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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
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
Objectifs de ltude 100
Discussion et perspectives 100
Publication n2
Rcepteur CD47 et PI3-kinase/Akt, UHRF-1 et P16INK4A dans les astrocytomes 114
Objectifs de ltude 114
Discussion et perspectives 115
Publication n3
Rle du complexe SIRP-CD47 dans les interactions mastocytes- astrocytomes 152
Objectifs de ltude 152
Discussion et perspectives 152
Publication n4
Rle du rcepteur CD40 et de son ligand CD40L dans les astrocytomes 184
Objectifs de ltude 184
Discussion et perspectives 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 (
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