Note ABES Targeting the calcium-activated potassium channel KCa3.1 in pancreatic ductal adenocarcinoma Benjamin Soret Inhibition du canal potassique activé par le calcium KCa3.1 dans l'adénocarcinome canalaire pancréatique Cancer du pancréas KCa3.1 Microenvironnement tumoral Sphéroïdes Migration 3D Fibrose Pancreatic cancer KCa3.1 Tumor microenvironment Spheroids 3D Migration Fibrosis Pancréas Cancer -- Diagnostic Adénocarcinome canalaire pancréatique Chimiothérapie Canaux potassiques Inhibiteurs Micro-environnement tumoral Organoïdes Cancer -- Caractère envahissant Fibrose Thérapie moléculaire ciblée Cancer Modèles animaux L'adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC) est la forme de cancer du pancréas la plus courante et la plus agressive, représentant plus de 90 % des cas, avec un taux de survie à 5 ans de seulement 10 % à 12 %. En raison de sa progression précoce asymptomatique et de l'absence d'outils diagnostiques efficaces, le PDAC est souvent diagnostiqué à un stade avancé, où le cancer a déjà métastasé. Sa forte résistance aux thérapies conventionnelles complique également le traitement, soulignant le besoin urgent de stratégies novatrices.Le développement du PDAC est lié à la physiologie et au microenvironnement du pancréas exocrine. L'activation des cellules stellaires pancréatiques (PSCs) engendre un stroma fibreux dense qui contribue à la progression du cancer. Ce stroma desmoplastique interagit avec les cellules tumorales, immunitaires et endothéliales, créant un environnement hypoxique et peu vascularisé qui entrave l'efficacité des traitements.La recherche en oncologie se concentre de plus en plus sur le rôle des canaux ioniques dans le développement tumoral, les ayant identifiés comme des régulateurs essentiels dans divers cancers. En particulier, le canal potassique activé par le calcium KCa3.1 a suscité un intérêt accru en raison de son rôle dans le microenvironnement tumoral et son potentiel en tant que cible thérapeutique.KCa3.1 est impliqué dans des processus tels que la migration, l'invasion et la résistance à l'apoptose. De plus, son expression dans les PSCs le rend particulièrement pertinent dans le microenvironnement tumoral. Toutefois, les données concernant l'inhibition de KCa3.1 dans le PDAC restent limitées. Au vu de son expression à la fois dans les cellules cancéreuses et dans le microenvironnement tumoral, y compris dans les cellules immunitaires et endothéliales, il est complexe de prédire les effets de l'inhibition de KCa3.1 dans le PDAC. En outre, l'expression différentielle de KCa3.1 dans la membrane plasmique et dans la membrane interne mitochondriale des cellules suggère que cibler ces canaux dans des compartiments cellulaires spécifiques pourrait avoir des effets distincts.Bien que les études in vitro aient fourni des informations précieuses sur KCa3.1, les données in vivo sont insuffisantes. L'objectif de cette thèse est de contribuer à combler cette lacune. Nous avons réalisé une analyse qPCR d'échantillons de patients, révélant qu'une expression élevée de KCa3.1 était associée à un pronostic défavorable. Cela a conduit à l'exploration de l'efficacité thérapeutique de l'inhibition de KCa3.1 en utilisant TRAM-34 et la maurotoxine, en monothérapies et en combinaison avec la gemcitabine dans le modèle murin KPfC (Kraswt/LSL-G12D?Tp53fl/+?Pdx1-Cre) ainsi que dans une co-culture de sphéroïdes 3D incorporant des cellules cancéreuses pancréatiques et des PSCs.La maurotoxine a montré une efficacité supérieure à celle de TRAM-34 dans les deux modèles. In vivo, l'inhibition spécifique de KCa3.1 dans la membrane plasmique a entraîné une diminution de la taille des tumeurs sans induire de fibrose excessive. Le séquençage RNA des sphéroïdes KCa3.1-/- a révélé des altérations dans les voies liées à l'IFN-?/?, à la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) et à la régulation du point de contrôle G2-M. L'analyse des tissus KPfC a montré que l'inhibition de KCa3.1 était associée à une augmentation de la mort cellulaire et à une réduction de la EMT. In vitro, l'inhibition de KCa3.1 par la maurotoxine a entraîné une diminution de la capacité d'invasion et une augmentation de la mort cellulaire dans les sphéroïdes. Ces résultats soulignent le potentiel thérapeutique de KCa3.1 dans le traitement du PDAC ainsi que ses effets différentiels selon sa localisation subcellulaire : l'inhibition spécifique de la membrane plasmique a entravé la progression tumorale, tandis que l'inhibition par TRAM-34, affectant à la fois les canaux de la membrane plasmique et les canaux mitochondriaux, a produit des effets moins prononcés. Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is the most common and aggressive form of pancreatic cancer, accounting for over 90% of cases, with a poor 5-year relative survival rate of only 10% to 12%. Due to its asymptomatic early progression and the lack of effective diagnostic tools, PDAC is often diagnosed at advanced stages when metastasis has already occurred. Additionally, its high resistance to conventional therapies complicates treatment, highlighting the urgent need for novel strategies.The development of PDAC is intricately linked to the unique physiology and microenvironment of the exocrine pancreas. The activation of pancreatic stellate cells (PSCs) creates a dense fibrotic stroma that contributes to cancer progression. This desmoplastic stroma interacts with tumor, immune, and endothelial cells, resulting in a hypoxic and poorly vascularized environment that hinders treatment delivery.Research in oncology increasingly focuses on the role of ion channels in tumor development. Traditionally studied in excitable tissues, ion channels are now recognized as critical regulators in various cancers. Modulating these channels has shown potential for anticancer effects. Among these, potassium channels have garnered attention for their roles in the tumor microenvironment and their potential as therapeutic targets.Among these, the calcium-activated potassium channel KCa3.1 has emerged as an important regulator of cancer signaling pathways and as a prognostic biomarker in PDAC, influencing processes such as migration, invasion, and apoptosis resistance. Additionally, KCa3.1 is expressed in PSCs making it particularly relevant in the tumor microenvironment of PDAC. Despite its therapeutic potential, the data regarding KCa3.1 targeting in PDAC are limited. Given its expression in both cancer cells and tumor microenvironment—including in immune and endothelial cells—predicting the effects of targeting KCa3.1 in PDAC is complex. Moreover, the differential expression of KCa3.1 in the plasma membrane and in the mitochondrial inner membrane of PDAC cells suggests that targeting these channels in specific cellular compartments may present distinct effects.While in vitro studies provided valuable insights into the biological functions of KCa3.1, in vivo data were still lacking. It was the aim of my thesis to contribute to closing this gap. We conducted qPCR analysis of patient samples which showed that elevated KCa3.1 expression was associated with poorer survival outcomes. This led to an investigation of KCa3.1 inhibition using TRAM-34 and maurotoxin, both as monotherapies and in combination with gemcitabine. The KPfC (Kraswt/LSL-G12D?Tp53fl/+?Pdx1-Cre) mouse model was used, alongside a 3D spheroid co-culture that incorporates pancreatic cancer cells and PSCs.Maurotoxin exhibited superior efficacy compared to TRAM-34 in both models. In vivo, plasma membrane-specific KCa3.1 inhibition led to a decrease in tumor node size without inducing excessive fibrosis. RNA sequencing of KCa3.1 CRISPR knockout spheroids revealed alterations in pathways related to IFN-?/?, epithelial-mesenchymal transition (EMT), and G2-M checkpoint regulation. Subsequent analysis of the KPfC tissue indicated that KCa3.1 inhibition was associated with increased cell death and reduced EMT. In vitro, the inhibition of the plasma membrane KCa3.1 channel by maurotoxin resulted in decreased invasiveness and enhanced cell death in the 3D spheroid model. These results highlight the differential effects of KCa3.1 based on its subcellular localization; plasma membrane-specific inhibition reduced tumor invasiveness, while TRAM-34 that blocks both plasma membrane and mitochondrial channels yielded less pronounced effects.This research explores the intricate dynamics of KCa3.1 inhibition in PDAC and validates its potential as a promising therapeutic target for impairing cancer progression. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 6572140 https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDBSL/2024/2024ULILS118.pdf https://theses.hal.science/tel-05077530 https://theses.fr/2024ULILS118/abes https://theses.hal.science/tel-05077530 https://theses.hal.science/tel-05077530 https://theses.hal.science/tel-05077530 Soret Benjamin Soret 1996-01-27 FR 284976180 https://theses.fr/2024ULILS118 2024ULILS118 https://doi.org/10.70675/82f75518z24b6z4e99zbddbz8f97eac7d024 2024-12-16 Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie Université de Lille (2022-....) 259265152 Westfälische Wilhelms-Universität (Münster, Allemagne) MADS_ETABLISSEMENT_DE_COTUTELLE_1 026433052 Doctorat Docteur es non oui Lehen'kyi V'yacheslav MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 161694209 Schwab Albrecht MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 263366723 Prevarskaya Natalia MADS_PRESIDENT_DU_JURY 134007840 Fiorio Pla Alessandra MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 192214535 Pethö Zoltán MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 277474086 Cardone Rosa Angela MADS_RAPPORTEUR_1 266075061 Constantin Bruno MADS_RAPPORTEUR_2 087251248 École graduée Biologie-Santé (Lille ; 2000-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 147705126 PHYCELL - Laboratoire de physiologie cellulaire MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 406883 161594565 Deutsche Forschungsgemeinschaft MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_2 026444054 Université de Lille (2018-2021) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_3 223446556 ddc:570 Westfälische Wilhelms-Universität (Münster, Allemagne) Lehen'kyi V'yacheslav Schwab Albrecht Prevarskaya Natalia Fiorio Pla Alessandra Pethö Zoltán Cardone Rosa Angela Constantin Bruno École graduée Biologie-Santé (Lille ; 2000-....) PHYCELL - Laboratoire de physiologie cellulaire Deutsche Forschungsgemeinschaft Université de Lille (2018-2021) PDF 6572140