L’invasion de la matrice extracellulaire est le premier obstacle que les tumeurs solides rencontrent lors de leur dissémination métastatique. Il existe deux mécanismes principaux: 1) la transition épithélio-mésenchymateuse au cours de laquelle les cellules épithéliales, à l’échelle individuelle, perdent leur cohésion intercellulaire et acquièrent des capacités de motilité pour quitter leur site d’origine ; 2) l’invasion collective dans laquelle des cellules en groupe coopèrent pour migrer collectivement en se frayant un passage à travers le microenvironnement. Dans les modèles murins, on sait maintenant que des groupes ou agrégats de cellules tumorales circulantes issus du détachement de tumeurs primaires présentent une capacité accrue à coloniser des organes à distance. Cependant, les facteurs et mécanismes sous-jacents conduisant au détachement des cellules tumorales en groupe sont peu connus. Pour étudier ces mécanismes, nous avons utilisé des sphéroïdes tumoraux, modèle expérimental tri-dimensionnel (3D), qui mime le microenvironnement ainsi que les caractéristiques morphologiques et fonctionnelles de la tumeur primaire. Nos résultats indiquent que l'inhibiteur de l’activateur du plasminogène (PAI-1), une protéine matricellulaire trouvée en forte concentration dans les cancers invasifs, favorise le détachement en groupe et l’invasion collective de cellules du cancer du sein (lignée cellulaire MCF7) et du colon (lignée cellulaire HCT116) organisées en sphéroïdes tumoraux. PAI-1 a des propriétés dé-adhésives sur des cellules étalées en monocouche sur des matrices pro-adhésives et génère l’agrégation des cellules entre-elles. Ces cellules conservent leurs caractéristiques épithéliales malgré une modification importante de la dynamique du réseau d'actine.Nos résultats suggèrent que les récepteurs cellulaires de la famille des lipoprotéines de basse densité (LDL-R) sont impliqués dans les propriétés dé-adhésives de PAI-1. Dans la cellule, la transduction du signal passe par les kinases ROCK (kinase associée à la GTPase RhoA) et Janus (JAK), ce qui conduit à une phosphorylation de la chaîne légère de la myosine II (MLC2), nécessaire pour l’activité contractile de la myosine et des facteurs de transcription STAT3. En outre, ROCK, un régulateur connu de la contraction du cytoskelette d’actomyosine, est également impliqué dans l'activation de STAT3. L'inhibition de ROCK ou JAK rétablit l’adhésivité des cellules en 2D et réduit leur migration en 3D. Nos données suggèrent que PAI-1 génère des zones de forte activité contractile membranaire dans les cellules en périphérie de la tumeur via ROCK-MLC2 et JAK-STAT, ce qui promeut le détachement de groupe de cellules hautement invasives. Ce nouvel axe de signalisation fonctionnelle de PAI-1 représente une cible anti-métastatique potentielle. / Invasion of the extracellular matrix is the first obstacle that solid tumours encounter during their metastatic dissemination. There are two main mechanisms: 1) epithelial to mesenchymal transition wherein epithelial cells lose their intercellular cohesion and convert to individual migratory behaviours to escape their point of origin; 2) invasion in a collective manner, in which a group or cluster of cohesive cancer cells detaches from the tumour mass and progressively, pushes its way through the microenvironment. It is now known that circulating tumour cell clusters may result from the evasion of cohesive small groups of cells from tumours and such tumour cell clusters display an increased propensity to colonize distant organs in mouse models. However, the extracellular factor/s and the underlying mechanism that enable cell detachment, as clusters are largely unknown. To study the process of tumour cell detachment and invasion, we used a three-dimensional (3D) multicellular tumour spheroid (MCTS) model, which mimics the microenvironment as well as morphological, functional and symmetric geometry features of the primary tumour. Our results strongly indicate that the plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1), a matricellular protein found in high concentration at the invasive front of most cancers, promotes cancer cell cluster detachment and a collective invasion phenotype within MCTS of breast cancer MCF7 and colon cancer HCT116 cell lines. We found that PAI-1 has a de-adhesive effect which induced a multilayered cell clustering of cells spread out on a pro-adhesive matrices in 2D monolayer cultures. Cells retained their epithelial characteristics and membrane-localized E-cadherin despite significant modification of actin dynamics. PAI-1 functions as a de-adhesive molecule most likely involved low-density lipoprotein receptors at the cell surface. We report that the downstream intracellular events may be mediated through the Rho-associated kinase (ROCK) and Janus kinases (JAK) signalling pathway, resulting in phosphorylation of either myosin light chain 2 (MLC2), which is required for myosin II-mediated contractility or STAT3 transcription factors. In addition, ROCK, a known contributor to actomyosin contractility is involved in STAT3 phosphorylation and activation. Inhibition of ROCK and JAK restored adhesion of cells on 2D substratum and reduced their migration/invasion within 3D MCTS model. Our data support a model in which PAI-1 generates actomyosin contractility and high membrane activity at the tumour periphery in a JAK-STAT/ROCK-MLC2 dependent manner promoting the detachment of highly invasive cell clusters. This novel axis of functional signalling of PAI-1 is a potential anti-metastasis target.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2016MONTT060 |
| Date | 20 April 2016 |
| Creators | Abdallah, Samer |
| Contributors | Montpellier, Roux, Pierre, Barlovatz-Meimon, Georgia |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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