La cellule cancéreuse et son microenvironnement Dr Guedj Nathalie, MCU-PH Hôpital 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 : Facteurs de croissance 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 Réversible Migration des cellules 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) Cc périphérique 2ème cancer primitif du foie (10 à 15%) Tumeurs malignes développées au dépend de la cellule épithéliale biliaire CCs intrahépatiques se divisent en : Cc hilaire 18

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

3 paires de CCs sur Protein Array 11 Tissue MicroArray (40 marqueurs étudiés)‏ Analyse du phénotype de 52 CCs hilaires, 59 CCs periphériques, 12 HCCs, 11 CCs VBEH et 6 CHC 3 paires de CCs sur Protein Array (>100 AC étudiés)‏

Surexpression du VEGF A dans les CCIH CC périphérique Interestingly, VEGF expression was strongly and significantly more frequently expressed in intrah than hilar cc 23

Acquisition d’un phénotype mésenchymateux CCs périphériques CK 8 vimentine CK8 et 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

Filamine A : facteur pronostique 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 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) Filamine A Zhou et al, Trends in Cell Biology, 2010

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 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 MzCha1 MzCha2 SKCha1

Caractérisation 3 lignées d’un point de vue morphologique et phénotypique Microscopie optique : aspect des cellules, polarité des cellules, espace intercellulaire, Phénotypique Immunofluorescence : localisation E-cadhérine, B-caténine, ZO-1 B-cat E-cadh 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