Rôle des adipocytes péri-tumoraux dans la progression tumorale mammaire

Role of peri-tumoral adipocytes in mammary tumor progression

• Auteur / Autrice : Ludivine Bochet
• Direction : Catherine Muller, Philippe Valet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibroblastes

Cancer du sein

Adipocytes

Mots clés libres

Microenvironnement tumoral

Adipocytes

Cancer du sein

Fibroblastes-associés au cancer

Radiations ionisantes

Inflammation

Résumé

De nombreux arguments suggèrent que la progression tumorale est non seulement dépendante des cellules cancéreuses mais aussi des cellules normales qui entourent la tumeur. Ces cellules " saines " sont appelées cellules du stroma tumoral ou encore cellules du microenvironnement tumoral. Parmi les cellules du stroma tumoral, le rôle des adipocytes a été très peu étudié alors qu'ils représentent un des types cellulaires les plus représentés du microenvironnement de certaines tumeurs comme le cancer du sein. De plus, les adipocytes sécrètent de nombreux facteurs de croissance, cytokines et chimiokines -regroupés sous le terme adipocytokines- susceptibles d'influencer profondément le comportement de la tumeur. L'objectif de mon projet a été de caractérisé le dialogue entre les adipocytes et les cellules tumorales mammaires, et d'évaluer son effet sur la progression tumorale. Dans un premier temps, nous avons montré que les adipocytes cocultivés avec les cellules tumorales mammaires pendant 3 jours acquièrent un phénotype original (diminution des marqueurs adipocytaires, augmentation des sécrétions proinflammatoires). Ces adipocytes modifiés, appelés CAA pour Cancer-Associated Adipocyte, sont retrouvés au front invasif des tumeurs mammaires et participent à la progression tumorale en favorisant l'acquisition d'un potentiel métastatique in vitro et in vivo. Nous avons ensuite montré que les CAAs ont également un rôle dans la réponse des cellules tumorales aux radiations ionisantes. En effet, après 3 jours de coculture avec les adipocytes, les cellules tumorales deviennent radiorésistantes et sont protégées de la mort post-mitotique radio-induite. Enfin, nous nous sommes intéressés au phénotype des adipocytes cocultivés pendant une période prolongée (5 à 8 jours) avec les cellules tumorales. Dans ces conditions, les adipocytes perdent leur contenu lipidique ainsi que l'expression des marqueurs adipocytaires. Ce processus s'accompagne de profonds changements morphologiques conduisant à l'acquisition d'un phénotype fibroblastique " activé ". Nous avons donc appelé cette population des fibroblastes dérivés des adipocytes (ADF pour " Adipocyte-Derived Fibroblast "). Les ADFs sont capables de migrer, d'envahir une matrice et secrètent de nombreuses molécules profibrotiques (fibronectine, collagène 1). Enfin, dans un modèle 3D de sphéroïdes cultivés dans une matrice de collagène, les ADFs induisent une augmentation significative de l'invasion des cellules tumorales. Ces résultats ont été confirmés in vivo ce qui suggère que les ADFs pourraient contribuer à la réaction desmoplastique fréquemment observée dans le cancer du sein (cette réaction est caractérisée par la prolifération localisée de fibroblastes au sein d'une matrice riche en fibres de collagène et participe la progression tumorale). En conclusion, nos résultats mettent en évidence un dialogue entre les cellules tumorales mammaires et les adipocytes, à l'origine de profondes modifications du phénotype adipocytaire d'une part, et des capacités invasives des cellules tumorales d'autre part. Ces travaux pourraient permettre d'expliquer le mauvais pronostic des cancers du sein retrouvé chez des sujets obèses.

Since few years, tumor progression has been recognized as the product of an evolving crosstalk between different cell types within the tumor and its surrounding supportive tissue or tumor. This framework includes a specific type of ECM -the tumor matrix- as well as cellular components such as fibroblasts, immune and inflammatory cells, and blood vessels. Among stromal cells, mature adipocyte received relatively little attention accordingly to the view that it is merely an energy-storing cell, relatively inert to its surrounding. Nevertheless, adipocyte is a highly endocrine cell and secretes various cytokines including leptin, adiponectin, and growth factors (adipokines). These molecules are potentially able to modulate tumor behavior through heterotypic signaling processes. The goal of my (PhD) project was to investigate the crosstalk between adipocytes and breast cancer cells, and to explore their role in tumor progression. So, as a first step, we have demonstrated that adipocytes previously cocultivated with breast cancer cells in a 2D coculture system during 3 days, exhibit an original phenotype, characterized, among others, by a decrease of adipocyte markers expression and an increase of pro-inflammatory secretions. These cells are called CAA for Cancer-Associated Adipocytes and are found at the invasive front of human breast tumors. Then, we have shown that CAAs confer pro-invasive abilities and radioresistance to tumor cells. Finally, I have investigated the phenotype of adipocytes that have been cocultivated with tumor cells during an extended time (5 and 8 days) and revealed that, after this period, adipocytes are reoriented into fibroblast-like cells, called ADFs for Adipocyte-Derived Fibroblasts, secreting pro-fibrotic proteins and able to migrate and invade the surrounding tissue. Using a 3D spheroid model, tumor cells cocultivated with ADFs show high invasive abilities in a collagen matrix. In vivo experiment disclosed the presence of ADFs within breast tumors, suggesting that they could participate to the desmoplastic reaction composed of several fibroblasts embedded in a rich extracellular matrix, commonly found in breast cancer. In conclusion, my results show, for the first time, that tumor cells establish a bi-directional crosstalk with mature adipocytes. This work might provide an explanation for the poor prognosis observed in localized breast cancer in obese women, since the nature of the desmoplastic reaction and the secretion pattern of ADF might be profoundly altered in this physiopathogical condition.