Etude de l'influence de l'Acide Hyaluronique sur l'effet de PAI-1 matriciel dans le comportement d'une lignée de cellules cancéreuses du sein

Study of influence of Hyaluronic Acid on the effect of matrix PAI-1 on the behavior of a breast cancer cells line

• Auteur / Autrice : Ajitha Supiramaniam-Thuraisamy
• Direction : Georgia Barlovatz-Meimon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 06/12/2012
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale des Génomes aux organismes (Versailles ; 2000-2015)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Roux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Charrière-Bertrand, Dan Lawrence, Michel Malo, Sylvain Sené
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Olivier Oudar, Jean-Pierre Vannier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-environnement tumoral

Hyaluronique, Acide

Activateurs du plasminogène

Mots clés libres

Comportement amiboïde

Amoeboïd behavior

Résumé

La progression tumorale peut être considérée comme le résultat d’un dialogue dynamique entre les cellules tumorales et le microenvironnement. Une meilleure connaissance de ces interactions est donc primordiale pour mieux cerner le comportement des cellules tumorales et participer à la définition de nouvelles cibles thérapeutiques. Notre travail a consisté à « décortiquer » les interactions entre deux éléments du microenvironnement décrits comme ayant des effets contradictoires ; l’Inhibiteur de l’Activateur du Plasminogène de type 1 (PAI-1) connu pour favoriser le comportement amiboïde de cellules cancéreuses, et l’Acide Hyaluronique (HA) connu pour en favoriser le comportement mésenchymateux. HA, qui peut se fixer à la membrane cellulaire, soit par CD44, soit par RHAMM, est retrouvé, comme PAI-1, en abondance autour des tumeurs les plus invasives et constitue, cliniquement, un facteur indépendant de mauvais pronostic. En utilisant une lignée de cellules épithéliales issues de cancer du sein, les MDA-MB-231, nous avons observé qu’un microenvironnement enrichi en HA n’induit pas, dans nos conditions expérimentales, d’effet visible sur le comportement cellulaire. En revanche, un microenvironnement enrichi en PAI-1 matriciel est capable d’entretenir la morphologie amiboïde des cellules MDA-MB-231. De façon surprenante, lorsque les cellules se retrouvent dans un environnement mixte PAI-1/HA, le comportement des MDA n’est semblable à l’effet d’aucun des éléments seuls et varie avec le temps de contact. A temps court de contact, soit une heure, HA amplifie l’effet de PAI-1 en augmentant le blebbing. Ce dernier est associé à une forte augmentation de MLC-P révélant sans doute l’activation de la voie précédemment identifiée, RhoA/ROCK. Cette contribution synergique d'HA et de PAI-1 dépend de la disponibilité du récepteur CD44 et s'inverse avec le temps. En effet, au bout de 3 heures, la présence d’HA associée à PAI-1 semble au contraire contrebalancer l’effet de PAI-1 en diminuant le blebbing et en augmentant l’étalement. Cet effet s'accompagne de l’augmentation de l’expression de RHAMM et celle de RAC 1 et une diminution de l’expression de MLC-P, comparé à leur expression en présence de PAI-1 seul. Enfin, des colocalisations impressionnantes d'uPAR avec CD44 ou avec l'actine pourraient rendre compte de la synergie positive ou inversée et de la relation complexe HA/PAI-1. L’ensemble de nos résultats confirme la dynamique moléculaire qui régit le comportement des cellules cancéreuses. La partie du mécanisme mise en évidence par notre étude, éclaire le rôle des acteurs sous un autre jour en les replaçant au sein du système complexe que représentent les cellules dans leur microenvironnement. Cette étude souligne l’importance d'une approche globale et dynamique des interactions molécules-cellules-microenvironnement et permet d'envisager de nouvelles cibles thérapeutiques incluant l’ensemble des composantes du microenvironnement.

Tumor progression can be considered as the result of a dynamic dialogue between tumor cells and their microenvironment. The study of possible interactions between them is therefore essential to better understand the behavior of tumor cells. Our goal was to “dissect” the interactions between two molecules described as having contradictory effects; the inhibitor of plasminogen activator type 1 (PAI-1) known to promote, in cancer cells, amoeboid behavior and Hyaluronic Acid (HA) known to promote mesenchymal behavior. HA can bind the cell membrane either via CD44 or via RHAMM, and as PAI-1, is found in abundance around the more invasive tumors and is clinically an independent factor of poor prognosis. We highlighted that, in our experimental conditions, an HA enriched microenvironment does not induce visible effect on cell behavior of the breast cancer cells MDA-MB-231. However, a matrix PAI-1 enriched microenvironment is able to maintain the morphology of amoeboid cells. Surprisingly, when cells are found in a mixed microenvironment PAI-1 / HA, the behavior of MDA is not similar to any of the effect observed with the single elements and varies with the time of contact. In a short period of time, after one hour of contact, HA in the presence of PAI-1 amplifies the effect of PAI-1 by increasing the blebbing. This is associated with a high increase of the amount of phosphorylated MLC, undoubtedly revealing the activation of the previously identified pathway RhoA/ROCK. This contribution is synergistic and depends on the presence of the HA receptor CD44. However, after a longer contact time (3 hours), the presence of HA associated with PAI-1 appears to counterbalance the effect of PAI-1; the blebbing is reduced and the spreading increased. These cellular effects are accompanied by an increase of the RHAMM and RAC 1 expression and a decrease of the amount of phosphorylated MLC compared with their expression in the presence of PAI-1 alone. Finally, impressive colocalization of uPAR with CD44 or actin could account for the positive or reversed synergy and the complex relation HA/PAI-1. Taken together, these results confirm the complex dynamic governing the behavior of cancer cells. The part of the mechanism deciphered by our results sheds light on the role of each molecule and underlies the importance of taking into account the interactions molecule-cell-microenvironment. This will imply a future therapeutic approach including all the components of the microenvironment.