L’activité de HSF1 définie par le rapport HOP / CHIP est corrélée à la sensibilité à l’inhibition de HSP90

Une autre approche pour mesurer l’activité de transcription de HSF1 a également été réalisée par qPCR pour analyser les niveaux d’ARNm des Co-chaperons HOP (codés par STIP1) et CHIP (codés par STUB1) dans des conditions de stress et de non stress (figure

26). HOP (HSP Organizing Protein) est un Co-chaperon aidant à former un complexe entre

HSP70 et HSP90, Tandis que CHIP (Carboxyl-terminus of HSP70-Interacting Protein) est une ubiquitine ligase E3 qui régule l’ubiquitination et la dégradation protéique ultérieure des clients chaperons et des protéines liées à la tumeur. Bien que ces deux protéines fassent partie d'un complexe chaperon avec HSP70 et HSP90, le gène codant pour HOP contient un élément de choc thermique (HSE) consensuel et est étroitement régulé par HSF1, tandis que le gène codant pour CHIP ne contient pas d'élément HSE et est indépendant du HSF1 [132] [133].

Ainsi, le rapport des niveaux d'ARNm codant pour HOP et CHIP devrait refléter l'activité de transcription de HSF1. De plus, contrairement à d'autres gènes codant pour les principaux chaperons régulés par HSF1 (Hsp70, Hsp90, Hsp40, etc.), HOP est présent sous forme de gène à copie unique et peut donc servir de marqueur plus précis de l'activité de transcription de HSF1. Les résultats montrent que l’activité HSF1 basale définie par le rapport HOP / CHIP dans les cellules non stressées est négativement lié avec les valeurs de IC20 des lignées cellulaires traitées pendent 72h par les inhibiteurs de HSP90, avec des coefficients de corrélation de 0,707 pour NVPAUY922 (p = 0,0178), 0,602 pour BIIB021 (p = 0,0402) et -0,5296 pour AT13387 (p = 0,0637)

Figure 26: Corrélation de l'activité basale de HSF1 caractérisée par le rapport HOP / CHIP avec la sensibilité aux inhibiteurs de HSP90.

(A)(C) Activité de HSF1 exprimée par le rapport entre le HOP Co-chaperon régulé par HSF1 et le CHIP Co-chaperon indépendant de HSF1 en corrélation avec IC20 (nM) des inhibiteurs de HSP90 indiqués. (A) NVP-AUY922 (r = -0,707; p = 0,0178), (B) BIIB021 (r = -0,602; p = 0,0402) et (C) AT13387 (r = -0,530; p = 0,0637). (D) nombre de copies d'ARNm des gènes analysés par réaction.

Pour confirmer ces résultats, nous avons également effectué une analyse par qPCR des isoformes de HSP70 régulées par HSF1 et caractérisé par une activité basale de HSF1 dans des cellules non stressées par le rapport ARNm HSP70 / CHIP (figure 26D). Conformément aux résultats précédents, les activités basales de HSF1 définies par le rapport HSP70 / CHIP sont également en corrélation négative avec les valeurs IC20 des lignées cellulaires du cancer du sein par rapport aux inhibiteurs de HSP90, avec des coefficients de corrélation de -0,7111 pour NVP-AUY922 (p = 0,0171), 0,6597 pour BIIB021 (p = 0,0265) et -0,591 pour AT13387

À titre de vérification indépendante, les chercheurs ont extrait les données sur l'ARN-Seq de 675 lignées de cellules cancéreuses [134]. Ils ont récupéré les niveaux de chaperons régulés par HSF1 pour les lignées de cancer du sein étudiées et les avons comparés à la sensibilité relative. Ces données ont montré un schéma similaire à celui de nos données de RT-PCR, avec un rapport élevé d'ARNm HSP70/CHIP inductible montrant une corrélation inverse (-0,9429 ; p = 0,00480) avec la survie cellulaire. De même, les rapports Grp78, HSP60 et HSP110/CHIP ont montré des corrélations de -0,8286, p = 0,0416 ; -0,7714, p = 0,0724 ; et -0,8286, p = 0,0416, respectivement.

4. Discussion

Les inhibiteurs de HSP90 se sont révélés prometteurs pour le traitement du cancer et leur efficacité fait actuellement l’objet d’essais cliniques. L'inhibition de HSP90 montre une sélectivité élevée pour les cellules cancéreuses, avec des effets secondaires minimes sur les tissus normaux. À ce jour, il est clair que certains patients en retirent des bénéfices, d’autres non, un problème illustré par une démonstration des effets de plateau dans certaines lignées cellulaires - les patients atteints de ces types de tumeurs n’auront probablement aucun bénéfice. Il existe donc un besoin de biomarqueurs prédictifs, mais le seul indicateur fort de la réponse dans une série d'essais de phase I / II semble être ErbB2, alors que les autres marqueurs, notamment HSP90, HSP70, EGFR et les récepteurs aux stéroïdes, n'étaient pas prédictifs. Cela contraste avec les observations selon lesquelles les cancers du sein triples négatifs (dépourvus d'ErbB2) pourraient donner une bonne réponse aux inhibiteurs de HSP90. Dans nos données, bien que dérivées d'un nombre limité de lignées cellulaires, l'amplification de ErbB2 n'a également montré aucune association avec la sensibilité à trois inhibiteurs différents de HSP90. Alors que ErbB2 peut être une cible pour l'inhibition de HSP90, il existe d'autres facteurs importants qui influencent la sensibilité.

L'inhibition de HSP90 conduit à l'activation de HSF1 et à son tour à une expression accrue des chaperons et Co-chaperons inductibles par HSF1, qui compensent l'effet des inhibiteurs de HSP90. Des données récentes ont démontré que les cancers peuvent être divisés en deux groupes en fonction de leur « épichaperome », un chaperome plus complexe indiquant une sensibilité à l'inhibition de HSP90. Ces données ont été interprétées comme

indiquant que la complexité du chaperome est un indicateur de la dépendance des cellules tumorales vis-à-vis de HSP90. Renversant cette idée, nous avons donc émis l’hypothèse que la complexité de l’épichaperome serait elle-même déterminée par le régulateur principal du chaperome, HSF1. En effet, les résultats indiquent que les cellules ayant une activité de transcription basale élevée de HSF1 sont plus sensibles aux inhibiteurs de HSP90. Cette activité a été mesurée à la fois par une modification post-traductionnelle activante connue (phosphorylation de Ser326) et par activation de la transcription de deux gènes cibles chaperon / Co-chaperon en aval par rapport à un gène Co-chaperon cible non-HSF1.

Les données indiquent donc que la perturbation relative du stress protéotoxique endogène diffère selon les cancers et se reflète dans l'activité basale de HSF1, un des principaux régulateurs de l'expression du chaperon. L'introduction d'un stress protéotoxique externe supplémentaire par inhibition de HSP90 entraîne ensuite une demande supplémentaire d'activités de chaperon qui doit être satisfaite par une activité de transcription accrue de HSF1. Contrairement aux cellules ayant une faible activité basale de HSF1, les cellules qui possèdent déjà des taux élevés de HSF1 actif ont une capacité plus limitée d'activer davantage HSF1 et sont incapables de répondre proportionnellement. Cette hypothèse est étayée par la découverte que les lignées cellulaires les plus résistantes (avec une activité de HSF1 endogène faible et donc une plus grande capacité de réponse à l'inhibition de HSP90) deviennent plus sensibles à l'inhibition de HSP90 lors d'une exposition préalable à une augmentation de la température. Il est également possible que la sensibilité différentielle à l'inhibition de HSP90 reflète la quantité d'inhibiteur qui s'accumule dans les différentes lignées cellulaires. Cependant, l'affinité de HSP90 pour ses inhibiteurs et leur accumulation dans les cellules dépendent de l'activité de HSP90, elle-même régulée par un stress protéotoxique. Ainsi, les variations des niveaux d'inhibiteur de HSP90 intracellulaire et de HSF1 sont susceptibles d'être corrélées les unes aux autres.

En conclusion, les données montrent que l’évaluation du stress protéotoxique endogène, mesurée par l’activité de HSF1 endogène, sert de marqueur de la sensibilité des cellules cancéreuses à l’inhibition de HSP90. Les données sont similaires à d’autres données récentes analysant la complexité d’un chaperome en tant que biomarqueur prédictif et suggérant que

HSF1 pourrait fournir un marqueur plus généralisé que l’analyse d’événements oncogéniques à facteurs spécifiques (tels que ErB2, p53, BRAF, EGFR, ALK). Dans les tumeurs des patients, où d'autres facteurs sont susceptibles d'avoir des effets de confusion, notamment grâce à un biomarqueur prédictif relativement simple, rapide et économique pour les patients cancéreux qui bénéficieront le plus des inhibiteurs de HSP90 thérapie.