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Le cisplatine est l'agent chimiothérapeutique le plus largement utilisé pour le traitement de la majorité des tumeurs solides, et la résistance des cellules néoplasiques à ce composé cytotoxique pose un problème majeur en oncologie clinique. Ici, nous avons exploré les vulnérabilités métaboliques potentielles de lignées cellulaires du cancer du poumon non à petites cellules résistantes au cisplatine. Il s’est avéré que les clones résistants au cisplatine (Cis-R) étaient plus sensibles à la mort induite par la privation nutritionnelle in vitro et in vivo en comparaison à leurs contrôles parentaux sensibles au cisplatine (Cis-S). La susceptibilité des cellules Cis-R à la privation nutritionnelle pourrait s'expliquer par une dépendance particulièrement forte vis-à-vis de la glutamine. La déplétion en glutamine était suffisante pour restaurer la sensibilité au cisplatine des clones initialement résistants, et la supplémentation en glutamine a permis le sauvetage des clones Cis-R de la mort induite par la privation nutritionnelle. Les analyses du métabolome par spectrométrie de masse et les interventions spécifiques sur le métabolisme de la glutamine ont révélé que, dans les cellules Cis-R, la glutamine est surtout nécessaire pour la biosynthèse des nucléotides plutôt que pour les réactions anaplérotiques, bioénergétiques ou redox. En conséquence, les cancers Cis-R sont devenus extrêmement sensibles au traitement par des antimétabolites ciblant le métabolisme des nucléosides. / Cisplatin is the most widely used chemotherapeutic agent, and resistance of neoplastic cells against this cytoxicant pose a major problem in clinical oncology. Here, we explored potential metabolic vulnerabilities of cisplatin-resistant non-small cell lung cancer and ovarian cancer cell lines. Cisplatin resistant clones were more sensitive to killing by nutrient deprivation in vitro and in vivo than their parental cisplatin-sensitive controls. The susceptibility of cisplatin-resistant cells to starvation could be explained by a particularly strong dependence on glutamine. Glutamine depletion was sufficient to restore cisplatin responses of initially cisplatin-resistant clones, and glutamine supplementation rescued cisplatin resistant clones from starvation-induced death. Mass spectrometric metabolomics and specific interventions on glutamine metabolism revealed that, in cisplatin-resistant cells, glutamine is mostly required for nucleotide biosynthesis rather than for anaplerotic, bioenergetic or redox reactions. As a result, cisplatin-resistant cancers became exquisitely sensitive to treatment with antimetabolites that target nucleoside metabolism.

En 1940, le biochimiste anglais Donald Woods propose une explication du mode d'action des nouveaux sulfamides antibactériens : l'inhibition compétitive. Son collègue Paul Fildes fonde sur cette base une nouvelle approche de la chimiothérapie, revendiquée comme rationnelle, un programme pour la recherche de nouveaux médicaments. Cette thèse explore l'impact de la théorie des antimétabolites, comme elle sera appelée, dans la recherche biochimique et pharmaceutique. La première partie retrace son élaboration dans le contexte de l'école de biochimie anglaise, puis sa reprise aux États-Unis à la suite de travaux menés en parallèle sur les vitamines. La seconde partie est consacrée au développement de deux programmes de recherche distincts dédiés aux antimétabolites, illustrant les modalités et fortunes divergentes d'appropriation de cette approche rationnelle. Le premier est une collaboration modeste entre le biochimiste Henry McIlwain et la firme pharmaceutique Glaxo pendant la guerre au Royaume-Uni. Le second consiste en la mise en place du programme de George Hitchings et Gertrude Elion chez Burroughs Wellcome aux États-Unis, souvent considéré comme l'origine du rational drug design actuel. La théorie des antimétabolites correspond aussi bien à l'ambition d'obtenir des chimiothérapies spécifiques qu'à un ensemble de pratiques dans le quotidien du laboratoire / In 1940, the British biochemist Donald Woods put forward an explanation of the mode of action of the new antibacterial sulfa drugs, competitive inhibition. His colleague, Paul Fildes, developed this work into a new approach to chemotherapy, which he qualified as a rational programme for drug discovery. This dissertation explores the impact of the theory of antimetabolites, as it came to be known, in biochemical and pharmaceutical research. The first part traces its development in the context of the British school of biochemistry and its further expansion in the United States following parallel research on vitamins. The second part deals with the construction of two distinct research programmes dedicated to antimetabolites, each one illustrating a different way of following this rational approach and their varying consequences. The first one is a modest collaboration between the biochemist Henry McIlwain and the Glaxo pharmaceutical company during the war in the United Kingdom. The second one corresponds to the establishment of George Hitchings' and Gertrude Elion's programme at Burroughs Wellcome in the United States, often considered as the origin of today's rational drug design. The theory of antimetabolites simultaneously embodied both the ambition of attaining specific chemotherapies, and a set of practices in day-to-day laboratory work