Abstract Despite aggressive clinical protocol, all glioblastoma (GBM) recur at the initial site within the irradiated peritumoral microenvironment. Whereas irradiated microenvironment has been recently proposed to accelerate GBM relapse, molecular and cellular mechanisms remain unknown. Here, using relevant in vitro and in vivo models, we decipher how radiation-induced endothelial senescence drives the emergence of aggressive GBM cells. Secretome (SASP) of radiation-induced senescent (RIS) endothelium enhances genomic instability and intratumoral heterogeneity in irradiated GBM cells. In-depth molecular studies revealed that CXCL5 and CXCL8, from the SASP, activate CXCR2 receptor on tumor cells leading to increased DNA hyper-replication, micronuclei formation and aneuploidy. Importantly, through CXCL5/8-CXCR2 axis activation, this SASP increases GBM aggressiveness in vivo . Both chemokines were detected in relapsing, but not primary, GBM biopsies and positively correlated with worst patient outcome. In conclusion, we identify new molecular and preclinical insights of relapsing GBM aggressiveness where RIS vascular niches fuel aggressive tumor emergence.

Abstract Background Glioblastoma (GBM) is a highly aggressive tumor with unmet therapeutic needs, which can be explained by extensive intra-tumoral heterogeneity and plasticity. In this study, we aimed to investigate the specific metabolic features of Glioblastoma stem cells (GSC), a rare tumor subpopulation involved in tumor growth and therapy resistance. Methods We conducted comprehensive analyses of primary patient-derived GBM cultures and GSC-enriched cultures of human GBM cell lines using state-of-the-art molecular, metabolic, and phenotypic studies. Results We showed that GSC-enriched cultures display distinct glycolytic profiles compared with differentiated tumor cells. Further analysis revealed that GSC relies on pyruvate carboxylase (PC) activity for survival and self-renewal capacity. Interestingly, inhibition of PC led to GSC death, particularly when the glutamine pool was low, and increased differentiation. Finally, while GSC displayed resistance to the chemotherapy drug etoposide, genetic or pharmacological inhibition of PC restored etoposide sensitivity in GSC, both in vitro and in orthotopic murine models. Conclusions Our findings demonstrate the critical role of PC in GSC metabolism, survival, and escape to etoposide. They also highlight PC as a therapeutic target to overcome therapy resistance in GBM.

Summary Glioblastoma (GBM) are currently associated with a dismal prognosis due to therapeutic resistance. Within the diverse tumor subpopulations, Glioblastoma Stem-like Cells (GSC) have been involved in GBM recurrence. In our study, we demonstrated that these tumor cells can be identified through singular mitochondrial alternative metabolisms. Combining state-of-the-art metabolic studies and the development of a straightforward tumoroid model recapitulating key features of primary GBM cultures, we uncovered a significant use of α-ketoglutarate reductive carboxylation and pyruvate carboxylation in tumoroid GBM cells, catalyzed respectively by isocitrate dehydrogenase and pyruvate carboxylase enzymes. We demonstrated that these singular metabolic features are shared by GBM cells from the mesenchymal subtype and radiation-escaping cells, also involved in recurrence. Finally, we demonstrated that pyruvate carboxylation is required for GBM cell survival in hypoxic niches where glutamine is restricted. Thus, besides providing a new way to identify GSC, our study also opens new therapeutic strategy to limit GBM recurrence.

Abstract Despite significant advances, the eradication of cancer remains a clinical challenge which justifies the urgent exploration of additional therapeutic strategies such as immunotherapies. Human peripheral Vγ9Vδ2 T cells represent an attractive candidate subset for designing safe, feasible and effective adoptive T cell transfer-based therapies. However, following their infiltration within tumors, γδ T cells are exposed to various regulating constituents and signals from the tumor microenvironment (TME), which severely alter their antitumor functions. Here, we show that TGF-β, whose elevated production in some solid tumors is linked to a poor prognosis, interferes with the antigenic activation of human Vγ9Vδ2 T cells in vitro . This regulatory cytokine strongly impairs their cytolytic activity, which is accompanied by the induction of particular phenotypic, transcriptomic and metabolic changes. Collectively, these observations provide informations for better understanding and targeting the impact of TME components to regulate the antitumor activity of human T cell effectors.