Production des métalloprotéinases par les cellules souches hématopoïétiques saines et leucémiques : Rôle du micro-environnement cellulaire

• Auteur / Autrice : Rassa Pégahi
• Direction : Marek Lamacz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Collagénoses

Leucémie aigüe lymphoblastique

Chez l'enfant

Cellules souches hématopoïétiques

Hématopoïèse

Acide hyaluronique

Cytokines

Chimiokines

Matrice extracellulaire

Calcium

Mots clés libres

Métalloprotéinase

SDF, GM-CSF, VGEF, b FGF

Résumé

Les métalloprotéinases (MMPs) jouent un rôle crucial dans la migration des cellules souches hématopoïétiques saines (CSH) et malignes (LAL pré-B). La production de ces enzymes est régulée par de nombreux facteurs tels que les cytokines, les chémokines et d'autres éléments de la matrice extracellulaire (MEC). Dans ce travail, nous avons tout d'abord montré que l'acide hyaluronique (AH) comme la chimiokine SDF-1 induisait la production des MMPs par les progéniteurs CD34+ sains. Cette production est associée à une augmentation du calcium cytosolique. Contrairement à l'effet stimulateur de l'AH, celui du SDF-1 est dose dépendante. Nous avons également montré que les cellules CD34+ exprimaient la protéine membranaire Syndecan-4, un nouveau récepteur sélectif de SDF-1. D'autre part, nous avons étudié l'activité sécrétoire des cellules leucémiques pré-B LAL provenant de la moelle osseuse (MO) et du sang périphérique (SP) d'enfants malades. La production basale des MMPs ainsi celle stimulé par les cytokines (SDF-1, GM-CSF, b-FGF et VEGF) a été évaluée. Parallèlement l'expression génétique de ces gélatinases au niveau transcriptionnel a également été étudiée. Une large hétérogénéité a été observée parmi les patients étudiés. Les cytokines b-FGF et VEGF se sont révélées comme des stimulateurs de la production des MMPs, avec une préférence pour la MMP-2 tandis que le GM-CSF induisait essentiellement la production de la MMP-9, notamment dans les cellules du SP. Nous nous sommes intéressés aux mécanismes moléculaires de ces réponses cellulaires en utilisant des inhibiteurs spécifiques des trois voies de signalisation (NFkB, MEK1 et PI3K). L'expression de la MMP9 empruntait la voie de MEK1/PI3K tandis que celle de la MMP2 semblait être indépendante des voies étudiées. Nous avons mis en évidence que tous ces effets stimulateurs étaient calcium dépendants. De plus, b-FGF semblait favoriser la prolifération des cellules leucémiques en augmentant leur survie. A la suite de ces résultats, nous avons recherché si les cellules LAL pouvaient elles-mêmes produire ces cytokines stimulatrices de façon autocrine. Nous avons détecté la présence de l'ARNm de VEFG dans les cellules pré-B chez la majorité des patients étudiés. L'ARNm de VEGF-R1 a été observé pour tous les patients, alors que ceux de VEGF-R2 et VEGF-R3 ont été détectés chez une partie des patients. L'ensemble de ces résultats indique que les différents éléments de la MEC étudiés dans ce travail (AH, SDF-1, GM-CSF, b-FGF et VEGF) jouerait un rôle important dans la migration des cellules souches saines et leucémiques via leur action régulatrice sur la production des MMPs. Ce travail constitue une base pour suggérer de nouvelles stratégies thérapeutiques.

The metalloproteinases (MMPs) play a key role in the migration of haematopoietic stem cells. The production of these enzymes is regulated by different components of the extracellular matrix (ECM). In this study, we have shown that in normal CD34+ cells hyaluronic acid (HA) as well as SDF-1, induces MMPs secretion. This stimulatory effect is associated with an increase of cytosolic calcium. In contrast to HA induced-effect, SDF-1-induced MMPs secretion appears to be dose-dependent. We have also shown that CD34+ cells express syndecan-4, a selective membrane receptor of SDF-1. Besides, we have studied the secretory activity of pre-B acute lymphoblastic (ALL) cells derived from bone marrow (BM) or peripheral blood (PB) of leukaemic children. The MMPs secretion has been evaluated at basal and stimulated (by SDF-1, GM-CSF, b-FGF and VEGF) levels. A large heterogeneity has been observed among the studied patients. VEGF and b-FGF are found to be able to provoke predominantly MMP-2 secretion while GM-CSF mainly induces MMP-9 production, more particularly in SP cells. The molecular mechanisms involved in these responses have been investigated by using specific inhibitors of NFB, MEK1 and PI3K pathways. The expression of MMP-9 has appeared to be mediated through MEK1/PI3K pathways. It has been shown that all stimulatory effects observed in the present work are calcium-dependent. In addition, b-FGF favours the leukaemia proliferation by strengthening cell survival. Thereafter, we have investigated whether the pre-ALL cells themselves could produce through an autocrine loop these stimulating cytokines. The presence of mRNA of VEGF in pre-B ALL cells has been detected in most of studied patients, while the presence of mRNA of VEGF-R1 has been observed in all patients. Altogether, the present findings strongly suggest that different ECM components studied in this work (HA, SDF-1, GM-CSF, b-FGF and VEGF) would play a crucial role in the migration of leukaemic and normal haematopoietic stem cells by regulating the MMPs secretion. These data constitute a basis to consider new strategies of therapies.