Rôle des mastocytes dans le développement des astrocytomes ...

UNIVERSIT DE STRASBOURG

cole doctorale Sciences de la Vie et de la Sant

UMR CNRS 7213

Laboratoire de Biophotonique et Pharmacologie

Facult de Pharmacie

THSE

Pour obtenir le grade de

DOCTEUR DE LUNIVERSIT DE STRASBOURG

Discipline : Aspects Cellulaires et Molculaires de la Biologie

par

Abdelaziz BOUKHARI

Rle des mastocytes dans le dveloppement des astrocytomes

humains : Implication du rcepteur CD47

Soutenue publiquement le 25 juin 2012

Membres du jury

Directeur de thse : Jean-Pierre Gies, Professeur, Strasbourg

Rapporteur externe : Jean-Luc Bueb, Professeur, Luxembourg

Rapporteur externe : Claude Bertrand, Vice-Prsident Recherche et dveloppement des

Laboratoires IPSEN, Boulogne-Billancourt

Prsidente du jury : Dominique Wachsmann, Professeur, Strasbourg

Rle des mastocytes dans le dveloppement des astrocytomes humains : Implication du rcepteur CD47

Rsum

Des tudes suggrent que les cellules inflammatoires joueraient un rle initiateur du cancer

et contribueraient activement son dveloppement. Mes travaux se focalisent sur ltude

des gliomes humains et les mastocytes. Les gliomes sont les tumeurs les plus frquentes du

SNC. Les mastocytes constituent des cellules dintrt dans ltude du microenvironnement

inflammatoire des tumeurs. Grce une technique de coculture mastocytes/astrocytomes

nous avons montr que les mastocytes induisent la prolifration des astrocytomes humains

et nont pas deffet sur les astrocytes. Cet effet prolifratif ncessite un contact direct entre

les deux types cellulaires (ce qui suggre limplication de molcules dadhrence) et est

dpendant de la scrtion de lIL6. Aussi avons-nous cibl le couple CD47/SIRP et le couple

CD40/CD40L qui sont impliqus dans le contrle de la balance prolifration/apoptose ou/et

la scrtion de mdiateurs de linflammation. Lactivation du rcepteur CD47 dans les

astrocytomes humains favorise leur prolifration. La voie de signalisation intracellulaire

implique le dimre des protines G, une activation conscutive de la voie PI3K/Akt, une

surexpression de la protine UHRF1 accompagne dune diminution de lexpression du GST

p16INK4A. Il semblerait galement que lactivation du rcepteur CD47 induise une

translocation de NF-B et lexpression de gnes de cytokines en particulier lIL-6 qui

contribuerait la prolifration des astrocytomes. Cette voie de signalisation nest pas active

dans les astrocytes. En coculture laugmentation de la prolifration des astrocytomes est

accompagne dune diminution de lexpression de CD47 et son ligand SIRP. Ces effets sont

accompagns par une phosphorylation dAkt et ERK. Nous avons galement montr que

lactivation du rcepteur CD40 favorise la prolifration des astrocytomes via la voie de lIL6.

Role of mast cells in the development of human astrocytomas: Imvolvement of CD47 receptor

Abstract

Studies suggest that inflammatory cells play an initiating role of cancer and would contribute

actively to its development. My work focused on the study of human glioma and mast cells.

Gliomas are the most frequent tumors of the central nervous system (CNS). Mast cells are

cells of interest in the study of Tumor inflammatory Microenvironment. Using the technique

of coculture: mast cells/astrocytomas we have shown that mast cells induce the proliferation

of human astrocytomas and have no effect on astrocytes. The proliferative effect requires a

direct contact between the two cell types (which suggests the involvement of adhesion

molecules) and is dependent on the secretion of the IL6. We also targeted the CD47/SIRP

and CD40/CD40L interactions who are involved in the control of the proliferation/apoptosis

balance or / and the secretion of mediators of inflammation. Activation of the CD47 receptor

in human astrocytomas enhances their proliferation. Intracellular signaling pathway involves

the dimer of G-protein and consecutive activation of the PI3K/Akt Pathway. Activation of

CD47 induces overexpression of the UHRF1 protein, this increase of UHRF1 accompanied by

a decrease in the expression of the tumor suppressor gene (p16INK4A). It would also appear

that CD47 receptor activation induces a translocation of NF - B and the expression of genes

of cytokines particularly IL-6 which would contribute to the proliferation of astrocytomas.

This signalling pathway is not enabled in astrocytes. In coculture, the proliferation of

astrocytomas is accompanied by a decrease in CD47 expression and its ligand SIRP. These

effects are accompanied by a phosphorylation of Akt and ERK. We have also shown that

activation of CD40 receptor promotes the proliferation of astrocytomas via the IL-6

dependent pathway.

Publications

E. Sick, A. Boukhari, T. Deramaudt, P. Rond, B. Bucher, P. Andr, JP. Gies, K. Takeda. Activation of CD47 receptor causes proliferation of human astrocytoma but not normal astrocytes via an Akt-dependent pathway. Glia 2011, 59:308-19.

K. Kolli-Bouhafs, A. Boukhari, A. Abusnina, E. Velot, T. Deramaudt, JP. Gies, C. Lugnier, P. Rond. Thymoquinone reduced the migration and invasion of human U87 glioblastoma cells through FAK, ERK, MMP-2 and MMP-9 down-regulation. Invest. New Drugs 2011, 10637-011-9777-3.

M. Alhosin, A. Ibrahim, A. Boukhari, T. Sharif, JP. Gies, C. Auger, V.B. Schini-Kerth. Anti-neoplastic agent thymoquinone induces degradation of and tubulin proteins in human cancer cells without affecting their level in normal human fibroblasts. Invest. New Drugs 2011, 10637-011-9734-1.

A. Boukhari, M. Alhosin, C. Truchot, K. Sagini, E. Sick, V. Shini-Kerth, K. Takeda, P. Andr, JP. Gies. Activation of CD47 receptor-induced UHRF1 overexpression is associated with silencing of tumor suppressor gene p16INK4A in glioblastoma cells: Role of PI3-kinase/Akt. (Soumise)

E. Sick, A. Boukhari, P. Andr, G. Coupin, K. Takeda, JP. Gies. Mast cells induce proliferation of human astrocytoma cells but not normal astrocytes via an IL-6- dependent pathway. (Soumise)

A. Boukhari et al. Mast cells enhance the proliferation of human astrocytomas cell lines U87 and CCF-STTG1 through the down-regulation of SIRP and increase the level of ERK1/2 and Akt phosphorylation. (En preparation)

A. Boukhari et al. Activation of CD40 receptors causes proliferation of human astrocytoma but not normal astrocyte via an IL-6-dependent pathway. (En preparation)

K. Kolli-Bouhafs, A. Abusnina, A. Boukhari, F. Noulet, C. Auger, T. Deramaudt, C. Lugnier, JP. Gies, V. Schini-Kerth, P. Rond. FAK negatively regulates invadopodia by inhibiting TKs-5 dependent reactive oxygen species production in B16F10 melanoma cell line. (En preparation)

P. Andr, E. Sick, G. Carr, A. Boukhari, G. Coupin, K. Takeda, JP. Gies. A role for CD47 in the phagocytosis of Listeria monocytogenes 1 by macrophages. (En preparation)

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21881916http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21881916http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21881916

Table des matires

Remerciement

Abrviations

Listes des figures et tableaux

Avant-propos

Introduction 1

Les tumeurs intrcraniennes : les gliomes 1

Les cellules gliales 2

Les gliomes 3

Classification des astrocytomes 5

Astrocytomes pilocytiques (Grade I) 5

Astrocytomes diffus de bas grades (Grade II) 5

Astrocytomes anaplasiques (Grade III) 6

Glioblastomes 7

Microenvironnement tumoral 11

Le stroma 12

La raction inflammatoire et cancer 14

Cellules intervenant dans limmunit anti-tumorale 18

Cellules intervenant dans la suppression de limmunit anti-tumorale 20

Les mastocytes 25

Origine 28

Classification 29

Mdiateurs mastocytaires 31

Mastocytes et tumeurs 33

Rle nfaste des mastocytes infiltrs dans les tumeurs 36

Rle bnfique des mastocytes infiltrs dans les tumeurs 37

Mastocytes et systme nerveux 38

Le complexe rcepteur CD47 -SIRP 40

Le Rcepteur CD47/IAP 40

SIRP : Signal regulatory protein- 43

Matriel et Mthodes 46

Culture cellulaire des lignes 46

Culture des astrocytomes humains 46

Temps de gnration des lignes 46

Culture des astrocytes normaux humains 48

Isolement des mastocytes pritonaux de rat 48

Isolement des macrophages pritonaux de rat 49

Cocultures mastocytes-astrocytomes et mastocytes-astrocytes 49

Cocultures macrophages-astrocytomes 51

tude de la prolifration cellulaire 51

Mesure de lincorporation de thymidine tritie 51

Mesure de lincorporation de bromo-dsoxyuridine (BrdU) 52

valuation de la viabilit avec le test colorimtrique MTS 53

valuation de la viabilit par coloration au bleu trypan 54

Caractrisation de lapoptose 56

Quantification de messagers intracellulaires 58

Mesure du calcium intracellulaire 58

Dosage de lAMPc 59

tude des mdiateurs scrts 60

Caractrisation des cytokines scrtes par les astrocytomes 60

Caractrisation des cytokines scrtes par les mastocytes 60

Caractrisation des mtalloprotases scrtes par les astrocytomes 61

Dosage ELISA de lIL-6 scrtes par les astrocytomes 61

tude de lexpression des ARN messagers 61

Extraction des ARN messagers 61

Synthse de lADN complmentaire par transcription inverse 62

Amplification de lADNc par PCR (Polymerase Chain Reaction) 62

Amplification de lADNc par PCR en temps rel 63

tude de lexpression des protines 66

Marquage immunocytochimique 66

Western Blot 66

Immunoprcipitation 68

Rsultats 70

Influence des mastocytes sur la prolifration des astrocytomes 70

Objectifs de ltude 70

Discussion et perspectives 70

Publication n1

Rle du rcepteur CD47 dans les astrocytomes 100



Publication n2

Rcepteur CD47 et PI3-kinase/Akt, UHRF-1 et P16INK4A dans les astrocytomes 114



Publication n3

Rle du complexe SIRP-CD47 dans les interactions mastocytes- astrocytomes 152



Publication n4

Rle du rcepteur CD40 et de son ligand CD40L dans les astrocytomes 184



Publication n5

Autres Rsultats 210

Effet de la thymoquinone sur la migration et linvasion des astrocytomes 211

Rsum 211

Publication n6

Effet de la thymoquinone sur la tubuline dans les cellules cancreuses et les fibroblastes humains 224

Rsum 224

Publication n7

Discussion gnrale des rsultats et perspectives 233

Bibliographie 242

Remerciement

Ce travail de thse a t le labeur de trois annes et naurait probablement jamais

t men terme sans le soutien dun grand nombre de personnes que je tiens vivement et

trs sincrement remercier.

Jadresse mes remerciements Monsieur Jean-Luc Bueb, Professeur luniversit du

Luxembourg qui a accept de participer au jury de thse.

Je tiens remercier Monsieur Claude Bertrand, Vice-Prsident recherche et

dveloppement des Laboratoires IPSEN, Boulogne-Billancourt , davoir accept dtre parmi

les rapporteurs de ce travail.

Je remercie vivement Madame Dominique Wachsmann, professeur la facult de

pharmacie Strasbourg, pour sa participation bienveillante notre jury de thse.

Je tiens galement remercier Monsieur Kenneth Takeda, Directeur de recherche

la facult de pharmacie Strasbourg, d'avoir accept de participer au jury de cette thse.

Je voudrais exprimer ma profonde gratitude Monsieur Jean-Pierre Gies, professeur

la facult de pharmacie Strasbourg, pour mavoir accueillir au sein de son quipe au

laboratoire biophotonique et pharmacologie CNRS UMR-7213, pour avoir dirig ce travail,

pour les nombreuses discussions que nous avons eu, malgr un emploi du temps charg,

pour sa sensibilit, son gard, le respect et la sympathie dont je fus tmoin, pour mavoir

montr limportance de la partie exprimentale dans notre domaine et la bonne humeur

dont il a toujours fait preuve est un lment de motivation non ngligeable.

Je remercie Monsieur Philippe Andr et Madame Gilliane Coupin pour leur

disponibilit de discussion pendant mes prsentations orales et leurs remarques pertinentes

pour avancer dans notre projet.

Je ne peux videmment que remercier les membres de l'UMR 7213 avec qui j'ai

partag ces trois annes, et particulirement : Mahmoud, Noureddine, Rachid, Abdurazek,

Salah, Abdulkhaleg, Fathi, Faraj, Tanveer, Rada, Kaouther, Isra, Gaelle, Hana, Anne-Marie,

Jrme, Farida, Meliki pour la bonne humeur dont ils font toujours preuve. Je remercie

vivement Marlyse et Ingrid pour leur disponibilit administrative et leur gentillesse.

Je tiens remercier mon trs cher oncle Abdelkader et mes trs chers frres qui

mont normment aid et qui je tmoigne mon affection et ma profonde reconnaissance.

Je ddie ce travail

A mes trs chers parents

Aucune ddicace ne saurait tre assez loquente pour exprimer ce que vous mritez pour tous les sacrifices que vous navez cess de me donner depuis ma naissance, durant mon enfance et

mme lge adulte.

Rien au monde ne vaut les efforts fournis jour et nuit pour mon ducation et mon bien tre.

Ce travail est le fruit de vos sacrifices que vous avez consentis pour mon ducation et ma formation.

A mes trs chers beaux-parents

Aucune ddicace ne saurait exprimer lamour, lestime, le dvouement et le respect que

jai toujours eu pour vous.

Vos prires et vos bndictions mont t dun grand secours pour mener bien cette tude.

A ma trs chre femme

Quand je tai connu, jai trouv la femme de ma vie, mon me soeur et la lumire de mon chemin.

Ma vie tes cots est remplie de belles surprises.

Tes sacrifices, ton soutien moral et ta gentillesse sans gal, ton profond attachement m'ont permis de russir mes tudes.

Sans ton aide, tes conseils et tes encouragements ce travail n'aurait vu le jour.

Abrviations :

AC : Adenylate Cyclase

ADN : Acide DesoxyriboNuclotide

ADNc : Acide DesoxyriboNuclotide complmentaire

AMPc : adnosine-3:5-monophosphate cycliqu

ARNm : Acide Ribonuclique messager

ATP : Adenosine Tri-Phosphate

ATCC: American Type of Culture Collection

BBB: Blood Brain Barrier

Bcl-2: B-cell CLL/lymphoma 2

BHE: Barrire Hmato Encphalique

BSA: Bovine Serum Albumin

CMH: complexe majeur dhistocompatibilit

CNS: Central Nervous System

CPA : Cellule Prsentatrice dAntignes

DMEM: Dulbeccos Modified Eagles Medium

DMSO: Dimthyl sulfhoxyde

DTT: Dithiotritol

EDTA: EthyleneDiamine-Tetraacetic Acid

EGF: Epidermal Growth Factor

ELISA: Enzyme Linked Immuno-Sorbent Assay

EMEM: Eagles Minimum Essential Medium

ERK: Extracellular signal-regulated kinases

FcRI : rcepteur de haute affinit pour les IgE

FcRII : rcepteur de faible affinit pour les IgE (CD23)

FGF: Fibroblast Growth Factor

GAPDH: Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase

GBM: Glioblastome multiforme

GGM: Motif Glycine-Glycine-Mthionine

GFAP: glial fibrillary acidic protein

GM-CSF: Granulocyte Macrophage-Colony Stimulating Factor

Gi : Sous unit inhibitrice de protine G

Gs : Sous unit stimulatrice de protine G

HRP: Horse-Radish Peroxydase

IAP : Integrin Associated Protein (ou CD47)

IFN : Interfron

Ig : Immunoglobuline

IL : Interleukin

IP : Iodure de Propidium

IP : Immunprcipitation

Kb: Kilo-base

KDa: kilo Dalton

MAPK: Mitogen Activated Protein Kinase

MCP: monocyte chemoattractant protein

MMP: matrix metalloproteinas

mTOR: Mammalian target of ranpamycin

NEAA: Non essential amino acid

NF-b: Facteur nuclaire b

NGF: Nerve Growth Factor

NHA: Normal human astrocyte

PBS : Phosphate Buffer Saline

PFA : Paraformaldhyde

PH : potentiel dHydrogne

PGE 2 : Prostaglandine 2

PI3K : PhosphatIdylinositol-3-Kinase

PKC : Protine kinase C

PLC : Phospholipase C

PLIC-1: protein linking IAP to cytoplasmic 1

PVDF : polyvinylidne difluorid

P14ARF: Tumor suppressor protein of 14 kDa (ARF) alternate reading fram

P16INK4A: Cyclin-dependent kinase inhibitor 2A (melanoma, p16, inhibits CDK4)

Ras : Rat sacroma viral oncogene homolog

RCPG : Rcepteur Coupl au Protine G

RE : Rticulum Endoplasmique

RIA: Radio Immuno Assay

RNase: Ribonuclase

ROS: reactive oxygen specie

Rpm: rotations par minut

RPMC: Rat peritoneal mast cell

RPMI: Roswell Park Memorial Institute medium

RT-PCR: Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction

SDS: Sodium Dodcyl Sulfate

SDS-PAGE : Electrophorse sur Gel de PolyAcrylamide en prsence de SD

SEM : erreur standard sur la moyenne

SE7C2: Anticorps dirig contre la protine SIRP

SHP2 : Src-homology tyrosine phosphatase

SIRP : Signal Regulatory Protein

SNC : Systme Nerveux Central

Src : Rous sarcoma protein kinase

SVF : Srum de Veau Ftal

TAE: Tris actate EDTA

TBST: Tris Buffered-Saline Tween

TGF: Tumor Growth Factor

TIMP: Tissue Inhibitor of Metalloproteinases

TNF: Tumor Necrosis Factor

TSP : Thrombospondine

UHRF1: Ubiquitin-like containing PHD and RING finger domain 1

VEGF: Vascular Endothelial Growth Factor

UV : Ultraviolet

VVM : Motif Valine-Valine-Mthionine

2D3, B6H12: Anticorps anti-CD47

Listes des figures et des tableaux :

Figure 1 : Astrocytes dhippocampe de souris observs en microscopie fluorescence

3

Tableau 1: Classification des gliomes selon lOMS 2007 5 Tableau 2: Taux dincidence des tumeurs intracrniennes primitives en

fonction des types histologiques

6

Figure 2 : Aberrations gntiques impliques dans la gnse des glioblastomes

8

Tableau 3: Exemples dinhibiteurs utiliss dans les traitements de glioblastomes

10

Figure 3: Les six caractristiques fondamentales dune cellule cancreuse 11 Figure 4: La Tumeur ; un organe complexe, un organe part entire et

bnon un amas dstructur de cellules

13

Tableau 4 : Exemples de cancers lis linflammation 16 Figure 5: Effets des cellules de limmunit inne et acquise lors de

linflammation associe la cancrogense

17

Figure 6: Schma simplifi refltant le rle des cytokines libres par les

lymphocytes T dans la rgulation de limmunit pro- et anti-

tumorale

19

Figure 7: Concept de limmuno-surveillance et immunoediting des Tumeurs

21

Figure 8: Lquilibre entre les cytokines et les chemokines rgule le

dveloppement tumoral

24

Figure 9: Vue en microscopie lectronique transmission de la

morphologie des mastocytes ltat normal (gauche) et ltat

de dgranulation (droite)

25

Figure10 : Principales fonctions physiologiques des mastocytes humains

dans des conditions normales

26

Tableau 5 : Fonctions effectrices et immuno-modulatoires des mastocytes 27 Figure 11 : Dveloppement et distribution tissulaire des mastocytes 29 Tableau 6: Caractristiques des deux phnotypes majeurs de mastocytes 30 Tableau 7: Les principales classes de mdiateurs librs par les mastocytes 32 Figure 12 : Infiltration des mastocytes dans les masses tumorales 34 Tableau 8: Principaux mdiateurs mastocytaires qui dsorganisent la

barrire hmatoencphalique

39

Figure 13: Structure du rcepteur CD47 et ses ligands endognes 41 Figure 14: Reprsentation schmatique de la structure des membres de la

famille SIRP 43

Figure 15: Interaction du rcepteur CD47 avec SIRP et voies de couplage 44

Figure 16 : Observation au microscope optique des cultures cellulaire de la

ligne U87 dans un milieu EMEM supplment avec 10%

srum de veau ftal 37C sous atmosphre 5% CO 2

47

Figure 17 : Suivie de la croissance cellulaire de la ligne U87 dans un milieu

EMEM supplment avec 10% srum de veau foetal 37C sous

atmosphre 5% CO2

47

Tableau 9: Les diffrents temps de gnration des lignes dastrocytomes et d astrocytes humains

48

Figure 18 : Modles de coculture permettant ltude de la prolifration et

la migration des astrocytomes

50

Figure 19 : Etapes du test dincorporation de thymidine tritie 52 Figure 20 : Etapes du test dincorporation de BrdU 53 Figure 21 : Principe du test colorimtrique MTS 54 Figure 22: Principe du test de viabilit cellulaire par coloration au bleu de

trypan 55

Figure 23 : Principe de fonctionnement de la sonde F2N12S 57 Figure 24 : Principe du dosage du calcium intracellulaire par la sonde Fura-

2/AM 58

Figure 25: Reprsentation schmatique de diffrentes tapes de lamplification par PCR

63

Tableau 10 : Squences des amorces sens et anti-sens utilises dans nos expriences

63

Figure 26 : Principe de la dtection des produits de PCR par mission de

fluorescence par un agent intercalent

64

Figure 27 : Courbe reprsentative des diffrentes phases dune PCR en temps rel

65

Tableau 11 : Exemple de rsultats exprimentaux 66 Figure 28: Principe des expriences dimmuno-prcipitations 69 Figure 29 : Graines noires de cumin (extrait du site santeplus ) 210 Figure 30 : Leffet des mastocytes sur les astrocytomes humains 234 Figure 31 : Reprsentation de diffrentes interactions molculaires entre

les mastocytes et les astrocytomes et leurs voies de signalisation

qui contribuent au dveloppement des astrocytomes

239

Avant-propos

Ce projet de thse sinscrit dans le cadre dune meilleure comprhension du rle des

cellules inflammatoires et tout particulirement des mastocytes dans le comportement des

cellules cancreuses.

Le pronostic de la maladie cancreuse est trs directement li au caractre invasif de la

tumeur primitive. Le caractre invasif est dtermin, en partie, par le gnotype des cellules

tumorales, mais aussi par leurs interactions avec les cellules de lhte qui modulent les

capacits de dveloppement de la tumeur.

Notre hypothse de travail est base sur le fait que la composante immunologique du

microenvironnement tumoral (cellules inflammatoires et leurs mdiateurs : cytokines,

chimiokines) joue un rle dterminant dans lvolution des cancers. Notre premire

approche consiste analyser la rponse locale inflammatoire des astrocytomes, en relation

avec leur progression (prolifration, migration). Linfluence dun contact

mastocytes/astrocytomes est particulirement observe.

Les travaux de cette thse conjuguent des approches cellulaires (cultures cellulaires,

cocultures, imagerie), de biologie molculaire (RT-PCR, PCR, Western-blot,),

pharmacologiques (dosages de messagers intracellulaires,) et biochimiques

(immunoprcipitation, dosage de cytokines,). Les tudes sont ralises sur des lignes

cellulaires humaines (astrocytes et astrocytomes) et sur un modle de co-culture

htrologue astrocytes ou astrocytomes humains et mastocytes pritonaux de rats .

Lambition long terme de ce projet est de dboucher sur lidentification de nouvelles cibles

potentielles daction anti-tumorale ainsi que leur utilisation dans la mise au point de

nouveaux schmas thrapeutiques.

Introduction

1 Introduction

Les tumeurs intrcraniennes : les gliomes

Les tumeurs intracrniennes peuvent survenir tout ge. Leur incidence augmente

progressivement avec lge avec un pic autour de 25/100000 pour lhomme et 16/100000

pour la femme 70 ans. Le risque cumul de dvelopper une tumeur crbrale maligne

entre 0 et 74 ans a rgulirement augment en passant de 0,33% pour les hommes et

0,20% pour les femmes ns en 1910 0,62% pour les hommes et 0,44% pour les femmes

ns en 1950 (Dutertre et al., 2010). Il semblerait que cette augmentation se ralentisse

depuis ces cinq dernires annes. Lamlioration des pratiques mdicales explique

certainement en partie cette lvation du risque (meilleur diagnostic) mais des facteurs

environnementaux lis au mode de vie dans notre socit ne sont pas exclure.

Les tumeurs crbrales peuvent tre primitives , c'est--dire quelles se dveloppent

partir des cellules du cerveau (astrocytes, oligodendrocytes ou pendymocytes) ou

secondaires (appeles mtastases) ayant pour origine une tumeur situe ailleurs dans

lorganisme (poumon, sein, rein). Les mtastases sont de loin les tumeurs crbrales les

plus frquentes.

Les tumeurs crbrales primitives les plus frquentes sont les gliomes qui reprsentent

plus de la moiti des tumeurs primitives, quel que soit lge. Les gliomes dominent en

frquence avec une prminence des gliomes de haut grade, suivis des mningiomes, des

tumeurs de la rgion sellaire, des tumeurs des nerfs crniens et des lymphomes crbraux

primitifs. Il existe de nombreux autres types histologiques beaucoup plus rarement

rencontrs tels que les pendymomes, les tumeurs neurogliales (gangliogliomes) et les

tumeurs germinales (Dutertre et al., 2010).

Chez les enfants les gliomes sont en deuxime position derrire les leucmies (cancer du

sang). Chez ladulte les tumeurs crbrales sont plus rares, on estime quil y a environ 4000

nouveaux cas de gliome diagnostiqus chaque anne en France et vingt mille aux Etats-

Unis. A titre de comparaison, on diagnostique 40000 nouveaux cancers du sein chaque

anne (donnes publies par le site Association pour la Recherche sur les Tumeurs

Crbrales, octobre 2011 ).

Aujourd'hui, l'incidence des tumeurs crbrales primitives est estime autour de

17/100000 dans les pays dvelopps, avec des facteurs de risque limits que sont l'ge, le

sexe, l'origine ethnique, les syndromes hrditaires et l'exposition aux drivs nitrs, aux

mdicaments (AINS, antipileptiques), aux mtaux dont le plomb, aux pesticides, aux

2 Introduction

champs lectromagntiques de basses frquences et aux fortes doses de radiations

ionisantes. Il semblerait que le taux dincidence saccroisse dans les pays industrialiss (Baldi

et al., 2010). Cependant, comme signal ci-dessus, il faut tenir compte de meilleures

techniques diagnostiques et dun meilleur accs aux soins. La mise en vidence d'autres

facteurs demeure actuellement ardue (tlphones portables par exemple) compte tenu de

la faible frquence de ces tumeurs et des difficults de colliger des donnes exhaustives. Il

est maintenant admis que la progression des gliomes est imputable des altrations

gniques comme linactivation de gnes suppresseurs de tumeur (p53, p16) ou lactivation

doncognes (EGFR).

Le terme gliome englobe tous les types de tumeurs crbrales qui ont pour origine une

cellule gliale.

Les cellules gliales

Ces cellules sont les cellules de soutien qui reprsentent 90% des cellules du

systme nerveux central (SNC) et occupent 50% du volume du cerveau. Cinq fois plus

nombreuses que les neurones les cellules gliales assurent aux neurones un rle de soutien

structural, mtabolique et de communication (Ndubaku and de Bellard, 2008). La glie ou

colle est compose de microglie et macroglie. La microglie drive du feuillet

msodermique et reprsente 5-20% des cellules gliales. Elle est constitue par les

macrophages rsidants et assure limmunit du SNC. Elle scrte des molcules comme les

cytokines qui interviennent dans les phnomnes inflammatoires et contrlent la balance

survie/apoptose cellulaire. Lors datteintes crbrales, les cellules de la microglie

augmentent considrablement lendroit de la lsion (Fix et al., 2007).

La macroglie est constitue de diffrents types cellulaires : les oligodendrocytes, les

pendymocytes et les astrocytes. La fonction principale des oligodendrocytes est dassurer

la mylinisation des axones (Bradl and Lassmann, 2010). Les pendymocytes (ou cellules

pendymaires) sparent les tissus crbraux centraux du liquide cphalo-rachidien des

ventricules.

Les astrocytes possdent de nombreux prolongements ramifis qui leur donnent un aspect

toil (do le prfixe astro ) (Figure 1). Sur un plan morphologique on distingue les

astrocytes fibrillaires (ou fibreux), localiss prfrentiellement au niveau de la substance

3 Introduction

blanche, qui prsentent de longs prolongements radiaires et des filaments intermdiaires

riches en GFAP (Protine Glio-Fibrillaire Acide) et les astrocytes protoplasmiques, localiss

prfrentiellement au niveau de la substance grise, qui prsentent des prolongements

courts, contenant peu de GFAP.

Sur le plan fonctionnel, on distingue les astrocytes de type 1 et 2. Les astrocytes de type 1

interviennent dans ltablissement de la barrire hmato-encphalique et les astrocytes de

type 2 jouent un rle dans la transmission synaptique (Abbott et al., 2006, Nadkarni et al.,

2008, Sofroniew and Vinters, 2010).

Figure 1 : Astrocytes dhippocampe de souris observs en microscopie fluorescence. (Extrait de Parpura V et al., 2012).

Le marquage est effectu par des anticorps dirigs contre la GFAP. Les fluorochromes utiliss sont Alex 568 (vert) et Jaune de Lucifer (Rouge).

Les Gliomes

Le terme gliome englobe tous les types de tumeurs crbrales ayant pour origine une

cellule gliale. Ce sont les tumeurs du systme nerveux central les plus frquentes. Ils

reprsentent 70% de toutes les tumeurs crbrales primaires.

En France, deux systmes de classification sont principalement utiliss pour tablir le

diagnostic et le grading de malignit des gliomes, la classification de lOMS (Organisation

Mondiale de la Sant) et celle de lHpital Sainte-Anne. Ces classifications reposent sur une

approche diagnostique trs diffrente. LOMS nutilise que des critres histologiques et

demeure base sur le type cellulaire prdominant (oligodendroglial versus astrocytaire). La

classification de lHpital Sainte-Anne repose sur lanalyse de la structure histologique

tumorale: tissu tumoral solide versus cellules tumorales isoles, et intgre les donnes

cliniques et de limagerie (voir Figarella-Branger et al., 2008 pour revue). La classification

histologique de rfrence pour le diagnostic et le grading histo-pronostique des gliomes est

celle de lOMS rvise en 2007. Cette classification des gliomes est base sur le type

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Parpura%20V%22%5BAuthor%5D

4 Introduction

cellulaire prdominant (astrocytaire, oligodendrocytaire ou mixte : oligoastrocytome). Un

grade de malignit (de I IV, de bnin au plus malin) est attribu chaque tumeur en

fonction des critres suivants : densit cellulaire, atypies nuclaires, mitoses, prolifration

microvasculaire et ncrose. Les gliomes de grade I correspondent essentiellement

lastrocytome pilocytique, circonscrit, bnin. Ce sont les seuls gliomes bnins qui peuvent

tre guris par la seule chirurgie. Ce type histologique est trs rare chez ladulte. Les gliomes

de grade II sont des gliomes diffus de bas grade, lentement volutifs mais dont lvolution

(sur plusieurs annes) vers un gliome de grade III ou IV est inluctable (Gilbert and Lang,

2007). Les gliomes malins, grade III ou IV, sont caractriss par un degr danaplasie et de

prolifration plus important. Le grade IV correspond aux gliomes les plus graves et

malheureusement les plus frquents.

La classification de lHpital Sainte-Anne peut tre utilise en complment. La confrontation

de lhistologie avec limagerie peut utilement contribuer ltablissement du diagnostic et

est recommande. De mme, limmunohistochimie vise diagnostique ou pronostique

(p53, GFAP Glial Fibrilary Acid Protein ) peut tre ralise en option (Rfrentiel Rgional

du Rseau Onco-Poitou-Charente de Prise en Charge des Gliomes Intra-Craniens de ladulte,

2010).

La recherche en biologie molculaire des dltions des chromosomes 1p et 19q est

actuellement une option pour complter la classification. Ces bras de chromosomes peuvent

tre codlts dans la tumeur de grade II, III et dans les glioblastomes (grade IV) par ltat de

mthylation du promoteur du gne MGMT (O6-mthylguanine-mthyltransfrase, enzyme

de rparation de lADN) et la mutation du gne de lisocitrate dshydrognase (IDH1 et 2)

(Sanson et al, 2009).

Nous avons vu que selon lOMS (WHO, World Health Organization) les gliomes sont diviss

en trois classes : les astrocytomes qui reprsentent 60-70% des gliomes, les

oligodendrogliomes qui regroupent 5-30% des gliomes et les oligoastrocytomes mixtes

(ou gliomes mixtes) (Bauchet et al., 2007 ; Figarella-Branger et al., 2008). Les

oligodendrogliomes et oligoastrocytomes mixtes sont classs en deux grades, le grade II

(bas grade) et le grade III (grade anaplasique) tandis que les astrocytomes sont classs en

quatre grades que nous allons prciser ci-dessous (voir Tableau 1).

5 Introduction

Tableau 1: Classification des gliomes selon lOMS 2007 (Figarella-Branger et al., 2008)

Tumeurs astrocytaires Astrocytome cellules gantes sous-pendymaire Astrocytome pilocytique

Astrocytome pilocytique, variant pilomyxoide Astrocytome diffus

Fibrillaire Protoplasmique Gmistocytique

Astrocytome anaplasique Xanthoastrocytome pleiomorphe Glioblastome

Glioblastome cellules gantes Gliosarcome

Gliomatose

Tumeurs oligodendrogliales Oligodendrogliome Oligodendrogliome anaplasique

Tumeurs oligoastrocytaires Oligoastrocytome Oligoastrocytome anaplasique

Grade I Grade I Grade II Grade II Grade III Grade II Grade IV Grade IV Grade IV Grade III Grade II Grade III Grade II Grade III

Classification des principaux astrocytomes

Astrocytomes pilocytiques : (Grade I)

Ce sont des tumeurs bnignes de grade I qui sont gnralement circonscrites et croissance

faible. Ils reprsentent moins de 5% des astrocytomes et sont frquents chez lenfant. Ils se

dveloppent au niveau du cervelet ou du tronc crbral et parfois dans les hmisphres

crbraux. Il peut survenir chez ladulte, mais moins frquemment (Li et al., 2008).

Lastrocytome pilocytique est habituellement trait avec succs par mthode

radiochirurgicale (voir Tableau 2).

Astrocytomes diffus de bas grade (grade II OMS) :

Les astrocytomes diffus reprsentent 10 15% des tumeurs gliales astrocytaires, rencontrs

majoritairement chez le jeune adulte (30-40 ans). Ils se caractrisent par une croissance

lente mais degrs levs de diffrenciation cellulaire. Ils diffusent vers les structures

nerveuses avoisinantes, leur aspect microscopique comporte de nombreuses variantes qui

peuvent rendre leur diagnostic difficile (Cavaliere et al., 2005 ; Figarella-Branger et al., 2011).

La tumeur se rvle plus souvent par une crise dpilepsie. Ils sont associs une survie de 5

6 Introduction

10 ans environ. Dans 70% des cas la phase symptomatique saccompagne dune

progression vers lastrocytome anaplasique (grade II). Les traitements sont la chirurgie, la

radiothrapie et la chimiothrapie ; la radiothrapie est recommande en dbut de phase

symptomatique. Grce au dveloppement de limagerie et des techniques de stimulation par

les lectrodes la qualit et lefficacit des excisions chirurgicale se sont sensiblement

amliores.

Tableau 2: Taux dincidence des tumeurs intracrniennes primitives en fonction des types histologiques. (Daprs Gilbert and Lang Neurol. Clin. 2007 modifi).

Type de tumeur % Traitement initial standard Mdiane de survie

Gliome grade I 2,3 Chirurgie Gurison Gliome grade II 3,7 Chirurgie 5-10 ans Si inoprable et non volutif : surveillance Si inoprable et volutif : RT En cours dvaluation : chimio par TMZ Gliome grade III 4,4 Chirurgie + RT 4 ans En cours dvaluation : 1p/19q- : 8 ans Radiochimio concomitante (TMZ) 1p/19q+ : 2 ans Glioblastome 20,3 Chirurgie, radiochimio concomitante (TMZ) 12-16 mois En cours dvaluation : Chirurgie, radiochimio concomitante (TMZ), bvacizumab.

RT : Radiothrapie ; TMZ : tmozolomide

Astrocytomes anaplasiques (grade III OMS) :

Avec les astrocytomes de grade IV (glioblastomes) ils sont appels astrocytomes malins ou

de haut grade. Les des astrocytomes sont des tumeurs de haut grade. L'ge moyen des

patients est d'environ 40-50 ans et la survie est de 2 3 ans (le pronostic d'un patient avec

un astrocytome anaplasique est meilleur quun patient avec un glioblastome) (Omar and

Mason, 2012). Ces tumeurs ont tendance tre plus agressives par rapport l'astrocytome

pilocytique et fibrillaire. Ce sont des astrocytomes infiltrants caractriss par de nombreuses

mitoses et un haut pouvoir de diffrenciation. La vitesse de dveloppement et le caractre

invasif des astrocytomes anaplasiques rendent le traitement de ces tumeurs trs difficile. Le

pronostic est difficile prciser avec une mdiane de survie classiquement de trois ans mais

avec des extrmes variant de deux dix ans. Le diagnostic dun astrocytome anaplasique est

7 Introduction

bas sur lapparence histologique, ce qui rend le diagnostic difficile. Cependant, les progrs

rcents dans la comprhension de la biologie molculaire des gliomes permettent

didentifier les principales drgulations gntiques et molculaires qui conduisent au

dveloppement de ces tumeurs. Le pronostic semble conditionn par le profil molculaire de

la tumeur, ainsi il serait largement amlior en cas de dltion des bras chromosomiques 1p

et 19q ou de mutation des gnes isocitrate-dhydrognase 1 (IDH1) ou isocitrate-

dhydrognase 2 (IDH2) (Van den Bent et al., 2006 ; Yan et al., 2009). Quand il existe une

amplification du gne de lEGFR Epidermal Growth Factor Receptor leur volution se

rapproche de celle des glioblastomes (grade IV).

Chez la plupart des patients une rsection chirurgicale large est recommande ; le

traitement complmentaire restant la radiothrapie (Hartmann et al., 2010).

Les astrocytomes anaplasiques peuvent tre considrs comme une tape dans la

progression tumorale entre le grade II et le glioblastome nomm, dans ce cas, glioblastome

secondaire. En effet, le glioblastome peut tre issu de la progression maligne dun

astrocytome de bas grade ou il peut apparatre de novo et dans ce cas il est nomm

glioblastome primaire (Figure 2). Les glioblastomes primaires et secondaires se diffrencient

donc de par leur origine et de par leur caractristiques molculaires (Furnari et al., 2007 ;

Louis, 2007)

Les Glioblastomes ou glioblastomes multiformes (GBM):

Ce sont des tumeurs de grade IV. Ils sont composs de cellules peu diffrencies. Ils sont

caractriss par un polymorphisme cellulaire, des atypies nuclaires, une ncrose tumorale

et une activit mitotique importante (prolifration endothliocapillaire). Ils reprsentent 50-

60% des gliomes et intressent prfrentiellement les patients gs de 50-60 ans. On

constate ces deux dernires dcennies une augmentation croissante de lincidence dans la

population ge de plus de 70 ans. Les glioblastomes primaires reprsentent la majorit des

glioblastomes avec environ 90% des cas. Ceux-ci surviennent avec une incidence plus

importante chez les hommes (environ 1,5-1,8) par rapport au glioblastome secondaire ou

lincidence est relativement quivalente entre les deux sexes. Les glioblastomes secondaires

sont associs un meilleur pronostic que celui des glioblastomes primaires. Le pronostic des

GBM reste extrmement sombre, la mdiane de survie est de 9 mois.

8 Introduction

En 30 ans de rels progrs ont t accomplis tant dans laccompagnement des malades et de

leur famille avec le plan Cancer que dans la prise en charge thrapeutique. En effet, si la

mdiane de survie est infrieure un an, lesprance de vie pour les patients traits

considrablement progress avec une survie deux ans de 27%, quatre ans de 12%, et

cinq ans de 10% (Stupp et al, 2009).

Figure 2 : Aberrations gntiques impliques dans la gnse des glioblastomes (Furnari et al., 2007).

Les glioblastomes secondaires (bleu) sont issus de la progression maligne dun astrocytome de bas grade tandis que le glioblastome primaire (vert) apparat de novo. Cette tumeur peut se dvelopper partir d'astrocytomes de grades infrieurs: un astrocytome diffus de grade II se transforme en astrocytome anaplasique (grade III) et finalement en glioblastome (grade IV) Elle reprsente 60% des gliomes avec un pic d'incidence qui se situe sur la tranche d'ge 65-74 ans, avec un caractre trs invasif. Les tudes gntiques, ralises ces dernires annes, ont permis de dcrire les principales anomalies rcurrentes caractristiques des gliomes : activation de certaines voies de transduction du signal avec amplification doncognes, comme par exemple REGF, drgulation du cycle cellulaire avec dltion de gnes suppresseurs de tumeurs, tels que p16, p53. Cependant ces anomalies ne sont pas spcifiques dun type histologique donn et leur valeur pronostique est souvent controverse, Pour complments voir les rfrences : Kirsch and Loeffler, 2005 ; Figarella-Branger et al., 2008 ; Adamson et al., 2011.

Les glioblastomes se caractrisent souvent par des crises dpilepsie, un dficit neurologique

et une hypertension intracrnienne. La chirurgie permet, lorsquelle est envisageable,

9 Introduction

damliorer ltat neurologique gnral des patients. Lamlioration symptomatique

immdiate obtenue se traduit par une rduction de la pression intracrnienne et par une

diminution des crises dpilepsies. Malgr les efforts, le traitement du glioblastome

multiforme reste trs difficile. Le traitement standard actuel des glioblastomes repose sur

lexrse chirurgicale suivie dune radiothrapie combine avec la chimiothrapie. Du fait de

leur caractre infiltrant, une exrse microscopique complte est impossible. En 2005 Stupp

et coll. ont dvelopp un schma thrapeutique associant la radiothrapie et le

tmozolomide, un agent alkylant de deuxime gnration. Ces essais ont objectiv de faon

indiscutable le bnfice dune chimiothrapie en premire ligne de traitement des GBM.

Lefficacit cependant limite de cette prise en charge a justifi le dveloppement de

nouvelles approches thrapeutiques bases sur les caractristiques biologiques et

molculaires de ces tumeurs. Plusieurs altrations des rgulations cellulaires constituent des

cibles privilgies (Figure 2), comme la surexpression du rcepteur lEGF, la scrtion de

PDGF, lactivation des voies de transduction PI3K/Akt, mTOR et Ras/Raf ou la scrtion de

protases qui dgradent la matrice extracellulaire. Plusieurs agents ciblant ces voies sont

actuellement en cours dessais cliniques, avec des rsultats pour le moment dcevants (pour

exemple voir Tableau 3). En revanche, le pronostic des tumeurs crbrales pourrait bien tre

transform dans les annes qui viennent par lmergence des agents antiangiogniques,

dont les premiers rsultats cliniques sont prometteurs. Lenzastaurin, le cdiranib et le

bvacizumab, dirigs principalement sur la voie du VEGF ont t valus. Parmi eux seul le

bvacizumab a t associ une activit antitumorale substantielle (Chinot et al., 2010).

10 Introduction

Tableau 3: Exemples dinhibiteurs utiliss dans les traitements de glioblastomes (13

e congrs de la socit des sciences neuro-oncologiques, Novembre 20-23, 2008; Las Vegas, NV).

Akt Perifosine Angiopoietine Amgen 386 Aurora Kinase Chromatine Kinase EGFR Gefitinib (ZD1839) Erlotinib (OSI-774) Lapatinib (GW-572016) AEE788 ZD6474 BIBW 2992 Farnesyltransferase Tipifarnib (R115777) Lonafarnib (SCH66336) HGF Amgen 102 HIF-1 Histone Deacetylase Depsipeptide Suberoylanilide hydroxamic acid HSP90 Inhibitors IPI-504 XL888 SNX-5422 CUDC-305 IGFR Integrines Cilengitide (EMD121974) M200 mTOR Temsirolimus (CCI-779) Everolimus (RAD-001) Rapamycin (sirolimus) AP23573

PKC Enzastaurin (LY317615) PLK Protasome Bortezomib Raf Kinase Sorafenib (Bay 43-9006) Src Dasatinib TGF-/TGF-2 Receptor SB-431542 AP-12009 VEGF/VEGFR Bevacizumab Sorafenib (Bay 43-9006) Semaxanib (SU5416) VEGF-Trap CT-322 PTK787 SU011248 AEE788 AZD2171 ZD6474 AMG 706 GW786034 CEP-7055 PDGF Imatinib mesylate PTK787 SU101 SUO11248 GW786034 MLN518 PI3K BEZ225 PKC Tamoxifen

11 Introduction

Microenvironnement tumoral

La premire tape de la formation des tumeurs est la transformation cellulaire impliquant

laltration des points de contrles du cycle cellulaire, lactivation doncognes et/ou la

neutralisation danti-oncognes. Les cellules tumorales peuvent prolifrer de manire

anarchique, chapper aux phnomnes dapoptose et acqurir des proprits invasives

(Figure 3). Pendant longtemps on pensait que lvolution dune tumeur tait

essentiellement rgit par les cellules tumorales elles-mmes. Actuellement cette hypothse

minimaliste a t compltement abandonne au profit dune hypothse impliquant une

interaction des cellules tumorales avec leur microenvironnement cellulaire (Hanahan and

Weinberg, 2011).

Figure 3: Les six caractristiques fondamentales dune cellule cancreuse (Hanahan and Weinberg, 2011). La malignit dune cellule tumorale reflte six capacits acquises : 1- une multiplication sans lintervention de signaux inducteurs de prolifration. Une cellule normale ne peut prolifrer en labsence de signaux mitognes. En effet, ces signaux de croissance sont ncessaires pour permettre aux cellules normales de passer de ltat de quiescence (phase G0) une prolifration cellulaire active (phases G1et S du cycle cellulaire). Les cellules cancreuses sont capables de scrter leurs propres facteurs de croissance qui agissent de faon autocrine, rduisant ainsi leur dpendance vis--vis des signaux exognes. 2- une insensibilit aux signaux antiprolifratifs. Dans les cellules normales, des signaux antiprolifratifs sont scrts afin de dclencher la quiescence des cellules (G0), les cellules tumorales quant- elles chappent ces signaux antiprolifratifs. 3- une rsistance lapoptose. La capacit de prolifration des cellules cancreuse est galement due leur rsistance lapoptose. Cette proprit rsulte de linactivation ou de la disparition de gnes cls inducteurs de lapoptose. 4- un potentiel illimit de rplication. Les cellules tumorales perdent la facult darrter leur division et ne peuvent donc plus entrer en snescence ce qui immortalise les cellules. 5- Langiogense joue un rle crucial dans la progression tumorale (dveloppement un rseau vasculaire apportant les nutriments et loxygne ncessaire leur survie. Ceci se fait par lactivation des voies comme le VEGF (vascular endothelial growth factor) et le FGF (fibroblast growth factor). 6- un pouvoir dinvasion et de dissmination dans les tissus. Les cellules tumorales sont capables de passer lintrieur dun vaisseau sanguin afin dtre transporte dans un autre organe ou elles vont gnrer une seconde tumeur ou mtastase.

12 Introduction

Dans cette mutation de la recherche il a t opr un changement de cible puisque

lenvironnement tumoral est devenu aussi important que la tumeur elle-mme. Cette

volution conceptuelle et thrapeutique rcente en oncologie peut tre illustre par

lutilisation des antiangiogniques. En effet, des rsultats encourageants ont t observs

dans le traitement du glioblastome multiforme de ladulte par un essai dune association

bvacizumab (anticorps monoclonal de type IgG1 qui se lie au VEGF : Vascular Endothelial

Growth Factor) et lirinotecan (driv hmisynthtique de la camptothcine et inhibiteur

spcifique de l'ADN topo-isomrase I) (Vredenburgh et al., 2007). Cependant lutilisation de

cette association chez des enfants en rechute de gliome de haut grade est

malheureusement trs dcevante et laisse imaginer que dautre voies angiogniques que

celles du VEGF, quil reste tudier et/ou confirmer, pourraient tre impliques chez

lenfant dans ce type de tumeur (Gururangan et al., 2010). Ces rsultats confirment

galement la nature diffrente des gliomes de haut grade chez ladulte et lenfant qui avait

dj t propose par De Carli et al. en 2009.

La progression tumorale est un processus multi-gnique et multi-tape qui dpend trs

largement dinfluences diverses exerces par le stroma et le microenvironnement tumoral.

Une tumeur dpourvue de stroma ne peut se dvelopper au-del dun faible volume et se

ncrose.

Le stroma

Les cellules tumorales sont souvent entoures dune partie msenchymateuse appele

stroma. Le stroma sert de tissu nourricier et de soutien aux cellules tumorales (Coussens

and Werb, 2002). Il est compos de fibroblastes (ou myofibroblastes), de matrice

extracellulaire (MEC), de cellules inflammatoires et immunocomptentes (lymphocytes,

macrophages, mastocytes, cellules NK,) et de novaisseaux (Ruffel et al., 2010). Le stroma

tumoral est le plus souvent associ une augmentation de la population fibroblastique et

une densit de vaisseaux capillaires accrue. Les fibroblastes associs la tumeur,

gnralement dsigns sous le nom de CAF : carcinoma-associated fibroblasts , sont

responsables de la fibrose pathologique implique dans le dveloppement tumoral

(Hanahan and Weinberg, 2011). Les interactions tumeur-stroma sont assures via des

13 Introduction

composants (solubles ou non) de la MEC et/ou par des facteurs de croissance produits par

les cellules fibroblastiques.

Figure 4: La Tumeur ; un organe complexe, un organe part entire et non un amas dstructur de cellules (adapt de Joyce JA et Pollard JW, 2009)

Le microenvironnement tumoral est constitu de cellules tumorales, de cellules fibroblastiques et immunitaires (BMDC, Bone marrow-derived cells ; Mastocytes ; TEM, TIE2-expressing monocytes ; Macrophages ; MDSC, Myelod-derived suppressor cells ; Lymphocytes ; Neutrophiles ; MSC, Mesenchymal stem cells ; Fibrobalstes ; cellules pithliales ; cellules endothliales ), de vaisseaux sanguins et lymphatiques, de matrice extracellulaire,

Par ailleurs, la transformation cellulaire saccompagne de modifications prcoces de

lenvironnement tumoral impliquant les cellules du tissu conjonctif (fibroblastes,

myofibroblastes, cellules inflammatoires), les cellules endothliales et les composants de

la matrice extra-cellulaire (MEC) (Figure 4). Les cellules tumorales les plus invasives

acquirent des caractres phnotypiques msenchymateux ralisant une transition

pithlio-msenchymateuse. Elles modifient ainsi leurs molcules dadhrence, leur

cytosquelette et sont capables de produire des enzymes protolytiques comme les

mtalloprotinases matricielles (MMPs) ou des cytokines qui assurent lactivation stromale.

Les cytokines pouvant tre libres peuvent tre des cytokines pro-inflammatoires (comme

lIL-6, le TNF- ou certaines chimiokines) ou anti-inflammatoires (comme le TGF-, lIL-10 ou

lIL-20). Les chimiokines sont des cytokines de bas poids molculaire (8 12kDa) comme

ENA78 (ou CXCL5), GRO- (ou CXCL 1), MCP-1 (ou CCL2) et IL-8 (ou CXCL 8), qui assurent le

recrutement des polynuclaires neutrophiles, monocytes, ou lymphocytes (chimiotactisme)

sur le site inflammatoire. Dans le stroma et la tumeur, la no-angiognse et la no-

lymphangiognse forment des vaisseaux sanguins et lymphatiques indispensables la

14 Introduction

prolifration tumorale (Holopainen et al., 2011). Ces modifications micro-

environnementales de la tumeur (scrtion de cytokines, activation cellulaire)

conditionnent la croissance des cellules tumorales, dterminent leur potentiel mtastatique

et, ventuellement, la localisation tissulaire des mtastases (Billotet and Jouanneau , 2008).

De plus, dsormais il y a des vidences qui prouvent qu'au sein dune masse tumorale se

trouve un petit nombre de cellules, dites cellules souches tumorales (CST), qui prsentent

des proprits d'auto-renouvellement et de multi-potence (Seung Kew Yoon, 2012). Ces CST

rsident proximit des cellules endothliales dans une "niche vasculaire tumorale" et

constituent un rservoir pour l'initiation et/ou le maintien des tumeurs. Mme si des CST

mutes permettent un dveloppement et une progression tumorale elles collaborent

troitement avec les cellules du microenvironnement tumoral (Hanahan et Coussens, 2012).

La raction inflammatoire et cancer

La raction inflammatoire est naturelle et trs utile lorganisme. Elle accompagne la

raction immunitaire, la rend plus spcifique et contribue llimination de lagent

pathogne et la rparation des tissus lss en favorisant le renouvellement cellulaire.

Cette raction est strictement contrle par de nombreuses protines de linflammation.

Lorsque la rponse est inadapte ou mal contrle, elle cre linverse des lsions qui

peuvent endommager le matriel gntique et favoriser la survenue danomalies

potentiellement cancrignes.

Rudolf Virchow (1821-1902), mdecin allemand, fut le premier observer un lien entre

linflammation et le cancer en 1863. Il remarqua laccumulation dun grand nombre de

leucocytes au sein des tissus noplasiques. Il mit lhypothse selon laquelle certaines

classes de substances irritantes provoqueraient des lsions tissulaires et une inflammation

locale, et ces conditions seraient favorables la prolifration cellulaire (Balkwill et

Mantovani, 2001). Il suggra alors que les sites dinflammation chronique seraient

lorigine des tumeurs.

Les cellules tumorales scrtent de nombreuses cytokines et chmokines susceptibles

dattirer les leucocytes. En effet, toutes les masses tumorales sont infiltres de cellules de

limmunit inne (granulocytes, les cellules dendritiques, les macrophages, les osinophiles

et les mastocytes) et de limmunit acquise (lymphocytes). Ces cellules infiltres ont, elles

aussi, la capacit de produire une batterie de mdiateurs comme des cytokines, des espces

15 Introduction

ractives de loxygne, des srines et cystine protases, ou des MMP. Ces mdiateurs

peuvent la fois inhiber ou stimuler la croissance tumorale, mais galement inhiber ou

favoriser la migration des cellules cancreuses (Coussens et Werb, 2002).

Paul Ehrlich suggra, il y a plus de 100 ans, lexistence dun concept dimmuno-surveillance

dans lequel les cellules immunitaires reconnaissent les cellules tumorales et provoquent une

destruction de la tumeur. Ce concept a t largement valid ces dernires annes grce

des modles murins gntiquement modifis. Pour exemple, Shankaran et al. ont dmontr

en 2001 quune tumeur induite par un carcinogne chimique, le mthylcholantrne,

prolifre beaucoup plus rapidement et est bien plus agressive dans un modle de souris

immuno-dficiente par rapport un modle de souris immuno-comptente (Fridman et al,

2011).

Par contre, dautres tudes suggrent que les ractions inflammatoires favorisent la

croissance tumorale. Des personnes ayant des prdispositions gntiques favorisant les

phnomnes inflammatoires auraient un risque plus important de dvelopper un cancer.

Dautres tudes dmontrent avec certitude le lien entre inflammation chronique et cancer

(Tableau 4). Cest par exemple le cas du cancer de lestomac qui se dveloppe suite une

infection bactrienne par Helicobacter Pylori ou du cancer col de lutrus qui se dveloppe

suite une infection par un papillomavirus. Dans les deux cas, les agents pathognes

persistent des annes dans lorganisme et induisent une raction inflammatoire durable.

Cest galement le cas de maladies auto-immunes associes par exemple la maladie de

coeliaque ou le lymphome des MALT (mucusa-associated lymphod tissue). Une observation

identique peut tre faite lors dagressions chimiques par la fume de cigarette par exemple

et le cancer du poumon (Coussens and Werb, 2002, Mantovani et al., 2008, Sauts-Fridman

et al., 2011). Le lien entre inflammation et le cancer est galement renforc par des

observations qui suggrent quun traitement chronique par des AINS (anti-inflammatoires

non strodiens), comme laspirine par exemple, ou par des COXIBS (inhibiteurs slectifs de

la COX2 : cyclooxygnase-2) diminue chez les patients concerns le risque de dvelopper une

tumeur. Ce risque est diminu de 50% dans le cas des cancers colorectaux, de 40% dans les

cancers de lestomac et du pancras et de 20% dans les cancers du sein (Garcia-Rodriguez et

al., 2001 ; Coussens and Werb, 2002 ; Koki et al., 2002 ; Meier et al., 2002 ; Gonzalez-Prez

et al., 2003). De rcents travaux confortent ces observations : Rothwell et coll. montrent que

la prise quotidienne d'aspirine sur le court terme, 3 5 ans, diminue l'incidence des cancers

16 Introduction

et la mortalit par cancers d'environ 15 %. (Rothwell et al., 2012a) , que la prise quotidienne

d'aspirine, mme dose faible, rduit le risque de cancers avec mtastases distance du

cancer primitif, en particulier dans les cancers colorectaux (Rothwell et al., 2012b) et que la

prise rgulire d'aspirine long terme, sur une vingtaine d'annes, rduit le risque de

cancers, particulirement le cancer colorectal, et rduit le risque de mtastases distance

(sans rduire l'extension locale des cancers) (Algra and Rothwell, 2012).

Le tableau ci-dessous liste certains cancers o le processus inflammatoire est un co-facteur

de la carcinognse.

Tableau 4 : Exemples de cancers lis linflammation (daprs Coussens et Werb, 2002).

Noplasmes associs linflammation chronique :

Condition pathologique Bronchite Cystite Gingivite, lichen plan Maladie de Crohn, colite

chronique ulcrative Pancratite chronique ou

hrditaire Reflux gastro-oesophagien Sialadnite Thyrodite dHashimoto Inflammation cutane

Noplasme associ Cancer du poumon Cancer de la vessie Cancer des cellules squameuses Cancer colorectal Cancer du pancras Cancer de lsophage Cancer des glandes salivaires lymphomes du MALT (Mucosa- associated lymphoid tissue) Mlanome

Agent thiologique Silice, asbeste, tabagisme Cathters urinaires Alcoolisme, mutation du chromosome 7 (trypsinogne) Acide gastrique Ultraviolets

Cancers associs aux agents infectieux :

Cholangite Caillots biliaires chroniques Ulcre gastrique, gastrite Mononuclose SIDA Ostomylite Inflammation pelvienne, Inflammation du col de lutrus Kystose chronique

Cholangiosarcome, cancer du colon Cancer des voies biliaires Cancer de lestomac Lymphome B non-Hodgkinien, Lymphome de Burkitt, Lymphome non-Hodgkinien, Carcinomes des cellules squameuses, sarcome de Kaposi Cancer de la peau Cancer des ovaires, du col Cancer des voies biliaires, du foie, du rectum

Opisthorchis viverrini, acide billiaires Bactries, caillots biliaires Helicobacter pylori Virus dEpstein_Bar Virus de limmunodficience humaines, virus de lherps Infection bactrienne Gonnorrhes, chlamydies, Papillomavirus Schistosomiase

Les cellules inflammatoires jouent un rle indniable sur le dveloppement des tumeurs.

Certaines cellules participent aux mcanismes de limmunit anti-tumorale et dautres vont

abolir cette immunit et favoriser le dveloppement tumoral (Figure 5).

17 Introduction

Les leucocytes infiltrs dans les tumeurs reprsentent prs de 50% de la masse tumorale.

Selon le type de leucocytes majoritairement infiltr, le pronostic vital serait diffrent, mais

celui-ci dpendrait galement du type de cancer et de sa localisation. Les leucocytes

prsents dans le stroma tumoral sont aussi bien des cellules de limmunit adaptative que

des cellules de limmunit inne. En effet, on observe des lymphocytes T, des cellules

dendritiques et plus rarement des lymphocytes B. Les effecteurs de limmunit inne

infiltrs sont des macrophages, des mastocytes, des leucocytes polymorphonuclaires et

plus rarement des cellules Natural Killer. La tumeur met en uvre de nombreux

mcanismes de dfenses visant chapper la rponse immunitaire ; les cellules tumorales

se rvlent tre de vritables agents subversifs des cellules de linflammation.

Figure 5: Effets des cellules de limmunit inne et acquise lors de linflammation associe la cancrogense (de Visser et al., 2006). Les antignes prsents dans les tissus pr-noplasiques sont transports dans les organes lymphodes secondaires par lintermdiaire des cellules dendritiques qui y activent les cellules de limmunit acquise (lymphocytes T et B). Paralllement, les cellules de limmunit inne sont actives de manire chronique et favorisent le dveloppement tumoral par la modulation de lexpression des gnes dans les cellules pr-noplasiques ; cette action a pour effet terme dinduire une drgulation du cycle cellulaire et de favoriser la survie. Les cellules de linflammation favorisent galement le remodelage des tissus et langiogense par la scrtion de mdiateurs pro-angiogniques et de protases extracellulaires. Les tissus dans lesquels ces voies de signalisation sont actives de manire chronique seraient favorables au dveloppement dun cancer

18 Introduction

Cellules intervenant dans limmunit anti-tumorale

Le systme immunitaire reconnat les cellules tumorales comme des entits trangres

lorganisme et dclenche une rponse complexe impliquant diverses cellules (lymphocytes,

cellules dendritiques,) et protines spcialises (cytokines, anticorps). Ces diffrents

facteurs vont parvenir lyser la cellule cancreuse grce un systme de dfense non

spcifique, limmunit inne, et un systme de dfense spcifique, limmunit acquise.

Parmi les cellules intervenant dans cette immunit anti-tumorale nous pouvons citer :

- Les cellules Natural Killer (NK) sont non spcifiques de lantigne et sont

responsables de la destruction directe des cellules tumorales. Leur activit cytotoxique

dpend des rcepteurs de surface de la tumeur. Elles peuvent scrter de la perforine et de

la granzyme (Platonova et al ; 2011).

- Les cellules NKT jouent un rle rgulateur de linflammation en orientant vers une

rponse type Th1 ou Th2 par production rapide de INF-, TNF-, IL-4 and IL-13. Leur

mcanisme daction est proche de celui des lymphocytes T CD8+ (Ruffell et al., 2010).

- Les lymphocytes T isols partir de masses tumorales sont caractriss par une

rponse amoindrie aux stimuli mitognes et antigniques. Ils ninduisent que peu de

rponses cytotoxiques et produisent peu de cytokines de type Th1 lorsquils sont stimuls

par lantigne. Ces caractristiques sont dautant plus marques que les patients sont un

stade avanc de la pathologie (Kiessling et al., 1996 ; Reichert et al., 1998 ; Uzzo et al., 1999).

De nombreux lymphocytes sont spcifiques des antignes des tumeurs comme lindiquent

les analyses clonales (Miescher et al., 1987) (Figure 6). Les lymphocytes T sont des

cellules lymphodes de limmunit inne qui scrtent de lIFN et dtruisent diverses

cellules cancreuses (mlanone, lymphome) (Gomes et al., 2010). Les lymphocytes T CD8+

cytotoxiques (LCT) sont notamment activs par les cellules dendritiques et sont impliqus,

tout comme les NK, dans la destruction des cellules tumorales par notamment une

scrtion de perforines et de granzymes (Flinsenberg et al., 2011). Les lymphocytes T

auxiliaires (CD4+-T), appels aussi T helper (Th), jouent un rle important dans le contrle

du dveloppement tumoral (Hung et al., 1998). Ils sont caractriss sur la base des

cytokines quils scrtent. Les Th1 , impliqus dans limmunit cellulaire, scrtent

principalement de lIL-2, du TNF et de lIFN et sont impliqus dans la cytotoxicit

cellulaire dpendante du complment ainsi que dans lactivation de la fonction cytotoxique

des cellules NK, LCT et des macrophages (Szabo et al ; 2000). Les Th2 produisent

19 Introduction

majoritairement de lIL4, IL5, IL10 et IL13 et activent les osinophiles et les mastocytes

(Zheng and Flavell, 1997) ainsi que les lymphocytes B qui vont alors scrter des Ig

impliques dans la rponse humorale. Une autre population cellulaire pro-inflammatoire a

t dcrites ces dernires annes, Th17, qui produit de lIL17, IL21 et IL22 mais dont

limplication dans une activit anti-tumorale reste discute (Ouyang et al., 2008).

- Les lymphocytes B sont localiss beaucoup plus rarement dans les tumeurs

except dans les structures lymphodes. Leur activation provoque un relargage danticorps

anti-antigne tumoral qui vont bloquer la progression tumoral en empchant lactivation

des rcepteurs de facteurs de croissances (Dieu-Nosjean et al., 2008).

Figure 6: Schma simplifi refltant le rle des cytokines libres par les lymphocytes T dans la rgulation de limmunit pro- et anti-tumorale (Ruffell et al., 2010). Les cellules NK, les lymphocytes T- et les lymphocytes cytotoxiques CD8

+ favorisent l'immunit

anti-tumorale induisant la mort cellulaire des cellules noplasiques. Les fonctions effectrices cytotoxiques de ces cellules sont mdies par lIFN libr par les cellules TH1 et les cellules NKT de type I, ainsi que par l'auto-production de l'IFN qui conduit la polarisation des cellules TH1. La libration de l'IL-4 et IL-13 par les cellules TH2 et les cellules NKT de type II peut orienter la polarisation des macrophages vers un phnotype M2. Ces macrophages polariss favorisent la promotion des mtastases via la libration de l'EGF, tandis que la production de TGF supprime directement ou indirectement la rponse immunitaire par le biais de la promotion du dveloppement des cellules TReg. IL-17 favorise la production de l'IL-6 par les cellules tumorales. Ces deux cytokines favorisent la croissance des cellules tumorales, tandis que lIL-21 amplifie la fonction effectrice des lymphocytes T cytotoxiques.

20 Introduction

Cellules intervenant dans la suppression de limmunit anti-tumorale

Dans certaines conditions la tumeur chappe laction combine des cellules

immunitaires et continue de prolifrer. A ma connaissance deux mcanismes

dchappement sont dcrits. Le premier est limmunoediting, mcanisme dans lequel la

tumeur nest plus reconnue par le systme immunitaire comme tant du non-soi (Vesely

et al., 2011 ; Schreiber et al., 2011) (Figure 7). Le second mcanisme est un dtournement

par la tumeur des rponses immunitaires : cest limmuno-suppression. Dans les deux

mcanismes la tumeur va entrer dans un tat dquilibre avec le systme immunitaire. Elle

pourra rester sous le contrle du systme immunitaire ou bien y chapper pour prolifrer

(Coussens and Werb, 2002, Ruffel et al., 2010). Lorsque les rponses immunitaires sont

dtournes au profit de la tumeur (immuno-suppresion), certaines cellules peuvent faciliter

langiognse et la prolifration des cellules tumorales. Parmi les cellules action pro-

tumorale non trouvons les macrophages, des lymphocytes T et B, des neutrophiles, des

mastocytes.

- Les lymphocytes rgulateurs Treq reprsentent une proportion de 5 15% des

lymphocytes associs aux tumeurs (TIL : Tumor-infiltrating lymphocytes). Ils inhibent la

prolifration des autres lymphocytes T spcifiques du microenvironnement tumoral par des

mcanismes dpendant du contact cellulaire ou par des mcanismes dpendant de lIL-10 et

du TGF- (Strauss et al., 2007a). Dans des conditions physiologiques, les Treg sont essentiels

dans la prvention des pathologies auto-immunes (Shevach, 2000). Dans un contexte

tumoral, ils sont immunosuppresseurs et prsentent une grande variabilit de phnotype

(CD4+, CD25hi, Foxp3+). Certaines tudes rcentes suggrent que les stratgies

thrapeutiques (irradiation, chimiothrapie, chirurgie) auraient mme tendance induirent

leur prolifration (Strauss et al., 2007b).

- Les cellules mylodes suppressives (MDSC : Myeloid-derived suppressor cells)

forment une population cellulaire htrogne compose de cellules mylodes prognitrices

et de cellules mylodes immatures. Une accumulation de cette population immature est

observe dans le cas de cancer. Les MDSC ont t caractrises la premire fois chez des

souris portant des tumeurs puis chez de patients atteints de cancer. Chez ces dernires, le

nombre de MDSC circulant peut tre augment de dix fois par rapport un individu sain.

21 Introduction

Figure 7: Concept de limmuno-surveillance et immunoediting des Tumeurs (Schreiber et al., 2011). Limmunoediting se droule en trois phases : llimination, lquilibre et lchappement. Llimination correspond une phase active o le systme immunitaire reconnat et dtruit les cellules tumorales. Une phase dquilibre dynamique entre laction du systme immunitaire et le dveloppement tumoral.sinstalle. Les lymphocytes T, lIL-12 et IFN- sont ncessaire pour maintenir les cellules ltat de dormance. La pression de slection exerce par le systme immunitaire est forte et les cellules tumorales grce leur grande instabilit gntique peuvent acqurir des micro- (mutations gntiques et pigntiques) ou macro-rarrangements (translocation, dltion, inversion, duplication) et dautres variantes des cellules tumorales peuvent apparaitre : 1- par diminution de la prsentation de lantigne aux lymphocytes T (CMH), 2- par laugmentation de linhibition de lapoptose ( Bcl-XL ; FLIP) ou 3- par lexpression de molcules de surface inhibitrices qui tuent directement les lymphocytes T cytotoxiques (PD-L1 ; FasL). De plus, les tumeurs scrtent des facteurs inhibant les fonctions inhibitrices des cellules immunitaires (TGF-, IL-10, VEGF, LXR-L, IDO, gangliosides ou MICA soluble) ou recrutent des cellules rgulatrices pour attnuer limmunosuppresion (IL-4, IL-13, GM-CSF, IL-1, VEGF ou PGE2), leur permettant de se soustraire cette slection : cest la phase dchappement o la croissance des cellules tumorales nest plus bloque par limmunit. (Schreiber et al., 2011 et Vesely et al., 2011).

Chez le rat portant une tumeur, les MDSC peuvent reprsenter 20 40% des splnocytes

alors que ce nombre nest que de 2 4% dans une rate saine (Mirza et al., 2006). Elles

prolifreraient galement dans les pathologies auto-immunes (Gabrilovich et Nagaraj, 2009).

Lorsquelles sont actives, elles prsentent des proprits immunosuppressives et une

morphologie proche des granulocytes et des monocytes (Gabrilovich et Nagaraj, 2009).

22 Introduction

Les MDSC inhibent la fois des rponses des cellules de limmunit inne et les rponses des

cellules de limmunit acquise. Elles expriment de grande quantit darginase 1 et de iNOS

impliques dans la production de NO. Le NO inhibe notamment les fonctions des

lymphocytes T ; lexpression des molcules du CMH II (Rivoltini et al., 2002 ; Harari et Liao,

2004). Certaines tudes suggrent que les MDSC inhiberaient la cytotoxicit des cellules NK

par rapport aux cellules tumorales et inhiberaient galement leur production dIFN

(Ostrand-Rosenberg et Sinha, 2009). De trs nombreuses questions concernant les MDSC

restent lucider. Les mcanismes immunosuppresseurs des MDSC semblent en effet

diffrents, selon quelles soient localises dans les organes lymphodes secondaires ou au

sein mme de la tumeur, o elles peuvent se diffrencier en TAM (Kusmartsev et

Gabrilovich, 2005).

- Les macrophages associs aux tumeurs sont dsigns sous le terme de TAM

(tumor-associated macrophages). Ils drivent des monocytes circulant qui sont

slectivement attirs dans le microenvironnement tumoral par la production locale de

chmokines (CCL2, CCL5, CCL7, CCL8, CXCL12) et cytokines (VEGF, PDGF, M-CSF) (Balkwill,

2004). Les TAM sembleraient saccumuler dans les rgions ncrotiques des tumeurs

caractrises par une hypoxie (Sica et al., 2008). Sous linfluence du M-CSF les monocytes

recruts se diffrentient en macrophages rsidants dans le microenvironnement. La

polarisation de type M1 (classique) oriente la rponse immunitaire vers des proprits de

type Th1. Les M1 sont des macrophages pro-inflammatoires qui participent llimination

de la tumeur par phagocytose aprs opsonisation des cellules tumorale et prsentation des

antignes tumoraux aux lymphocytes T CD4+. Les TAM seraient des macrophages de type

M2 et leur diffrenciation serait sous le contrle principal de lIL-4, du TGF-, de lIL-6 et de

lIL-10 (Mantovani et al., 2009). Les TAM ont la capacit de stimuler directement la

croissance tumorale et la migration (Goswami et al., 2005). Les macrophages de type M2

produisent des quantits abondandes de cytokines immunosupressives comme lIL-10 et

des quantits faibles dIL-12, et sont caractriss par une faible capacit prsenter

lantigne. Les M2 inhibent de plus les rponses de type Th1. Ils participent trs activement

la no-angiogense par la production de facteurs pro-angiogniques et par le remodelage

de la matrice extracellulaire (Figure 8). On leur attribue galement un rle

immunosupresseur qui serait li en partie au recrutement de lymphocytes T dpourvus

dactivit cytotoxique. Certaines tudes ont malgr tout montr que les TAM pouvaient

23 Introduction

prsenter des proprits anti-tumorales. Les mcanismes ne sont pas totalement lucids,

mais il semblerait que dans ces situations, ce sont les macrophages de type M1 qui sont les

impliqus. Ces cellules ont une capacit promouvoir la mort des cellules tumorales

(Mantovani et al., 2009).

- Les cellules dendritiques joueraient un rle primordial dans linitiation, la

programmation et la rgulation des rponses immunitaires anti-tumorales (Steinman et

Banchereau, 2007).

Cependant, dans la plupart des tissus cancreux ainsi que dans les organes lymphodes

secondaires de patients atteints de cancer, les cellules dendritiques prsentent des

phnotypes immatures. En effet, les nombreux TAM et surtout les MDSC infiltres dans les

tumeurs seraient lorigine de la suppression de la vigilance des cellules dendritiques. Par la

cration dun environnement immunosuppresseur via la scrtion de cytokines, les TAM et

les MDSC inhibent linstruction des lymphocytes T CD4 et CD8 par les cellules dendritiques et

favorisent la prolifration des Treg (Melief, 2008).

- Un autre mcanisme inhibant le contrle du systme immunitaire est la scrtion

par la tumeur elle-mme de divers facteurs. Les cellules tumorales scrtent du M-CSF qui

terme stimule la production de lEGF (epithelial growth factor) par les macrophages

Goswami et al. (2005). LEGF est un puissant facteur de croissance pour la tumeur vis--vis

de la tumeur. Du TGF1 et de lIL-10 peuvent galement tre scrts par les cellules

tumorales (Fridlender et al., 2009). Le TGF1 conditionne le stade de diffrenciation des

macrophages M1, inflammatoire, en M2, immunosuppresseur ; inhibe le recrutement des

neutrophiles, des lymphocytes et des cellules NK. Dautres molcules clefs qui entretiennent

une action pro-tumorale sont par exemples le VEGF et le FGF qui sont angiogniques.

Lvolution actuelle en cancrologie se dirige progressivement vers un diagnostic

personnalis et une thrapie intgratrive. Des stratgies combinatoires cibleront non

seulement les cellules cancreuses mais galement les cellules du microenvironnement

tumoral. Cette approche multi-cible est trs novatrice et laisse entrevoir une volution

favorable du pronostic de divers cancer humain (de Palma et Hanahan, 2012 ; Hanahan et

Coussens, 2012).

24 Introduction

Figure 8: Lquilibre entre les cytokines et les chemokines rgule le dveloppement tumoral (Coussens et Werb,2002).

Les tumeurs qui produisent peu ou pas de cytokines inflammatoires ou une surabondance de cytokines anti-inflammatoires induisent des rponses inflammatoires et vasculaires limites, et par voie de consquence la croissance tumorale sera limite. En revanche, la production abondante de cytokines pro-inflammatoires peut conduire une inflammation qui potentialise l'angiogense et la croissance noplasique. Par ailleurs, un dsquilibre entre les cytokines pro- et anti-inflammatoires peut induire une infiltration de monocytes et/ou neutrophiles qui vont provoquer un effet cytotoxique qui sera dfavorable la progression tumorale. LIL-10 est gnralement scrt par la tumeur et par les macrophages associs la tumeur.

25 Introduction

Les Mastocytes

La description initiale fut faite par Von Recklinhausen en 1963 mais cest Paul Ehrlich, en

1879, qui analysa en dtail ces cellules mtachromatiques. Ehrlich pensait que les granules

cytoplasmiques de ces cellules correspondaient des produits de phagocytose et baptisa

ces cellules cellules bien nourries ou mastzellen , devenu mast cell en Anglais et

mastocytes en Franais (Figure 9). Le terme choisit masto drive du grec qui signifie

poitrine, et de lallemand mastung , qui signifie mastication (Vyas et Krishnaswamy,

2006). Ce sont des cellules ovalaires de 20-30 m de diamtre avec un noyau central, leur

cytoplasme est rempli de nombreux granules basophiles et mtachromatiques (histamine,

hparine).

Figure 9: Vue en microscopie lectronique transmission de la morphologie des mastocytes

ltat normal (gauche) et ltat de dgranulation (droite) (Keith et al., 2001).

Le mastocyte est connu comme tant la cellule la plus intimement lie la notion dallergie

car il est susceptible de rsumer lui seul tous les aspects physiopathologiques importants

de lhypersensibilit immdiate (fixation dIgE, activation par lantigne, et dgranulation

cytoplasmique, libration dhistamine, production rapide de mdiateurs de linflammation

ayant des effets dltres sur les organes cibles comme la peau, les vaisseaux ou les voies

ariennes) pouvant aller jusquau choc anaphylactique. En ralit le rle des mastocytes est

beaucoup plus large comme cela a t dmontr ces dix dernires annes (Figure 10). Le

mastocyte nest pas seulement une cellule stockant et produisant des mdiateurs

massivement librs lors de la raction IgE-anti-IgE. Le mastocyte est une cellule immuno-

comptente de part : 1- sa capacit synthtiser et librer diverses cytokines qui rgulent la

rponse immunitaire ; 2- sa capacit sassocier avec les lymphocytes T et B, mais aussi les

osinophiles et les fibroblastes ; 3- sa capacit de prsentation de lantigne. Le mastocyte

pourrait galement jouer un rle non ngligeable dans le remodelage de la matrice

extracellulaire tant donn la prsence au sein de ses granules de protases neutres

26 Introduction

(tryptase, chymase,voir tableau 6). Les mastocytes sont donc des acteurs de limmunit

inne (Mekori et Metcalfe, 2000 ; Galli et al., 2005 ; Dawicki et Marshall, 2007) et adaptative

(Galli et al., 2005 ; Gilfillan et Tkaczyk, 2006 ; Grimbaldeston et al., 2006 ; Boyce, 2007; Sayed

et al., 2008). Les mastocytes ou ses produits de scrtion sont impliqus dans : 1- la

dgradation de peptides endognes potentiellement toxiques et de constituants de venins

(Metz et al., 2006 ; Schneider et al., 2007; Piliponsky et al., 2008 ) ; 2- la lyse dagents

pathognes (Mekori et Metcalfe, 2000 ; Malaviya et Abraham, 2001 ; Dawicki et Marshall,

2007) 3- la rgulation du nombre, de la viabilit, du phnotype et de la fonction de cellules

non immunitaires comme les fibroblastes et les cellules endothliales (Tableau 5).

Figure10 : Principales fonctions physiologiques des mastocytes humains dans des conditions normales.

Les mastocytes modulent la scrtion et la permabilit pithliale ; le pristaltisme et la bronchoconstriction des muscles lisses ; les fonctions endothliales (coulement du sang, coagulation et permabilit vasculaire ; les fonctions immunitaires (recrutement et activation des neutrophiles, osinophiles et lymphocytes) ; les fonctions neuronales (interactions neuro-immunitaire, douleur) et des fonctions tissulaires (cicatrisation et fibrose). Les stimuli physiologiques sont mal dfinis et peuvent inclure des facteurs tissulaires, des facteurs de croissance, des agents infectieux, des neuropeptides, des antignes ou des changements physicochimiques comme un changement de pH ou d'osmolarit. (Daprs Bischoff., 2007)

Paralllement ces proprits effectrices, les mastocytes sont galement des acteurs

important dans la rgulation positive ou inhibitrice de la fonction immunitaire (Galli

et al., 2008). Ces fonctions immuno-modulatrices peuvent sillustrer par linfluence des

mastocytes sur le recrutement, la survie, le dveloppement et le phnotype de cellules

immunitaires comme les granulocytes, les monocytes/macrophages, les cellules

27 Introduction

dendritiques, les cellules T, B, NK et NKT (

Rôle des mastocytes dans le développement des astrocytomes ...

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