Eine seneszente Zelle erfährt proteotoxischen Stress durch einen Prozess, der als “Seneszenz-assoziierter sekretorischer Phänotyp (SASP)” bezeichnet wird. SASP Faktoren involvieren vermehrte Produktion von Cytokinen und Chemokinen, die die Proteinhomöostase stören. Das führt zu Stress im Endoplasmatischen Retikulum (ER), Unfolded Protein Response (UPR) sowie erhöhter Autophagie in seneszenten Zellen. In dieser Arbeit zeigen wir, dass Therapie-induzierte Seneszenz (TIS), ausgelöst durch Adriamycin (ADR) oder Cyclophosphamid (CTX), zu einer erhöhten Expression von Alzheimer-assoziierten Genen führt. Das ist allerdings nur der Fall, wenn TIS mit SASP und Proteotoxizität korreliert. Außerdem zeigen wir, dass transgene Mäuse mit Alzheimer ebenso Eigenschaften von Seneszenz aufweisen. Mutationen in Genen wie Amyloid-Precursor-Protein (APP) und Presenilin 1 (PSEN1) erzeugen nicht nur Alzheimer, sondern verstärken auch Seneszenz. In APPPS1+/- transgenen Mäusen treten seneszente Zellen zusammen mit Amyloid β (Aβ) Plaques auf. Gleichfalls führt die Überexpression von APP in der Neuroblastom Zelllinie SH-SY5Y zu einer Erhöhung von Seneszenz-Markern, einschließlich ER Stress und Autophagie-assoziierten Lysosomen. Diese Beobachtungen implizieren einen Zusammenhang zwischen Seneszenz und Alzheimer. Wir präsentieren Proteotoxizität als gemeinsamen Nenner dieser beiden Pathologien. Allerdings kommen wir zu dem Ergebnis, dass APP und PSEN1 keine Regulatoren von TIS sind. APP trägt zur TIS-assoziierten Proteotoxizität bei, da ein knock-down von APP zu einer Reduzierung des ER Stress führt. Außerdem, können seneszente Zellen mittels Blockierung der APP Spaltung und somit Bildung von Aβ Plaques durch den Gamma-Sekretase Inhibitor Semagacestat, selektiv getötet werden. Das deutet auf ein senolytisches Potential hin. Allerdings hat Semagacestat keinen Einfluss auf die Expression von ER Stress Marker. Dies suggeriert, dass APP in Eμ-myc Lymphomen Aβ-unabhängig zu ER Stress beiträgt, während diese in Alzheimer eine zentrale Rolle in der Phathophysiologie spielen. / A senescent cell experiences proteotoxic stress in consequence to senescence-associated secretory phenotype (SASP). SASP factors involve increased production of cytokines and chemokines, which overload and disrupt protein homeostasis. This induces endoplasmic reticulum (ER) stress, unfolded protein response (UPR) as well as elevated autophagic-lysosomal burden in senescent cells, further promoting the formation of misfolded proteins. In this thesis we found, in Eμ-myc transgenic mice lymphomas, therapy-induced senescence (TIS) by Adriamycin or Cyclophosphamide treatment leads to an up regulation of genes involved in Alzheimer’s disease (AD). However, this is true only when TIS correlates with SASP, leading to proteotoxicity. On the other hand, we demonstrate that transgenic AD inflicted mice also present with features of senescence. Mutations of genes such as amyloid precursor protein (APP) and presenilin1 (PSEN1), not only engender AD, but also augment senescence. In APPPS1+/- transgenic mice, the senescent cells co-occur with amyloid β (Aβ) plaques. Likewise, in neuroblastoma cell line SH-SY5Y, APP overexpression results in upregulation of senescence markers, including markers for ER stress and autophagic-lysosomal burden. These observations imply that there is a crosstalk between senescence and AD. We demonstrate proteotoxicity as a common denominator between the two pathologies. However, we found that APP and PSEN1 are not regulators of TIS. APP contributes to proteotoxic stress associated with TIS as knocking down of APP leads to a reduction of ER stress. Inhibiting Aβ formation by targeting the processing of APP using Semagacestat- a gamma-secretase inhibitor, selectively targets senescent cells resulting in cell death. This indicates its senolytic potential. However, Semagacestat has no impact on the expression of ER stress markers. This suggested that in Eμ-myc lymphomas, APP contributes to ER stress in an Aβ-independent fashion, unlike in AD, where Aβ is considered central to its pathophysiology.

Le carcinome ovarien est l'une des tumeurs gynécologiques les plus meurtrières dans le monde et particulièrement au Canada. En effet, il s’agit du troisième cancer de l’appareil reproducteur féminin le plus fréquent au Canada, selon la Société Canadienne du Cancer qui estima que sur 3 000 canadiennes ayant été diagnostiquées avec un cancer de l’ovaire en 2022, environ 1 950 ne survivront pas à la maladie. Les traitements de première ligne pour ce cancer comprennent la chirurgie cytoréductive associée à une chimiothérapie à base de platine et de taxane comme l’association des anticancéreux que sont le Carboplatine et Paclitaxel. Nous retrouvons également comme traitement la radiothérapie, et, plus récemment, les inhibiteurs de la poly (ADP-ribose) polymérase (PARPi) comme l'Olaparib qui sont désormais utilisés en première ligne dans ce type de cancer. Ces traitements peuvent entraîner différentes décisions concernant le devenir des cellules, impliquant non seulement la mortalité ou la survie des cellules cancéreuses, mais aussi un arrêt de la prolifération induit par le traitement appelé TIS pour sénescence induite par la thérapie. Alors que les décisions relatives au devenir des cellules sont déterminantes pour l'issue du traitement du cancer, notre capacité à mesurer le devenir des cellules dans le cancer en temps réel est extrêmement limitée. Pour cette raison, il n'existe pas de modèles de cancer de l'ovaire qui puissent fournir un suivi non invasif du devenir des cellules à des moments spécifiques avec des biomarqueurs adaptés, pour décrypter le rôle des différents devenirs cellulaires, ou pour servir de contrôles expérimentaux précis dans les tests précliniques des stratégies d'intervention basées sur le devenir des cellules. Néanmoins, nous avons démontré qu’un fragment du promoteur du gène de la protéine p21, que nous avons nommé p21SEN, n'est exprimé que pendant la sénescence induite par les radiations, la chimiothérapie et les PARPi dans des lignées d’adénocarcinome ovarien à cellules claires (TOV21G). En effet, nous avons généré des lignées exprimant une protéine fluorescente verte dirigée par le promoteur p21SEN et ainsi, nous avons pu observer et suivre son activation à travers un signal vert durant la sénescence induite par les différents traitements utilisés. De plus, de façon intéressante, nos résultats ont également permis de montrer que cette expression de p21SEN durant la TIS semble être partiellement indépendante du facteur de transcription p53. Ainsi, nous suggérons que le promoteur p21SEN pourrait servir de rapporteur, en partie indépendant de p53, de l'induction de la sénescence dans un modèle utilisant un système de surveillance non invasif des décisions relatives au devenir des cellules dans le cancer de l'ovaire. / Ovarian carcinoma is one of the deadliest gynecological tumors worldwide, and particularly in Canada. In fact, it is the third most common cancer of the female reproductive system in Canada, according to the Canadian Cancer Society, which estimates that out of 3,000 Canadian women diagnosed with ovarian cancer in 2022, around 1,950 will not survive the disease. First-line treatments for this cancer include cytoreductive surgery combined with platinum and taxane chemotherapy such as the combination of the anticancer drugs Carboplatin and Paclitaxel. Other treatments include radiation therapy and, more recently, poly (ADP-ribose) polymerase inhibitors (PARPi) such as Olaparib, which are now used as first-line therapy for this type of cancer. These treatments can lead to different cell fate decisions, involving not only cancer cell death or survival, but also a treatment-induced proliferation arrest called TIS for therapy-induced senescence. While cell fate decisions are critical to the outcome of cancer treatment, our ability to measure cell fate in real time in cancer is extremely limited. For this reason, there are no ovarian cancer models that can provide non-invasive monitoring of cell fate at specific time points with tailored biomarkers, to decipher the role of different cell fates, or to serve as accurate experimental controls in preclinical testing of fate-based intervention strategies. Nevertheless, we have demonstrated that a fragment of the p21 promoter, which we have termed p21SEN, is expressed only during radiation-, chemotherapy-, and PARPi-induced senescence in clear cell ovarian adenocarcinoma cell lines (TOV21G). Indeed, we generated cell lines expressing a green fluorescent protein directed by the p21SEN promoter and thus, we were able to observe and follow its activation through a green signal during the senescence induced by the different treatments used. Moreover, interestingly, our results also showed that this expression of p21SEN during TIS seems to be partially independent of the transcription factor p53. Thus, we suggest that the p21SEN promoter could serve as a partially p53-independent reporter of senescence induction in a model using a non-invasive monitoring system of cell fate decisions in ovarian cancer.

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Le cancer de l’ovaire (COv) est le cancer gynécologique le plus létal chez la femme et les traitements existants, chirurgie et chimiothérapie, ont peu évolué au cours des dernières décennies. Nous proposons que la compréhension des différents destins cellulaires tels que la sénescence que peuvent choisir les cellules du cancer de l’ovaire en réponse à la chimiothérapie pourrait conduire à de nouvelles opportunités thérapeutiques. La sénescence cellulaire a été largement associée à l’activité de la protéine TP53, qui est mutée dans plus de 90% des cas de cancer de l’ovaire séreux de haut grade (COv-SHG), la forme la plus commune de la maladie. Dans nos travaux, à partir d’échantillons dérivés de patientes, nous montrons que les cultures primaires du cancer de l’ovaire séreux de haut grade exposées au stress ou à des drogues utilisées en chimiothérapie entrent en senescence grâce à l’activité d’un isoforme du gène CDKN2A (p16INK4A). Dans ces cellules, nous avons évalué les caractéristiques fondamentales de la sénescence cellulaire tels que les altérations morphologiques, l’activité béta galactosidase associée à la sénescence, les dommages à l’ADN, l’arrêt du cycle cellulaire et le phénotype sécrétoire associé à la sénescence. En utilisant des micromatrices tissulaires construites à partir d’échantillons humains de COv-SHG pré- et post-chimiothérapie, accompagnées de leurs données cliniques, nous avons quantifié des marqueurs de sénescence incluant une diminution de la prolifération cellulaire quelques semaines après chimiothérapie. De façon intéressante, l’expression de p16INK4A dans les échantillons de COv-SHG prétraitement corrèle avec une survie prolongée des patientes suite au traitement. Ceci suggère ainsi pour la première fois un impact biologique bénéfique pour la présence de cellules cancéreuses qui sont capable d’activer la sénescence, particulièrement pour le traitement du cancer de l’ovaire. Dans le but de complémenter les thérapies actuelles avec des approches de manipulation pharmacologique de la sénescence, nos résultats suggèrent qu’il serait important de déterminer l’impact positif ou négatif de la sénescence induite par la thérapie sur la progression de la maladie et la survie, pour chaque type de cancer de façon indépendante. / Human ovarian cancer (OvCa) is the deadliest gynecologic malignancy and existing surgical/chemotherapeutic treatment options have been relatively static for decades. We propose that understanding OvCa cell fate decisions taken in response to chemotherapy could guide new therapeutic opportunities. Damage-induced cellular senescence is often associated with TP53 activity, which is heavily mutated in high grade serous (HGS) OvCa (>90%), the most common form of this disease. Here, using patient derived tissues, we show that primary HGS-OvCa cultures predominantly trigger CDKN2A- associated (p16INK4A isoform) senescence following exposure to stress or chemotherapy. Key senescence hallmarks including altered morphology, senescence-associated-Betagalactosidase, DNA damage, cell cycle arrest and the senescence-associated secretory phenotype were evaluated and detected in damaged cells. Using tissue microarrays built from pre- and post-treatment human HGS-OvC tissue samples with accompanying clinical data, we quantified post-treatment hallmarks of senescence including reduced cell proliferation weeks after chemotherapy. Importantly, p16INK4A expression in pretreatment HGS-OvC samples correlated with increased patients survival, suggesting for the first time that senescence-competence in human cancer cells may have a beneficial impact on treatment outcomes for patients. In order to guide the potential improvement of existing human therapies via pharmacological senescence manipulation, our results suggests that it is important to determine for many types of human cancer whether treatment-induced senescence positively or negatively impacts disease progression and patient survival.