Muscle-invasive bladder cancer (MIBC) is an aggressive neoplasm with poor prognosis, lacking effective therapeutic targets. Oncogenic dependency on members of the TAM tyrosine kinase receptor family (TYRO3, AXL, MERTK) has been reported in several cancer types, but their role in bladder cancer has never been explored. TAM receptor expression was evaluated in two series of human bladder tumours by gene expression (TCGA and CIT series), immunohistochemistry and western blotting analyses (CIT series). The role of the different TAM receptors was assessed by loss-of-function experiments and pharmaceutical inhibition in vitro and in vivo. We reported a significantly higher expression of TYRO3, but not AXL or MERTK, in both non-MIBCs and MIBCs, compared to normal urothelium. Loss-of-function experiments identified a TYRO3-dependency of bladder carcinoma-derived cells both in vitro and in a mouse xenograft model, whereas AXL and MERTK depletion had only a minor impact on cell viability. Accordingly, TYRO3-dependent bladder tumour cells were sensitive to pharmacological treatment with two pan-TAM inhibitors. Finally, growth inhibition upon TYRO3 depletion relies on cell cycle inhibition and apoptosis associated with induction of tumour-suppressive signals. Our results provide a preclinical proof of concept for TYRO3 as a potential therapeutic target in bladder cancer.

Bladder cancer is among the top ten most common cancer types in the world. Around 25% of all cases are muscle-invasive bladder cancer, for which the gold standard treatment in the absence of metastasis is the cystectomy. In recent years, trimodality treatment associating maximal transurethral resection and radiotherapy combined with concurrent chemotherapy is increasingly used as an organ-preserving alternative. However, the use of this treatment is still limited by the lack of biomarkers predicting tumour response and by a lack of targeted radiosensitising drugs that can improve the therapeutic index, especially by limiting side effects such as bladder fibrosis. In order to improve the bladder-preserving treatment, experimental studies addressing these main issues ought to be considered (both in vitro and in vivo studies). Following the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA) guidelines for systematic reviews, we conducted a literature search in PubMed on experimental studies investigating how to improve bladder cancer radiotherapy with different radiosensitising agents using a comprehensive search string. We made comments on experimental model selection, experimental design and results, formulating the gaps of knowledge still existing: such as the lack of reliable predictive biomarkers of tumour response to chemoradiation according to the molecular tumour subtype and lack of efficient radiosensitising agents specifically targeting bladder tumour cells. We provided guidance to improve forthcoming studies, such as taking into account molecular characteristics of the preclinical models and highlighted the value of using patient-derived xenografts as well as syngeneic models. Finally, this review could be a useful tool to set up new radiation-based combined treatments with an improved therapeutic index that is needed for bladder preservation.

Bladder cancer is a common cancer; it is the tenth most common cancer in the world. Around one fourth of all diagnosed patients have muscle-invasive bladder cancer (MIBC), characterized by advanced tumors and which remains a lethal disease. The standard treatment for MIBC is the bladder removal by surgery. However, bladder-preserving alternatives are emerging by combining chemotherapy, radiotherapy and minimal surgery, aiming to increase the patient’s quality of life. The aim of the study was to improve these treatments by investigating a novel approach where in addition to radiotherapy, a receptor, TYRO3, a member of TAM receptor tyrosine kinase family known to be highly expressed on the bladder cancer cells and involved in the control of cell survival is targeted. For this, we evaluated the influence of TYRO3 expression levels on a colony or cell survival assays, DNA damage, γH2AX foci formation, gene expression profiling and cell cycle regulation, after radiation on different bladder cell models. We found that TYRO3 expression impacts the radiation response via the cell cycle dysregulation with noeffets on the DNA repair. Therefore, targeting TYRO3 is a promising sensitization marker that could be clinically employed in future treatments.

Cibler TYRO3 : une nouvelle stratégie de radio-sensibilisation des cellules de la cancer de la vessie: Le cancer de la vessie est un problème majeur de santé publique. Il est le quatrième cancer le plus fréquent chez l’homme en termes d’incidence. 25% des cancers diagnostiqués sont des tumeurs envahissant le muscle (TVIM) présentant un mauvais pronostic. La cystectomie est le traitement standard de référence pour les TVIM, même si elle présente des inconvénients importants. La radiothérapie, associée à une chimiothérapie et à une résection transurétrale de la tumeur, émerge comme traitement conservateur alternatif. La chimiothérapie n’épargne pas les tissus sains et présentent de nombreux effets secondaires indésirables. Il est donc d’importance de découvrir de nouvelles stratégies de radiosensibilisation pour les tumeurs de la vessie. TYRO3 est un récepteur à activité tyrosine kinase de la famille TAM (qui comprend TYRO3, AXL et MERTK). TYRO3 est surexprimé dans de nombreux types de cancers et favorise la prolifération, la survie et la résistance des cellules tumorales à la chimiothérapie. De plus, la surexpression de TYRO3 a été associée à une diminution de la survie globale des patients. Cependant, le rôle de TYRO3 dans le cancer de la vessie n'a pas encore été étudié. Dans cette thèse, je me suis intéressée : (1) Au rôle de TYRO3 dans le cancer de la vessie; (2) A l'effet radiosensibilisant de la perte d’expression ou de l’inhibition de TYRO3 dans les cellules cancéreuses de la vessie; (3) A l'effet de l'inhibition ou de la perte d’expression de TYRO3 sur l’urothélium humain sain.Nous avons démontré que TYRO3 est surexprimé dans 50% des TVIM. De plus, nous avons mis en évidence que les cellules tumorales de vessie surexprimant TYRO3 développaient une dépendance à ce récepteur pour leur survie et leur croissance. Les résultats des données transcriptomiques suggèrent que la perte d’expression de TYRO3 induit des modifications importantes dans le contrôle du cycle cellulaire et de l’apoptose, ce qui laisse supposer que TYRO3 pourrait augmenter la sensibilité de ces tumeurs à la radiothérapie. La perte d’expression ou l’inhibition de TYRO3 dans les cellules dérivées de tumeur de vessie induit une radiosensibilisation significative des cellules traitées. A l’inverse, la surexpression de TYRO3 par transfection plasmidique sur des cellules exprimant peu TYRO3 induit une radiorésistance. En association avec le rayonnement, la perte d’expression de TYRO3 conduit à un arrêt du cycle cellulaire et à une persistance à 24h des foyers de réparation (détectés par immunofluorescence). Enfin, les travaux sur les cellules dérivées de l’urothélium sain ont montré que la perte d’expression de TYRO3 n'affectait pas leur viabilité suggérant que le ciblage de TYRO3 pourrait améliorer l'efficacité de la radiothérapie tout en épargnant les tissus normaux environnants.