Etude du rôle de la perte d'ORAI3 dans la transdifférenciation neuroendocrine du cancer de la prostate – AURORA

L’objectif de cette approche est de mieux comprendre le rôle de la protéine ORAI3 dans les cellules et d’identifier de nouvelles pistes pour agir sur son fonctionnement. Pour cela, nous avons combiné plusieurs technologies complémentaires. La première, appelée CRISPR-Cas9, permet de désactiver de manière ciblée le gène qui produit ORAI3. En comparant des cellules avec ou sans ORAI3, nous pouvons ainsi déterminer les conséquences de sa perte et identifier les mécanismes cellulaires qui en dépendent. Nous avons ensuite utilisé la protéomique quantitative, basée sur la spectrométrie de masse, pour mesurer de façon globale les protéines présentes dans les cellules et détecter celles dont la quantité ou l’activité change lorsque ORAI3 est inactivée. Cette approche permet d’obtenir une véritable « photographie » de l’état des cellules et de repérer les voies biologiques potentiellement impliquées. En parallèle, grâce à des techniques de marquage de proximité, nous avons pu identifier les protéines qui se trouvent au voisinage immédiat d’ORAI3. Ces partenaires, jusqu’ici inconnus, pourraient expliquer comment ORAI3 agit au sein de la cellule et contribuer à ses fonctions biologiques. Le développement et la combinaison de ces nouvelles approches technologiques ont ainsi permis de construire une vision plus complète de l’environnement moléculaire d’ORAI3. Enfin, ces résultats ouvrent la voie au repositionnement thérapeutique : plutôt que de développer nécessairement un nouveau médicament, il s’agit d’évaluer si des molécules déjà connues et utilisées dans d’autres contextes pourraient agir sur les mécanismes identifiés au cours du projet. Cette stratégie pourrait ainsi accélérer le passage des découvertes fondamentales vers de nouvelles applications thérapeutiques, en fournissant des pistes concrètes pour cibler ORAI3 ou les mécanismes qui lui sont associés.

Nous avons décrypté les mécanismes cellulaires régulés par ORAI3 grâce à la mise en évidence d’une nouvelle localisation dans la cellule. En effet il est connu que la protéine ORAI3 forme (en association avec ORAI1) des canaux calciques à la membrane plasmique des cellules. Dans une précédente étude l’équipe avait montré que le calcium qui entre dans la cellule par ces canaux, régule de nombreux processus tels que la prolifération, ou la résistance au traitement.

Nous avons ici découvert une nouvelle fonction de cette protéine. En effet, quand ORAI3 est perdu, le métabolisme énergétique s’emballe et active une cascade d’événements qui conduit au changement de phénotype de la cellule et l’acquisition d’un phénotype neuroendocrine. Cette hyperactivité métabolique a été ciblée avec succès en laboratoire, en utilisant des lignées cellulaires et des cellules tumorales directement issues de patients, qui ont été traités avec des molécules ciblant le métabolisme mitochondrial.

Au cours de nos études pré-cliniques nous avons utilisé une molécule aujourd’hui utilisée en clinique pour d’autre cancers solides ce qui ouvre la possibilité à un repositionnement thérapeutique dans le cadre des cancers de la prostate de type neuroendocrine. Dans ce contexte un essai préclinique chez l’homme est actuellement à l’étude pour permettre très prochainement la prise en charge de patient actuellement en impasse thérapeutique.

Le calcium est un second messager impliqué dans différentes voies de signalisation intracellulaires régulant la prolifération, l’apoptose, la sécrétion ou encore la migration. Ces signalisations calciques nécessitent notamment une régulation fine des échanges d’ions calcium entre le milieu extracellulaire et le cytosol assurée par des canaux calciques de la membrane plasmique. Différents types de perturbations peuvent néanmoins affecter le rôle physiologique de ces canaux. En effet depuis 15 ans, des chercheurs ont identifié des canaux ioniques participant à la progression tumorale. Le cancer de la prostate (CaP) est la tumeur maligne humaine non cutanée la plus courante et la troisième en termes de mortalité chez les hommes(OMS 2021). Les thérapies ciblant les androgènes (anti-ADT) représentent les premières options de traitement des CaP localisés, avec la chirurgie et la radiothérapie. La très grande majorité des CaP deviennent après une thérapie anti-ADT, résistants à la castration et 20% d'entre eux évolue vers un phénotype neuroendocrine (CaP-NE). Le taux de survie des patients NE est faible (30 %), avec une survie médiane de 9 à 36 mois et peu d'options de traitements. Des analyses bio-informatiques de données publiques de patients CaP-NE ont révélé sa signature moléculaire. De manière surprenante, nous avons observé la régulation négative d'un gène codant pour un canal calcique : ORAI3. Un résultat inattendu car nous avons montré que ORAI3 est surexprimé dans le CaP avancé et participe à la prolifération des cellules tumorales et la résistance à l'apoptose (Dubois et al., 2014). Je propose d’étudier le rôle de la perte d’ORAI3 dans la transdifferenciation NE et dans l’acquisition de propriétés métastatiques. Pour ce faire des approches Omics seront mises en place en utilisant des modèles in vitro et in vivo afin d’identifier les mécanismes médiés par ORAI3 et ainsi proposer de nouvelles stratégies de traitements combinées contre ces formes agressives du CaP.