Description

La communication intercellulaire est essentielle à la progression tumorale, aux métastases et à la résistance aux traitements. Les cellules cancéreuses échangent des mitochondries via des nanotubes (TNT) et des vésicules extracellulaires (VE), favorisant leur résistance au stress, leur plasticité métabolique et leur survie. Les TNT, tunnels constitués de F-actine, assurent une continuité cytoplasmique directe entre cellules distantes et permettent l’échange d’organites. Les VE sont des vésicules membranaires non réplicatives libérées dans le milieu extracellulaire.
Malgré leurs différences, TNT et VE partagent des protéines organisatrices de membrane, comme les tétraspanines et les protéines avec une ancre glycosylphosphatidylinositol (GPI-AP). Les tétraspanines, regroupées dans des microdomaines enrichis (TEM), coordonnent l’adhésion et le remodelage de l’actine via les intégrines, les récepteurs de facteurs de croissance et la signalisation Rho GTPase. La tetraspanine CD9 stabilise les TNT et CD81 est essentielle à leur fonction. Les GPI-AP, ancrées au feuillet externe de la membrane plasmique, sont aussi présentes dans les TNT et associées aux domaines rafts. Le récepteur alpha du folate (FRα), est une GPI-AP surexprimée dans plusieurs cancers épithéliaux (sein, ovaire, poumon) qui favorise la survie tumorale.
Dans le cancer du sein triple négatif (TNBC), sous-type le plus agressif, la surexpression de FRα est associée à un mauvais pronostic. Le TNBC se caractérise par une forte prolifération, des métastases, des récidives fréquentes et une faible survie sans récidive, souvent liée à une transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). Les cellules MCF10A traitées au TGF-β se transdifférentient en cellules mésenchymateuses via l’EMT et sont donc un modèle de plasticité épithéliale. Les TNT ont récemment été identifiés comme la principale voie de transfert mitochondrial entre cellules mammaires saines et cancéreuses.
Cette thèse vise à déterminer si l’interaction entre tétraspanines et GPI-AP est nécessaire à la formation et à la fonction des TNT et/ou des VE pour permettre le transfert mitochondrial durant la plasticité épithéliale. L’étude portera sur des cellules MCF10A, des cellules MCF10A en EMT après une induction au TGF-β et des cellules de cancer du sein triple négatif (MDA-MB-231).
Objectif 1. Définir le rôle du transfert mitochondrial via TNT et VE dans l’homéostasie épithéliale et l’EMT. Par imagerie sur cellules vivantes ou super-résolution, nous quantifierons la dynamique et la directionnalité du transfert mitochondrial dans des monocouches et organoïdes en conditions homéostatiques, EMT ou cancéreuses. Des co-cultures de MCF10A avec MCF10A-TGF-β ou MDA-MB-231 seront réalisées. Les effets du transfert mitochondrial sur le métabolisme, la prolifération, la migration et la radio-résistance des cellules réceptrices seront évalués.
Objectif 2. Déterminer la contribution des tétraspanines et des GPI-AP à la biogenèse des TNT et VE. Le knockout de CD9 ou CD81 par CRISPR/Cas9 permettra d’analyser leur rôle dans le trafic des GPI-AP, la formation et la stabilité des TNT/VE et le flux mitochondrial. Inversement, l’invalidation de PIGK (indispensable à la synthèse des GPI-APs) évaluera l’impact de la perte des GPI-AP sur l’organisation des tétraspanines, la formation et la fonction des TNT/VE.
Objectif 3. Évaluer la pertinence physiologique des TNT et VE dans des cellules tumorales mammaires primaires de différents grades. Le rôle des tétraspanines et des GPI-AP dans la formation des TNT/VE, le transfert mitochondrial et ses conséquences fonctionnelles sera étudié dans des cellules primaires de patientes de différents grades
Ce projet permettra de comprendre comment les nanodomaines membranaires impliquant tétraspanines et GPI-AP coordonnent dynamique cytosquelettique et trafic mitochondrial via TNT et VE dans la biologie du cancer.

Compétences requises

Nous cherchons une ou un candidat ayant reçu une formation solide en biologie cellulaire et moléculaire, avec un intérêt marqué pour les mécanismes impliqués dans la biologie cellulaire des cancers. Elle ou il maîtrise les techniques de base en culture cellulaire, imagerie, biologie moléculaire et analyse quantitative des données, et dispose d'une capacité à interpréter des résultats expérimentaux de manière critique. Le candidat doit disposer de rigueur, d’autonomie, de curiosité scientifique et de persévérance, tout en étant capable de travailler en équipe. De bonnes compétences en communication écrite et orale, ainsi qu’un niveau d’anglais scientifique satisfaisant, sont également attendus pour évoluer dans un contexte de recherche international.

Bibliographie

1. Hanahan, D. & Weinberg, R. A. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell 144, 646–674 (2011).
2. Quail, D. F. & Joyce, J. A. Microenvironmental regulation of tumor progression and metastasis. Nat. Med. 19, 1423–1437 (2013).
3. Spees, J. L. et al. Mitochondrial transfer between cells can rescue aerobic respiration. Proc. Natl Acad. Sci. USA 103, 1283–1288 (2006).
4. Pasquier, J. et al. Preferential transfer of mitochondria from endothelial to cancer cells through tunneling nanotubes. J. Transl. Med. 11, 94 (2013).
5. Dong, L. F. et al. Horizontal transfer of whole mitochondria restores tumorigenic potential in mitochondrial DNA-deficient cancer cells. eLife 6, e22187 (2017).
6. Caicedo, A. et al. Mitochondrial transfer from stromal to cancer cells. Cancer Res. 75, 534–543 (2015).
7. Rustom, A. et al. Nanotubular highways for intercellular organelle transport. Science 303, 1007–1010 (2004).
8. Yáñez-Mó, M. et al. Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions. J. Extracell. Vesicles 4, 27066 (2015).
9. Hemler, M. E. Tetraspanin functions and associated microdomains. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6, 801–811 (2005).
10. Charrin, S. et al. The tetraspanin web: organization and function. Biochem. J. 420, 133–154 (2014).
11. Termini, C. M. & Gillette, J. M. Tetraspanins function as regulators of cellular signaling. Front. Cell Dev. Biol. 5, 34 (2017).
12. Nazarenko, I. et al. Cell surface tetraspanin CD9 mediates intercellular interactions and vesicle formation. J. Cell Biol. 189, 115–130 (2010).
13. Notario Manzano, R. et al. Proteomic landscape of tunneling nanotubes reveals CD9 and CD81 tetraspanins as key regulators. eLife 13, RP99172 (2024).
14. Paulick, M. G. & Bertozzi, C. R. The glycosylphosphatidylinositol anchor: a complex membrane-anchoring structure. Biochemistry 47, 6991–7000 (2008).
15. O’Shannessy, D. J. et al. Folate receptor alpha expression in solid tumors. Oncotarget 3, 414–425 (2012).
16. Necela, B. M. et al. Folate receptor-α expression in triple-negative breast cancer. Breast Cancer Res. Treat. 150, 325–334 (2015).
17. Lehmann, B. D. et al. Identification of human triple-negative breast cancer subtypes. J. Clin. Invest. 121, 2750–2767 (2011).
18. Miettinen, P. J. et al. TGF-β induces epithelial–mesenchymal transition in mammary epithelial cells. J. Cell Biol. 127, 2021–2036 (1994).
19. Lampinen, R. et al. Neuron–astrocyte transmitophagy is altered in Alzheimer’s disease. Neurobiol. Dis. 170, 105753 (2022).
20. Hayakawa, K. et al. Transfer of mitochondria from astrocytes to neurons after stroke. Nature 535, 551–555 (2016).
21. Hekmatshoar, Y., Nakhle, J., Galloni, M. & Vignais, M. L. The role of metabolism and tunneling nanotube-mediated intercellular mitochondria exchange in cancer drug resistance. Biochem. J. 475, 2305–2328 (2018).
22. Osswald, M. et al. Brain tumour cells interconnect to a functional and resistant network. Nature 528, 93–98 (2015).
23. Pinto, G. et al. Patient-derived glioblastoma stem cells transfer mitochondria through tunneling nanotubes in tumor organoids. Biochem. J. 478, 21–39 (2021).
24. Ikeda, H. et al. Immune evasion through mitochondrial transfer in the tumour microenvironment. Nature 638, 225–236 (2025).
25. Baldwin, J. G. et al. Intercellular nanotube-mediated mitochondrial transfer enhances T cell metabolic fitness and antitumor efficacy. Cell 187, 6614–6630.e21 (2024).
26. Bjerring, J.S., Khodour, Y., Peterson, E.A., Sachs, P.C. and Bruno, R.D. (2025), Intercellular mitochondrial transfer contributes to microenvironmental redirection of cancer cell fate. FEBS J, 292: 2306-2322. https://doi.org/10.1111/febs.70002

Mots clés

transfert mitochondrie, tetraspanin, GPI-APs, TNT, EMT, Cancer