Développement d'un modèle tridimensionnel pour la découverte de médicaments épigénétiques contre le cancer du poumon

Développement d'un modèle tridimensionnel pour la découverte de médicaments épigénétiques contre le cancer du poumon

Informations sur le document

Auteur

Gabrielle Mc Innes

École

Université de Montréal

Spécialité Pharmacologie
Année de publication 2019
Type de document Mémoire
Langue French
Nombre de pages 123
Format | PDF
Taille 4.48 MB
  • épigénétique
  • cancer du poumon
  • criblage à haut débit

Résumé

I.Epigénétique

L'épigénétique se réfère aux changements dans l'expression des gènes qui ne sont pas causés par des altérations de la séquence d'ADN. Ces changements peuvent être hérités par les cellules filles et peuvent avoir un impact significatif sur la biologie des cellules.

1. Épigénétique

L'épigénétique fait référence aux changements dans l'expression des gènes sans modification de la séquence d'ADN. Ces changements sont héritables et peuvent être influencés par des facteurs environnementaux. L'épigénétique joue un rôle crucial dans le développement embryonnaire, le fonctionnement cellulaire et le développement de maladies telles que le cancer.

1.1 Méthylation de l ADN

La méthylation de l'ADN est une modification épigénétique qui implique l'ajout d'un groupe méthyle à la cytosine dans les régions CpG. La méthylation de l'ADN peut réprimer l'expression des gènes en bloquant l'accès des facteurs de transcription à l'ADN.

1.2 Modifications post traductionnelles des histones

Les modifications post-traductionnelles des histones sont des changements chimiques qui modifient l'état de condensation de la chromatine et l'accessibilité de l'ADN. L'acétylation et la méthylation des histones sont deux modifications courantes qui peuvent activer ou réprimer l'expression des gènes.

1.2 Modifications post traductionnelles des histones

Les modifications post-traductionnelles des histones sont des changements chimiques qui modifient l'état de condensation de la chromatine et l'accessibilité de l'ADN. L'acétylation et la méthylation des histones sont deux modifications courantes qui peuvent activer ou réprimer l'expression des gènes.

1.3 Dérégulation de l épigénétique en cancer

Les dérégulations épigénétiques sont courantes dans le cancer et peuvent contribuer à l'initiation et à la progression tumorales. La méthylation aberrante de l'ADN, les modifications des histones et la dysrégulation des enzymes épigénétiques sont des événements常见的 dans le cancer.

1.4 Les médicaments épigénétiques

Les médicaments épigénétiques sont une classe de médicaments qui ciblent les enzymes épigénétiques ou les voies de signalisation. Ces médicaments peuvent inverser les dérégulations épigénétiques dans le cancer et restaurer l'expression normale des gènes.

II.Modifications épigénétiques

Les modifications épigénétiques comprennent la méthylation de l'ADN, les modifications post-traductionnelles des histones (acétylation, méthylation, phosphorylation), et les variantes d'histones.

1. Méthylation de l ADN

La méthylation de l’ADN est une modification épigénétique qui joue un rôle clé dans la régulation de l’expression génique. Dans le cancer, la méthylation aberrante de l’ADN peut entraîner la répression de gènes suppresseurs de tumeurs et l’activation d’oncogènes, contribuant ainsi au développement et à la progression du cancer.

2. Modifications post traductionnelles des histones

Les modifications post-traductionnelles des histones sont des modifications chimiques qui peuvent modifier la structure de la chromatine et affecter l’expression génique. Ces modifications peuvent inclure l’acétylation, la méthylation, la phosphorylation et l’ubiquitination.

2.1 Acétylation des histones

L’acétylation des histones est une modification épigénétique qui entraîne le relâchement de la chromatine et une augmentation de l’expression génique. Dans le cancer, la dérégulation de l’acétylation des histones peut entraîner des altérations de l’expression génique qui favorisent la croissance et la progression tumorales.

2.2 Méthylation des histones

La méthylation des histones est une modification épigénétique qui peut entraîner à la fois l’activation et la répression de l’expression génique, selon le résidu d’histone modifié. Dans le cancer, la dérégulation de la méthylation des histones peut entraîner des modifications de l’expression génique qui favorisent la croissance et la progression tumorales.

III.Mécanismes épigénétiques en cancer

Les dérégulations épigénétiques sont courantes dans le cancer et peuvent contribuer à l'initiation, à la progression et à la résistance au traitement.

IV.Médicaments épigénétiques

Les médicaments épigénétiques ciblent les enzymes responsables des modifications épigénétiques et sont utilisés dans le traitement de certains cancers.

1. Médicaments non spécifiques

Les inhibiteurs de DNMT s’opposent à la méthyltransférase de l’ADN et rétablissent l’expression génique normale. Ces molécules sont efficaces contre les hémopathies malignes. Les inhibiteurs de HDAC ont pour cible les désacétylases d’histones et permettent l’acétylation des histones et l’accès à l’ADN par la machinerie transcriptionnelle. Ces molécules sont utilisées contre les hémopathies malignes et les tumeurs solides. Les médicaments qui interagissent avec les enzymes qui transmettent le signal épigénétique perturbent les voies de signalisation et la machinerie transcriptionnelle.

2. Médicaments spécifiques

Ces molécules ciblent des protéines spécifiques impliquées dans la régulation épigénétique. Les inhibiteurs de lysines méthylases et déméthylases, ainsi que les inhibiteurs d’arginines méthylases ont montré des activités anti-cancérogènes. Les molécules qui ciblent les variantes d’histones sont en développement.

3. Combinaisons de médicaments épigénétiques

Les associations de médicaments épigénétiques permettent d’augmenter l’efficacité et de réduire les effets secondaires.

V.Cancer du poumon

Le cancer du poumon est la principale cause de décès par cancer dans le monde. Les adénocarcinomes sont le type le plus courant de cancer du poumon non à petites cellules.

1. Cancer du poumon non à petites cellules CPNPC

Le cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC) est le type de cancer du poumon le plus répandu, représentant environ 85 % des cas. Les CPNPC sont caractérisés par une croissance et une propagation lentes, ce qui les rend souvent difficiles à diagnostiquer à un stade précoce.

2. Traitement des adénocarcinomes

Les adénocarcinomes sont le type de CPNPC le plus courant. Ils se développent à partir des cellules glandulaires qui tapissent les voies respiratoires. Le traitement des adénocarcinomes dépend du stade de la maladie et de la santé globale du patient. Les options de traitement comprennent la chirurgie, la chimiothérapie, la radiothérapie et l'immunothérapie.

3. Dérégulation épigénétique des CPNPC

La dérégulation épigénétique est une modification de l'expression des gènes qui n'implique pas de changement dans la séquence d'ADN. Elle joue un rôle clé dans le développement et la progression du CPNPC. L'hyperméthylation de l'ADN et les modifications post-traductionnelles des histones sont des altérations épigénétiques courantes observées dans le CPNPC.

VI.Limitations des modèles 2D in vitro

Les modèles cellulaires bidimensionnels (2D) utilisés dans la recherche sur le cancer ont des limitations, car ils ne reflètent pas complètement les conditions physiologiques des tumeurs in vivo.

1. Le microenvironnement

Les cellules cultivées en 2D ne peuvent pas interagir avec leur microenvironnement, ce qui modifie leur comportement et leur réponse aux médicaments.

2. Le métabolisme

Les cellules cultivées en 2D ont un métabolisme différent de celui des cellules tumorales in vivo, ce qui peut affecter leur réponse aux médicaments.

3. Croissance rapide et isolée

Les cellules cultivées en 2D se divisent rapidement et sont isolées les unes des autres, ce qui ne reflète pas la croissance tumorale in vivo.

4. Disponibilité des nutriments

Les cellules cultivées en 2D ont accès à des nutriments illimités, ce qui ne reflète pas l'environnement tumoral in vivo.

5. Altération génétique et du transcriptome

Les cellules cultivées en 2D peuvent subir des altérations génétiques et transcriptionnelles au fil du temps, ce qui modifie leur comportement et leur réponse aux médicaments.

VII.Modèle de culture 3D

Un modèle de culture tridimensionnel (3D) a été développé pour surmonter les limites des modèles 2D et mieux représenter la complexité des tumeurs in vivo.

VIII.Changements épigénétiques dans les sphéroïdes 3D

Les cellules cultivées en sphéroïdes 3D subissent des changements épigénétiques significatifs par rapport aux cellules cultivées en monocouche 2D. Ces changements comprennent une diminution de l'expression des complexes KAT3A/KAT3B et BRG1 et une augmentation de l'expression de HDAC6.

IX.Sensibilité aux médicaments épigénétiques dans les sphéroïdes 3D

Les sphéroïdes 3D présentent une sensibilité accrue à l'inhibition des PRMT de type I, qui est corrélée à une augmentation de la méthylation des arginines dans les sphéroïdes.

X.Avantages du modèle 3D

Le modèle 3D améliore notre compréhension de la biologie tumorale et des processus de découverte de médicaments, ce qui pourrait pallier le faible taux de réussite associé aux modèles 2D classiques.