Mécanismes de la résistance intrinsèque à l'apoptose induite par TRAIL chez les cellules de cancer ovarien

Abstract

Le cancer épithélial ovarien (CEO) est la principale cause de décès parmi les cancers gynécologiques. La majorité des patientes sont diagnostiquées à un stade tardif de la maladie. La survie de ces patientes est limitée à cause de la récurrence de la maladie devenue résistante à la chimiothérapie. Le développement de nouveaux agents thérapeutiques pour le traitement de ce cancer est ainsi une priorité importante dans le domaine afin d'améliorer le taux de survie. La cytokine TRAIL ("TNF-related apoptosisinducing ligand") est un nouvel agent prometteur pour le traitement du cancer, incluant le cancer ovarien, car il a la capacité unique de déclencher l'apoptose dans les cellules cancéreuses et d'épargner les cellules normales. Précédemment, notre laboratoire a montré qu'un nombre significatif de lignées cellulaires dérivées de cancer ovarien et de cellules provenant de cultures primaires de cancer ovarien sont intrinsèquement résistantes à l'apoptose induite par le TRAIL. Les mécanismes menant à la résistance intrinsèque sont largement inconnus. Les cellules résistantes au TRAIL montrent souvent une activation accrue de la voie de survie PBK/ Akt. En se basant sur les observations que les ascites provenant de cancer ovarien induisent une activation de la voie PBK/ Akt chez les cellules de cancer ovarien sensibles au TRAIL, résultant en une inhibition de l'apoptose produite par le TRAIL, nous proposons l'hypothèse que l'activation de la voie PBK/Akt dans les cellules CEO joue un rôle important dans la résistance intrinsèque à l'apoptose induite par le TRAIL. Les objectifs de mon projet sont de démontrer qu' Akt est impliqué dans la régulation de l'apoptose induite par le TRAIL dans les cellules CEO et de déterminer les mécanismes par lesquels Akt contribue à la résistance au TRAIL. Nous avons démontré que l'activation d'Akt réduit la sensibilité des cellules CEO au TRAIL. Les cellules résistantes au TRAIL furent sensibilisées à l'apoptose induite par le TRAIL via traitement avec des inhibiteurs de la voie PBK ou Akt. L'inhibition de la voie PBK/Akt n'a pas interférée avec le recrutement et l'activation du pro-caspase-8 au DISC (death-inducing signaling complex). Parallèlement, une surexpression stable d' Aktl dans les cellules sensibles au TRAIL a résulté en une certaine résistance au TRAIL. Malgré le fait que la pro-caspase-8 était recrutée et activée au DISC dans les lignées cellulaires résistantes et sensibles, le clivage de Bid par la caspase-8 apparaissait seulement dans les lignées sensibles au TRAIL. L'activation d' Akt dans les cellules sensibles au TRAIL a inhibé le clivage de Bid induit par TRAIL. De plus, l'expression de Bid fût diminuée par l'activation d' Akt. La déplétion de Bid par siRNA dans les cellules de CEO sensibles au TRAIL fût associée à une baisse de l'apoptose médiée par TRAIL et une surexpression de Bid dans les cellules résistantes au TRAIL résultât en une hausse de l'apoptose médiée par TRAIL. Dans leur ensemble, ces résultats suggèrent qu' Akt est un facteur critique pour la résistance intrinsèque chez les cellules CEO et qu'un mécanisme important par lequel l'activation d' Akt contribue à la résistance au TRAIL, est la régulation de l'expression de la protéine pro-apoptotique Bid. Suite à ces données, nous spéculons que l'activation d' Akt pourrait être un biomarqueur potentiel pour prédire la réponse des patientes à une thérapie basée sur TRAIL et que l'inhibition de la voie PI3K/Akt pourrait devenir une des stratégies pour surmonter la résistance à TRAIL dans le cancer ovarien.

Abstract: EOC (epithelial ovarian cancer) is a leading cause of death from gynecological cancers. The majority of the patients with EOC are diagnosed at a late stage. The survival of these patients is limited due to recurrence of chemotherapy resistant disease. Therefore, the development of novel therapeutic agents for the treatment of EOC is urgently needed and it is a high priority in the field. TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) is a promising novel agent for the treatment of cancer, including EOC, because of its unique ability to trigger apoptosis in cancer cells and spare normal cells. Our laboratory has previously shown that a significant number of EOC cell lines and primary EOC samples are intrinsically resistant to TRAIL-induced apoptosis. The mechanisms leading to intrinsic resistance are largely unknown. TRAIL-resistant cells often display increased activation of the pro-survival PI3K/Akt pathway. Based on our observations that EOC ascites induced activation of the PI3K/Akt pathway in TRAIL-sensitive EOC cells which resulted in inhibition of the TRAIL-mediated apoptosis, we hypothesized that activation of the pro-survival PI3K/Akt pathway in EOC cells plays an important role in the resistance to TRAIL-induced apoptosis. The objectives of my project were to demonstrate that Akt is implicated in the regulation of TRAIL-induced apoptosis in EOC cells and to investigate the mechanisms by which Akt contributes to TRAIL resistance. We report that Akt activation reduces the sensitivity of ovarian cancer cells to TRAIL. TRAIL-resistant cells were sensitized to TRAIL-induced apoptosis by treatment with P13K or Akt inhibitors but inhibition of PI3K/Akt signaling pathway did not interfere with the recruitment and processing of the pro-caspase-8 to the death-inducing signaling complex (DISC). Conversely, overexpression of Akt1 in TRAIL-sensitive cells promoted resistance to TRAIL. Despite the fact that TRAIL-induced caspase-8 activation was observed in both TRAIL-sensitive and -resistant cell lines, Bid cleavage occurred only in TRAIL-sensitive cells. Akt activation in TRAIL-sensitive cells inhibited TRAIL-induced Bid cleavage. Furthermore, Bid expression was downregulated by Akt activation. Depletion of Bid by siRNA in TRAIL-sensitive EOC cells was associated with a decrease in TRAIL-mediated apoptosis and Bid overexpression in TRAIL-resistant cells resulted in increased TRAIL-mediated apoptosis. Altogether, these results suggest that Akt is a critical factor for mediating intrinsic TRAIL resistance among EOC cells and that an important mechanism by which Akt activation contributes to TRAIL resistance is by regulating the expression of pro-apoptotic protein Bid. Given these data, we speculate that Akt activation may be a potential biomarker to predict patient's response to TRAIL therapy and that the inhibition of the PI3K/Akt pathway can become one of the strategies to overcome resistance to TRAIL therapy in ovarian cancer.