modèles de cancer du sein
Le programme proposé vise à évaluer l'efficacité de molécules améliorant les effets de la radiothérapie, dans des modèles de cancer du sein. Des inhibiteurs de la voie du Base Excision Repair feront l'objet d'un test d'efficacité de radiopotentialisation dans les modèles in vitro et in vivo complémentaires.
Les inhibiteurs pressentis font déjà l’objet de recherches in vitro, au sein du laboratoire et chez des collaborateurs. Nous avons montré que l’inhibition des mécanismes étudiés permet une diminution de la réparation des cassures de l’ADN suivant un stress génotoxique. Durant ce projet, nous évaluerons les effets des inhibiteurs sur les réparations des dommages à l’ADN induits par les irradiations de différents types (conventionnelle, ultra haut débit de dose, voire débit de dose extrême), ainsi que les mécanismes associés.
Une variabilité de réponse aux combinaisons thérapeutiques est très fréquemment observée lors du passage des modèles in vitro aux modèles in vivo. Ainsi nous évaluerons les inhibiteurs d’une part sur des modèles de lignées cellulaires bien caractérisés au laboratoire, et correspondant à différents sous-types de cancer du sein. D’autre part, les études seront complétées par une validation des effets relevés in vitro sur un modèle murin de cancer du sein. Ce modèle de xénogreffes, développé dans des animaux immunocompétents, permet un suivi clinique, histologique, et immunitaire des animaux et de leurs tumeurs afin de confirmer l'intérêt des molécules pour une application thérapeutique en appui à la radiothérapie.
Ce programme bénéficiera des collaborations du laboratoire avec des physiciens et des chimistes, et des installations expérimentales et plateformes de l'IRCM (irradiation, expérimentation animale, microscopie, cytométrie, etc...)
Dynamique des protéines associées aux filaments nucléoprotéiques Rad51 - Implication dans la régulation de la recombinaison homologue
La recombinaison homologue (RH) est un mécanisme majeur de réparation des cassures double-brin de l'ADN induites par les radiations ionisantes. Une étape clé de la RH est la formation de filaments nucléoprotéique Rad51 sur l'ADN simple brin généré par ces cassures. Nous avons été les premiers a montré chez la levure qu'un contrôle strict de ces filaments est essentiel afin que la RH n'induise pas elle-même de réarrangements chromosomiques (eLife 2018, Cells 2021, Nat. Commun. 2025). Chez l'homme, les homologues fonctionnels des protéines de contrôle sont des suppresseurs de tumeurs. Ainsi, le contrôle de la RH semble être aussi important que le mécanisme de la RH lui-même. Notre projet implique l'utilisation de nouveaux outils moléculaires permettant une percée dans l'étude de ces contrôles. Nous utiliserons une version fonctionnelle fluorescente de la protéine Rad51 développée pour la première fois par nos collaborateurs A. Taddei (Institut Curie), R. Guérois et F. Ochsenbein (I2BC, Joliot, CEA). Cette avancée majeure nous permettra d'observer l'influence des protéines de contrôle sur la réparation de l'ADN par microscopie dans des cellules vivantes. Nous avons également développé des modèles structuraux très précis des complexes de protéines de contrôle en association avec les filaments Rad51. Nous recourrons à une approche multidisciplinaire basée sur la génétique, la biologie moléculaire, la microscopie, la biochimie et la structure des protéines, pour comprendre la fonction des régulateurs de la formation des filaments Rad51. La description de l’organisation de ces protéines avec les filaments Rad51 nous permettra de développer de nouvelles approches thérapeutiques.
Thérapie médicamenteuse pour la prise en charge des syndromes hématopoïétique et gastro-intestinal radio-induits
La technologie nucléaire est largement utilisée dans l'industrie, l'armée et la médecine (diagnostic, radiothérapie ou conditionnement pour transplantation). Les circonstances dans lesquelles se produit une irradiation à haute dose peuvent entraîner un nombre considérable de blessures et de décès en absence d'intervention thérapeutique. Il peut s'agir de terrorisme, d'accidents par dysfonctionnement de réacteurs nucléaires ou d'accidents de radiothérapie avec surdosage de rayonnements ionisants (RI). Il existe également des cas médicaux d'irradiation à forte dose dans le but de conditionner le patient à la transplantation pour traiter certaines maladies (l’aplasie médullaire acquise, la leucémie aiguë myéloblastique (LAM) ou l'anémie aplastique héréditaire).
L'exposition à des niveaux élevés de rayonnement peut rapidement entraîner un syndrome d'irradiation aiguë (SIA) affectant principalement les tissus hématologiques (sang, moelle osseuse) et gastro-intestinaux dans les heures, les jours et les semaines qui suivent.
Le syndrome hématopoïétique (SH) est une composante majeure du SIA. Il se développe après une irradiation corporelle totale (TBI) à des doses > 1 Gy et se caractérise par une destruction partielle ou totale des cellules souches de la moelle osseuse et de son environnement. La prise en charge thérapeutique du SH repose sur des traitements médicaux par des facteurs de croissance pour stimuler une hématopoïèse résiduelle, mais ceux-ci peuvent s'avérer inefficaces en cas d'atteinte sévère de la moelle osseuse. La greffe de cellules souches hématopoïétiques est alors le meilleur traitement, mais elle est invasive, pas toujours réalisable faute de donneurs et son taux de réussite reste extrêmement faible en raison notamment d'effets secondaires sévères (risque de maladie du greffon contre l'hôte).
Le syndrome gastro-intestinal (SGI) quant à lui se développe après une dose > 10 Gy (corps entier ou localisée). Il se caractérise par une perte de poids, des diarrhées et une susceptibilité accrue à développer une infection bactérienne conduisant à une septicémie. Le décès survient alors dans les 5 à 12 jours post-irradiation. La prise en charge actuelle repose uniquement sur des traitements symptomatiques (antibiotiques, anti-diarrhéiques, antiémétiques).
Il est donc essentiel de développer de nouvelles méthodes thérapeutiques pour traiter les patients fortement irradiés le plus rapidement possible après l'exposition aux radiations et avec un minimum d'effets secondaires.
Dans ce projet, nous proposons de développer, par le biais de collaborations industrielles et cliniques, de nouvelles thérapies médicamenteuses par l’administration de molécules spécifiques à tester afin d'améliorer la récupération hématopoïétique et/ou intestinale après irradiation.