ECOLE DOCTORALE/PHD PROGRAM CANCEROLOGY/ONCOLOGY

SUJET DE THESE N° 64

ANNEE UNIVERSITAIRE 2014-2015 TITRE DU PROJET DE RECHERCHE (en français ET en anglais)

Validation de la kinase PKD1 comme facteur pronostic et cible pharmacologique pour le traitement des cancers du sein.

Validation of PKD1 as prognostic marker and therapeutic target for the treatment of breast cancers.

L’EQUIPE D’ACCUEIL DES DOCTORANTS

Nom du directeur de thèse : Dr. Ivan BIECHE (Institut Curie) Co-directeur : Pr. Christian AUCLAIR (PRCE Emérite, LBPA, ENS Cachan et AB Science) Co-encadrant : Dr. Marie REGAIRAZ (MCU, LBPA, ENS Cachan) L’Equipe d’Accueil des Doctorants Unité de pharmacogénomique, Institut Curie 26 rue D’Ulm 75006 Paris E-mail : [email protected]

Tél. : +33

1 72 38 93 61

Nom du directeur du Laboratoire: Dr. Ivan BIECHE

NOMBRE DE DOCTORANTS ACTUELLEMENT DANS L’EQUIPE D’ACCUEIL DES DOCTORANTS (noms, prénoms et année d’inscription en thèse)

Rana Hatem (2010) Didier Meseure (2012)

Ecole Doctorale de Cancérologie, Biologie, Médecine et Santé 418

DESCRIPTION DU PROJET DE RECHERCHE(en français ET en anglais)

INTRODUCTION

La sérine-thréonine kinase D1 (PKD1) est classée dans la branche du kinome humain avec les kinases dépendant du calcium/calmodunline (CaMK). PKD1 est impliquée dans la régulation de plusieurs voies de signalisation et joue un rôle dans de nombreux paramètres liés à la cancérogenèse et à la progression tumorale, tels que prolifération cellulaire, motilité, apoptose et angiogenèse. L’activation de PKD1 augmente la prolifération et la survie cellulaire notamment en activant Erk1/2 se traduisant par une accumulation de c fos et inhibe l’apoptose en inhibant la voie JNK et en activant la voie PI3K/AKT/mTOR. La surexpression de PKD1 a été observée dans l’adénocarcinome du pancréas et pourrait également être impliquée dans la progression du cancer de la prostate. Nous avons récemment observé une surexpression de PKD1 dans des tissus tumoraux de cancer du sein provenant de patientes en progression sous tamoxifène. Dans ce sous groupe de patientes, l’expression de PKD1 est associée à un mauvais pronostique.

OBJECTIF DE LA THESE

Dans ce contexte l’objectif de la thèse proposée est de confirmer le rôle de PKD1 dans la progression de certains sous-types de cancer du sein valider PKD1 comme cible pharmacologique pertinente pour le traitement des cancers de sein surexprimant cette kinase.

REALISATION PRATIQUE

Le laboratoire d’investigation Préclinique (LIP) de l’Institut Curie a développé ces dernières années des modèles de xénogreffes à partir de tumeurs mammaires humaines, 45 modèles des xénogreffes ont été obtenus, dont 7 modèles de tumeurs luminales, 10 HER2+ et 28 triple-négatives. Ces xénogreffes ont été caractérisées biologiquement et montrent une morphologie et un phénotype stables et proches des tumeurs des patientes dont elles sont issues (2). En plus, ces modèles ont été caractérisés au niveau transcriptomique, au niveau génomique par CGH-array et pour leur statut mutationnel

PIK3CA, AKT1

et

PTEN

. Pour le présent projet, nous allons donc choisir parmi les 45 modèles, 8 xénogreffes surexprimant le gène

PKD1

(ainsi que 2 xénogreffes ne surexprimant pas le gène

PKD1

comme contrôles négatifs) afin de pouvoir mettre en évidence un bénéfice lors du traitement par l’un des inhibiteurs de PKD1 sélectionné lors des études

in vitro

. Pour chacun des 8 (+ 2) modèles de xénogreffes, 24 souris seront greffées en sous-cutané avec un fragment de xénogreffe. Lorsque la tumeur atteindra une taille appropriée, les animaux seront randomisés en 2 groupes: un groupe contrôle (traité avec un contrôle isotypique de l’inhibiteur PKD1) et un groupe traité par l’inhibiteur de PKD1. Le suivi de la réponse au traitement sera objectivé par la mesure du volume tumoral. Ces premiers résultats nous permettront de définir parmi les 8 xénogreffes surexprimant PKD1 les modèles sensibles et résistants aux inhibiteurs de PKD1 afin de comparer les profils moléculaires. Des prélèvements seront réalisés : tumeur pour congélation à sec et fixation pour analyse transcriptomique, protéique et histologique, organes à distance de la tum eur primitive (foie, poumon) pour congélation à sec en vue d’une recherche de micrométastases par qRT-PCR en quantifiant le nombre de copies de gènes humains fortement représentés (ARNr 5S) ou exclusivement représentés dans le génome humain (séquences Alu). sérum (50 µL prélevés 2 fois/semaine) pour les analyses protéiques sériques et pour la recherche d’ADNs libres circulants d’origine humaine (ARNr 5S ou Alu), Ces analyses moléculaires nous permettront d’identifier des biomarqueurs prédictifs de la réponse à l’inhibiteur de PKD1 par comparaison des tumeurs sensibles et résistantes à la drogue. De plus, des gènes/voies métaboliques impliqués dans le mécanisme d’action de cet inhibiteur pourront être identifiées lors de la comparaison des tumeurs avant et après traitement par la drogue.

INHIBITEURS DE PKD1

Les inhibiteurs de PKD1 seront fournis par la société AB Science. Les inhibiteurs sélectionnés ont une IC50 < 100nM sur l’activité de l’enzyme purifiée et une sélectivité supérieure à celle de l’imatinib.

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INTRODUCTION

Protein kinase D1 (PKD1) is a ubiquitous serine-threonine protein kinase that is involved in a multitude of functions in both normal and diseased states. PKD1 is classified as a member of the protein kinase D (PKD) family, a branch under the calcium/calmodulin-dependent protein kinase (CaMK) of the cellular kinome. PKD1 has been shown to play important roles in a variety of cellular functions that regulate intracellular signal transduction pathways, cell survival, proliferation, motility, invasion, angiogenesis, and apoptosis. PKD1 also plays a critical role in the formation and consolidation of memory in the neurons, in cardiac cell functioning and maintenance of cardiovascular health (12), and in the regulation of the immune system. Thus, the deregulation of PKD1 has been connected with the development of cancers, cardiovascular hypertrophy, and other diseases. We have previously observed an overexpression of PKD1 in breast tumors sample coming from patients undergoing progression under tamoxifen treatment. In this patient subgroup, PKD1 expression is associated with a poor prognostic.

GOAL OF THE PROPOSED THESIS

In this context the objective of this thesis is to confirm the role of PKD1 in the progression of certain subtypes of breast cancer and to validate PKD1 as relevant pharmacological target for the treatment of breast cancers overexpressing this kinase.

PRACTICAL ACHIEVMENT

The investigation Preclinical laboratory ( LIP ) of the Institut Curie has developed in recent years xenograft models from human breast tumors, 45 xenograft models were obtained , including 7 models of luminal tumors, 10 HER2 + and 28 triple-negative. These xenografts were characterized biologically and show a stable morphology and phenotype and close tumor patients from which they arise. In addition, these models were characterized transcriptomic level, at the genomic level by array CGH and their mutation status PIK3CA, AKT1 and PTEN. For this project, so we will choose from 45 models, 8 xenografts overexpressing the PKD1 gene (and not 2 xenografts overexpressing PKD1 gene as negative controls) in order to highlight a benefit during treatment with one PKD1 inhibitors selected in in vitro studies. For each of the 8 (2 +) xenograft models, 24 mice are grafted subcutaneously with a fragment xenograft. When the tumor reaches an appropriate size, the animals will be randomized into 2 groups: a control group (treated with an isotype control PKD1 inhibitor) and treated with inhibitor PKD1 group. Monitoring the response to treatment will be objectified by measuring tumor volume. These first results allow us to define what 8 xenograft models overexpressing PKD1 sensitive and resistant to inhibitors of PKD1 to compare the molecular profiles. Samples will be delivered: • tumor for dry freezing and fixation in order to perform transcriptomic, proteomic and histological analysis • organs remote from the primary tumor (liver, lungs) for dry freezing dry to search micrometastases by qRT PCR quantifying the copy number of human genes strongly represented (5S rRNA) or exclusively in the genome represented human (Alu sequences). • serum ( 50 µL taken 2 times/week) for serum protein analysis and research of free circulating DNAs of human origin (5S rRNA or Alu ) These molecular analyzes allow us to identify predictive biomarkers of response to PKD1 inhibitor by comparing susceptible and resistant to the drug. Furthermore, genes/pathways involved in the mechanism of action of the inhibitor may be identified in the comparison of tumor before and after treatment with the drug.

PKD1 INHIBITORS:

PKD1 inhibitors will be provided by AB Science company. All molecules will display a higher selectivity of the one displayed by imatinib.

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