La cellule cancéreuse et son microenvironnement

Dr Guedj Nathalie, MCU-PHHôpital beaujon

Généralités : cancer

• Du au dérèglement de la division de quelques unes des milliards de cellules qui constituent les êtres pluricellulaires

• Shématiquement on distingue 3 étapes dans la genèse du cancer :– Initiation : correspond à une lésion rapide et irréversible du DNA après

exposition à un carcinogène – Promotion : correspond à une exposition prolongée, répétée ou

continue, à une substance qui entretient et stabilise la lésion initiée – Progression : correspond à l’acquisition des propriétés de multiplication

non contrôlée, l’acquisition de l’indépendance, la perte de la différenciation, l’invasion locale et métastatique

• les deux premières sont connues uniquement par les modèles expérimentaux et l’étude de l’épidémiologie des tumeurs humaines 

Propriétes des cellules cancéreuses

• Invasion du tissu adjacent

• Extension locale• Métastases à

distance

-Cellules cancéreuses-Tissu de soutien

Tissu de soutien

• Matrice extra-cellulaire : – Glycoprotéines– Cytokines

• Facteurs de croissance• Fibroblastes et myofibroblastes• Cellules endothéliales

Plusieurs modes d’invasion : « Classifying collective cancer cell

invasion »

• Variabilité morphologique des tumeurs

• Le comportement des cellules cancéreuses– Suggèrent :

• Les cellules tumorales peuvent employer différents modes d’invasion cellulaires et moléculaires

Friedl and al, Nature Cell Biology, 2012

Catégories de l’invasion collective

• Migration « single-cell » : capacité de la cellule à migrer et à interragir avec la MEC (modification du cytosquelette+++)

• « Multicellular streaming » : rapidité de migration par l’intermédiaire de chemokine ou facteurs de croissance (EGF). Le cytosquelette de chaque cellule agit indépendamment et réalise une force de traction sur la matrice avec adhésion intercellulaire transitoire

• Migration et invasion cellulaire collective : maintien de la cohésion cellulaire lors de la migration. Rôle du cytosquelette (protrusion, et contractilité) des cellules, ensemble.

Importance des molécules d’adhésion cellulaire++

• Autres types de migration multicellulaire :– Processus expansif

• Passif• Changement de

positionnement des cellules : prolifération cellulaire et re-positionnement des cellules filles

• Expansion du front d’invasion

Transition épithélio-mésenchymateuse : TEM

TEM : Généralités

• Processus physiologique au cours de l’embryogenèse ou de la cicatrisation tissulaire

Migration des cellules

Réversible

Sabbah et al, Drug Resistance updates,2008

TEM : cancérogenèse

• Réactivation de la TEM dans les processus métastatiques (acquisition de propriétés invasives et migratoires)

Thierry JP et al, Nature Review,2006

TEM : inducteurs multiples

Biomarqueurs de la TEM et Cancers humains

Induction du phénomène de TEM est responsable des chimiorésistances (Ghoul et al, Cancer Research, 2009)

Avancées thérapeutiques

Pourquoi vouloir étudier la TEM dans les CCs intrahépatiques ?

Généralités : CCs intrahépatiques (IH)

• 2ème cancer primitif du foie (10 à 15%)

• Tumeurs malignes développées au dépend de la cellule épithéliale biliaire– CCs intrahépatiques

se divisent en :

Cc périphérique

Cc hilaire

TEM et CCIH : arguments cliniques

• Tumeurs à caractère hautement invasif et métastatique

• Survie< 5% à 5 ans– Diagnostic tardif (métastatique)– Faible chimiosensibilité

TEM et CCIH : arguments morphologiques

• CCs périphériques : – Nodules satellites – stroma tumoral très

abondant– Emboles tumoraux

endovasculaires

• CCs hilaires– Cellules tumorales

indépendantes– Engainements périnerveux– Lymphophiles+++

TEM et CCIH : arguments phénotypiques

Analyse du phénotype de 52 CCs hilaires, 59 CCs periphériques, 12 HCCs, 11 CCs VBEH et 6 CHC

Lyse du tissu tumoral

Extraction des

proteinestotales

Marquage des proteines par un

fluorophorediff érent

I ncubation avec la puce à anticorps

11 Tissue MicroArray(40 marqueurs

étudiés)

3 paires de CCs sur Protein Array

(>100 AC étudiés)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Hilaire Périphérique

VEGF A-

VEGF A +

p = 0.02

Surexpression du VEGF A dans les CCIH

CC périphérique

Acquisition d’un phénotype mésenchymateux

• CCs périphériques

0102030405060708090

CK8 vimentine E- cadherincytoplasmique

+-

CK8 et vimentine

CK 8

vimentine

Molecular markers expression in

percentage (mean ± DS)

Presence of vascular invasion

(n=42)

Absence of vascular invasion

(n=13)

p

CK8 63 ± 37 80 ± 31 0.06

Presence of lymph node metastasis

(n=15)

Absence of lymph node metastasis

(n=31)

CK19 86 ± 28 98 ± 12 <0.001

Ep-Cam 4 ± 7 23 ± 29 0.043

Expression « de Novo » de la Filamine A

sur Tissue MicroArray et Protein Array

0

20

40

60

80

100

hilaire périphérique

filamine - filamine +

p<0.001

Filamine A : facteur pronostique

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00

survie limitée à 40 mois

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Surv

ie c

um

ulé

e

Filamin>m=10

1

0-censuré

1-censuré

Fonctions de survie

Survie actuarielle des patients opérés pour un CC périphérique (n=57)

Filamine A : protéine du cytosquelette qui se fixe à filaments d’actine et qui participent aux modifications de conformation de la cellule

Puces à anticorps et identification de la filamine A

• Filamine A :– Protéine d’échafaudage– Protéine liant les

filaments non musculaire lisse d’actine

– Rôle dans la régulation dynamique de la morphologie et de la motilité cellulaire

– Implication dans la dissémination métastatique de cellules tumorales malignes (régulation de récepteurs de facteur de croissance) Zhou et al, Trends in Cell Biology, 2010

Filamine A

Rôle de la Filamine A dans la carcinogenèse biliaire

• Expression de « novo » de la Filamine A dans les CC-IH

• Facteur pronostique• Filamine A participe à l’agressivité et

à la progression tumorale des CC-IH• Perspectives de recherche:

– Mécanismes?– Rôle du VEGF?

2ème etape : etude sur un modèle cellulaire de CC humains du rôle de

VEGF A et Filamine A

VEGF A ?Filamine A?

Phénotype épithélial Phénotype mésenchymateux

Etude du rôle de la filamine A dans une lignée cellulaire de CC

• Valider l’hypothèse que la filamine A participe à la progression tumorale

• MzChA1 (phénotype épithélial)

• Moduler l’expression de la filamine A par si RNA– Etudier les effets sur la

dispersion des cellules, l’expression des molécules des jonctions cellulaires, migration et invasion des cellules

0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,55,0

TG

FB

1

PD

GF

RB

AC

TA

2

FL

NA

VE

GF

A

VE

GF

B

VE

GF

C

VE

GF

R1

VE

GF

R2

VE

GF

R3

MzCha1 MzCha2 SKCha1

SK Fil

280 kd

21 kd

42 kd

VEGF

Filamine A

T1A1A2

Caractérisation 3 lignées d’un point de vue morphologique et

phénotypique

• Morphologique– Microscopie optique :

aspect des cellules, polarité des cellules, espace intercellulaire,

• Phénotypique– Immunofluorescence :

localisation E-cadhérine, B-caténine, ZO-1 E-cadhB-cat

Yang et al, Cancer Res 2006

Etude de la régulation de la filamine A par le VEGF

• MzChA1• Etudier la régulation de

l’expression des transcrits et protéique de la filamine A sous l’effet du VEGF

• Etudier la régulation de la voie de signalisation du VEGF et de son récepteur dans les cellules invalidées pour la filamine A

Filamine A

IKKα

15cont

rôle

25

50

VEGF (ng/ µl)

F L MN/IK K

1,70

2,943,09

2,11

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

contrôle 15ng/µl 25ng/µl 50ng/µl

F LMN/IK K