La transitionépithéliale-mésenchymateuse dans la progression tumorale

La transitionépithéliale-mésenchymateuse dans la progression tumorale

La progression tumorale

Le processus cancéreux est caractérisé par une prolifération anonnale et incontrôlée de cellules ayant subi des altérations génétiques (mutations, délétions, amplifications génomiques) ou épigénétiques (méthylation de gènes, acétylation des histones) conduisant à leur transfonnation (Shen et al. 2013). Ces anomalies peuvent être spontanées ou héréditaires et vont cibler des gènes essentiels dans l’homéostasie cellulaire: les oncogènes, qui stimulent la progression tumorale (par exemple PIK3CA, MYC, KRAS et ERBB2) et les gènes suppresseurs de tumeurs, qui freinent cette progression (par exemple PTEN et p53) (Shortt et al. 2012). Ces modifications
génétiques vont conférer aux ceHules cancéreuses un avantage sélectif menant à l’apparition d’une tumeur, suite à l’acquisition de diverses propriétés ayant pour conséquences leur immortalisation et la perte d’homéostasie (Figure 1.1). L’homéostasie se défmit par l’état d’équilibre entre la prolifération et la mort cellulaire, ce qui assure le maintien de la taille et de la fonctionnalité d’un organe. Au sein d’une tumeur, les cellules cancéreuses perdent la sensibilité aux signaux qui maintiennent l’homéostasie.
En effet, ces dernières deviennent incapables d’initier leur propre mort (apoptose) ou de répondre aux signaux extérieurs qui la déclenchent suite à l’inactivation des mécanismes moléculaires régulant l’apoptose. De plus, les cellules cancéreuses sont capables de proliférer en absence de stimulation suite à l’activation constitutive des voies de signalisation régulant ce processus, contrairement aux cellules nonnales qui ne se divisent que lorsqu’elles reçoivent un signal particulier tel que la présence de facteur de croissance. Les cellules tumorales sont aussi capables de stimuler la fonnation de
nouveaux vaisseaux sanguins indispensables à la croissance de la tumeur, dont les besoins en oxygène sont importants. Enfin, l’acquisition d’un potentiel invasif par les cellules cancéreuses initie la fonnation de métastases du cancer (Hanahan et al. 2011).
Ces processus distincts et complémentaires, qui favorisent la croissance tumorale et la formation des métastases, constituent une base solide pour la compréhension de la biologie du cancer et l’élaboration de stratégies thérapeutiques (Hanahan et al. 2011).
En absence de traitement, le cancer se développe d’abord de manière locale. Il provoque dans ce cas une compression des organes voisins, voire un envahissement et une destruction des tissus adjacents. À un stade avancé, le cancer envahit les ganglions lymphatiques et la circulation sanguine et se propage à distance. L’évolution dépend du type du cancer et de sa prise en charge : certains ne font que très peu de métastases et sont sensibles aux traitements permettant dans la grande majorité des cas une rémission complète et prolongée. D’autres sont difficilement maîtrisables et peuvent entraîner le décès à court terme.
Le traitement repose principalement sur l’exérèse chirurgicale de la tumeur, quand cela est possible, sur la radiothérapie et la chimiothérapie. Certains cancers peuvent bénéficier également d’un traitement hormonal visant à empêcher l’action proliférative des hormones ‘ sur la tumeur, oU immunologique consistant à augmenter la défense immunitaire contre la tumeur.
La chimiothérapie consiste en l’utilisation de substances chimiques capables d’interférer avec le processus de division cellulaire, la mitose. La chimiothérapie est donc particulièrement efficace sur les cellules qui se divisent activement telles que les cellules cancéreuses. Cependant, d’autres cellules à division rapide sont aussi affectées par le traitement, telles les cellules du bulbe pileux, les cellules intestinales et les cellules sanguines, expliquant les effets secondaires couramment rencontrés comme la perte des cheveux. Les cellules cancéreuses peuvent ne pas être sensibles à un ou à plusieurs agents chimiothérapeutiques. On dit alors qu’elles sont chimiorésistantes.

 La chimiorésistance

La chimiorésistance est un problème majeur dans le traitement des cancers. Les tumeurs peuvent présenter une résistance intrinsèque ou acquise qui implique plusieurs mécanismes (Figure 1.2).
Figure 1.2 Mécanismes cellulaires responsables de la chimiorésistance. (Gottesman et al. 2002).
L’entrée de la drogue à l’intérieur de la cellule peut être diminuée et sa sortie facilitée. Parmi les nombreuses protéines membranaires responsables de ce type de résistance, on retrouve notamment les transporteurs ABC (ou transporteurs à ATP binding cassette) capables d’assurer le transport de médicaments et, par là-même, de jouer un rôle dans la biodistribution de ces molécules, affectant ainsi la réponse thérapeutique (Wu et al. 2011).
Différents enzymes impliqués dans le métabolisme des drogues peuvent aussi induire une chimiorésistance. L’inactivation enzymatique diminue la quantité de drogue pouvant se lier à sa molécule cible intracellulaire. Parmi ces enzymes on peut citer la dihydropyrimidine déshydrogénase (DDP), la famille des glutathion S-transférases (GSH) et les métallothionéines (Longley et al. 2005).
La réponse cellulaire suite à un dommage au niveau de l’ADN est de réparer l’altération.ou d’enclencher le processus apoptotique. Par conséquent, cette réponse a un impact direct sur la chimiorésistance des tumeurs. La réparation par excision de nucléotides ou NER (pour nucleotide excision repair) est un des systèmes naturels permettant la réparation de l’ADN dégradé. Toutefois, ce processus est particulièrement actif dans certaines tumeurs, conférant ainsi une résistance à l’effet cytotoxique des agents intercalants (Furuta et al. 2002). La réparation des mésappariements ou MMR (pour mismatch repair) est un autre mécanisme essentiel pour maintenir l’intégrité de l’information génétique contenue dans le génome au cours des multiples divisions cellulaires. L’inactivation de ce processus engendre une chimiorésistance induite par l’incapacité de la cellule à détecter la présence de dommages à l’ADN et d’activer l’apoptose (Fink et al. 1998).
La résistance à un agent chimiothérapeutique est souvent multifactorielle. Par exemple, l’activité du cisplatine peut être diminuée à la fois par son accumulation réduite dans le cytoplasme, par son inhibition suite à l’activité enzymatique des glutathion S-tranférases et par la réparation des dommages à l’ADN qu’il provoque (Shen et al. 2012)

 La formation des métastases

La principale cause de mortalité du cancer est la formation de tumeurs secondaires dans les organes vitaux, les métastases. Les cellules cancéreuses peuvent acquérir certaines propriétés qui leur permettent d’envahir les tissus voisins, gagnant ainsi les canaux lymphatiques et les vaisseaux sanguins, par l’intermédiaire desquels elles peuvent être transportées dans d’autres organes.

Étapes de la formation des métastases. (Thiery 2002).

Chaque étape du processus métastatique représente un obstacle que seul un petit nombre de cellules cancéreuses réussiront à franchir. Les cellules de la tumeur primaire doivent d’abord envahir la matrice extracellulaire (MEC) et les différentes couches de cellules stromales du tissu environnant. La dégradation de la MEC est principalement effectuée par des enzymes appelées métalloprotéases matricielles (MMP) dont l’activité est anormalement élevée dans les cellules tumorales (Kessenbrock et al. 2010).
L’interaction des cellules tumorales avec les cellules stromales ( fibroblastes , adipocytes ,macrophages et autres cellules immunitaires) favorise leur prolifération et leur migration via la transduction de signaux initiés par des molécules d’adhésion telles que les  intégrines (Joyce et al. 2009; Desgrosellier et al. 2010).
Les cellules tumorales doivent ensuite franchir la paroi des vaisseaux sanguins formée de cellules endothéliales et de péricytes. Cette étape, appelée intravasation, peut être facilitée par la sécrétion du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF) par les cellules cancéreuses elles-mêmes. Ce facteur stimule la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à l’intérieur du micro environnement tumoral via un processus appelé néo-vascularisation. Contrairement aux vaisseaux sanguins présents dans les tissus normaux, la néo-vascularisation produite par les cellules tumorales est fragile. La faible cohésion entre les cellules endothéliales adjacentes qui tapissent le
vaisseau sanguin et l’absence d’une couverture de péricytes facilitent donc l’intravasation  des cellules cancéreuses (Carmeliet et al. 2011).

Table des matières

REMERCIEMENTS
AVANT-PROPOS
RESUME
LISTE DES FIGURES ET TABLEAUX
LISTE DES ABRÉVIATIONS, SIGLES ET ACRONYMES
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
1.1 La progression tumorale
1.1.1 La chimiorésistance
1.1.2 La formation des métastases
1.2 La transitionépithéliale-mésenchymateuse dans la progression tumorale
1.3 Le cytosquelette de filaments intermédiaires
1.3.1 Les kératines de l’épithélium
1. 3 .1.1 L’expression des kératines est spécifique au type d’épithélium et à son stade de différenciation
1.3.1.2 Les kératines préservent l’intégrité physique de la cellule
1.3.1.3 Le rôle des kératines dans l’homéostasie cellulaire
1.3.2 Les kératines dans le cancer
1.3.2.1 Intérêt diagnostique et pronostique des kératines
1.3.2.2 Le rôle des kératines dans la tumorigénèse
1.4 La signalisation intracellulaire oncogénique régulée par Akt
1.4.1 L’activité spécifique des isqformes d’Akt dans les tumeurs
1.4.2 Le rôle des isoformes d’Akt dans la croissance tumorale
1.4.3 Le rôle des isoformes d’Akt dans la chimiorésistance
1.4.4 Le rôle des isoformes d’Akt dans la migration cellulaire
1.4.4.1 Akt1 favorise le potentiel invasif
1.4.4.2 Akt2 facilite aussi la motilité cellulaire
1.4.4.3 Les isoformes d’Akt peuvent jouer des rôles opposés dans la progression tumorale
1.4.4.4 Le cytosquelette de filaments intermédiaires influence la localisation d’ Akt
1.5 Problématique et objectifs de recherche
CHAPITRE II AKT ISOFORMS REGULATE INTERMEDIATE FILAMENT PROTEIN LEVELS IN EPITHELIAL CARCINOMA CELLS
Résumé
Abstract
Introduction
Materials and methods
Celllines and reagents
Transfection with short hairpin RNAs (shRNAs) and plasmids
Western blots and qRT-PCR
Immunofluorescence
Statistical analyses
Results
Aktl and Akt2 isoforms differentially-regulates IF proteins levels in epithelial carcinoma cells
Akt2 isoforms induces a reorganization of cytoplasmic IFs network in epithelial carcinoma cells
IFs are up-regulated by TGF-bl and insulin in PI3K-dependent manner in epithelial carcinoma cells
Discussion
Acknowledgements
References
CHAPITRE III KERATIN 8 AND 18 LOSS IN EPITHELIAL CANCER CELLS INCREASES COLECTIVE CELL MIGRATION AND CISPLATIN SENSITIVITY THROUGH CLAUDIN1 UP-REGULATION
Résumé
Abstract
Introduction
Experimental procedures
Cell culture, transfection and reagents
Subcellular fractionation
Immunoblotting and immunoprecipitation
Immunofluorescence
Wound-healing assay
Matrigel invasion assay
PI3K assay
Conventional RT-PCR
Quantitative real-time RT-PCR
Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay
Luciferase reporter assay
Determination of apoptosis level
Statistical analysis
Results
Keratin 8 and 18 knockdown increases epithelial cancer cell motility and invasion without modulating EMT markers
Keratin 8 and 18 knockdown improves PI3K1Akt activation in epithelial cancer cells
Keratin 8 and 18 knockdown increases NF-KB transcriptional activity through PI3K pathway
Keratin 8 and 18 knockdown increases expression of the tight junction protein claudinl through NF-KB transcriptional activity
Claudinl is involved in cell motility and invasion of K8/18-deficient cells
Claudinl increases PI3K activity and phosphorylated Akt localization at the plasma membrane in K8/18-knockdown cells
Claudinl modulates invasiveness of K8/18-knockdown cells by increasing NF-KB-induced MMP2 and MMP9 expression
K8/18 knockdown increases cisplatin sensitivity
Discussion
Acknowledgements
References
CHAPITRE IV CONCLUSION ET PERSPECTIVES
4.1 L’agrégation péri-nucléaire ou l’absence complète de kératines induit un h ‘ typ’ ‘f t h » ‘bl 115 P eno e mvaSI e c IffilosenSI e
4.2 Les kératines répriment le potentiel invasif en préservant les niveaux d’expression et la localisation membranaire de la claudine-1
4.3 Les kératines participent à la spécificité fonctionnelle des isoformes d’Alet
4.4 Les cellules épithéliales cancéreuses peuvent devenir invasives suite à la perte des K8/18 sans subir une EMT
4.5 Le maintien ou la réexpression des kératines: une stratégie thérapeutique pour empêcher la progression tumorale
, , REFERENCES BIBLIOGRAPIDQUES
ANNEXE A FUNCTIONAL SPECIFICITY OF AKT ISOFORMS IN CANCER PROGRESSION
ANNEXEB SIMPLE EPITHELIAL KERATINS K8 AND K18 : FROM STRUCTURAL TO REGULATORY PROTEIN

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