Est-ce que les défauts dans l'alignement nématique des fibroblastes associés au cancer influence l'invasion cancéreuse ?

Do defects in the nematic ordering of cancer-associated fibroblasts influence cancer cell invasion ?

• Auteur / Autrice : Cécile Jacques
• Direction : Danijela Vignjevic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et structurale et biochimie, biophysique moléculaire
• Date : Soutenance le 14/10/2022
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie cellulaire et cancer (Paris ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Raphaël Voituriez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Raphaël Voituriez, Aurélien Roux, Audrey Ferrand, Benoît Ladoux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aurélien Roux, Audrey Ferrand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibroblastes associés au cancer

Matrice extracellulaire

Fibronectines

Cancer -- Caractère envahissant

Mots clés libres

Fibroblastes associés au cancer

Ordre nématique

Invasion cancéreuse

Fibronectine

Cancer associated fibroblasts

Nematic ordering

Cancer invasion

Fibronectin

Résumé

Au stade pré-invasif, la tumeur est séparée du stroma adjacent par la membrane basale. Juste en dessous, se trouve un réseau de fibroblastes associés au cancer (CAFs), les principaux producteurs et remodeleurs de la matrice extracellulaire (ECM). En enveloppant la tumeur, les CAFs créent une barrière physique empêchant l'invasion cancéreuses. Cependant, les CAFs aident également l’invasion cancéreuse en remodelant mécaniquement l'ECM. De par leur forme allongée, les CAFs s'alignent spontanément le long de leur grand axe dans un ordre nématique. L'ordre nématique est intrinsèquement lié aux défauts topologiques, là où des régions alignées dans différentes directions se rencontrent. Les défauts les plus courants sont les +1/2 ressemblant à des comètes et les -1/2 ressemblant à des triangles. Nous supposons que, alors que les CAFs ordonnés nématiquement forment une capsule empêchant l'invasion cancéreuse, les défauts dans l'ordre nématique peuvent représenter des points faibles d’où les cellules cancéreuses s'échappent. En utilisant la microscopie à force de traction et de contrainte couplées à des films de la couche de CAFs, nous avons constaté que les défauts sont stationnaires et caractérisés pat une densité cellulaire et d’ECM inférieures. Les cartes de force suggéraient deux stratégies d'invasion différentes : 1) l'extrusion des CAFs aux comètes pouvant entraîner la réorientation de l'ECM, et 2) le pincement des cellules cancéreuse aux triangles pouvant créer des trous. Les CAFs formaient des unités supracellulaires pour transmettre des forces à travers des fibres d'actine sur plusieurs cellules jointes par de la fibronectine. Le dépôt de fibronectine sur le substrat fixait également l'ordre nématique initial, conduisant à la stabilité des défauts. Les données préliminaires des tests d'invasion montraient que l'invasion cancéreuses semblait se produire principalement au niveau des défauts. Ensemble, ces données suggèrent que les défauts sont les points faibles de la barrière CAFs/ECM.

In the pre-invasive stage, the tumor is separated from the adjacent stroma by the basement membrane. Just beneath it, there is a network of cancer-associated fibroblasts (CAFs), the major producers and remodelers of the extracellular matrix (ECM). By enveloping tumors, CAFs create a physical barrier that prevents cancer cell invasion. However, CAFs also help cancer cells escape the tumor mass by mechanically remodeling the ECM. Due to their spindle shape, CAFs spontaneously align along their long axis into nematic ordering. Nematic ordering is intrinsically linked with topological defects, where aligned regions along different directions meet. The most common defects are +1/2 defects resembling comets and -1/2 defects resembling triangles. We hypothesize that whereas nematically ordered CAFs form a capsule that prevents tumor expansion, defects in the nematic ordering may represent weak points where cancer cells escape. Using traction and stress force microscopy coupled with time-lapse imaging, we found that defects are stationary and characterized by lower cell and ECM density. The force maps suggested two different invasion strategies: 1) CAFs extrusion at the comets that could result in the ECM reorientation, and 2) pinching of the cancer layer in triangles that could create holes. CAFs formed supra cellular units to transmit forces through actin fibers spanning several cells, using fibronectin stitch adhesions. Fibronectin deposition on the substrate also fixed the initial nematic ordering, leading to defects’ stability. Preliminary data of invasion assays revealed that cancer cell invasion seemed to mostly happen at defects. Together, these data suggest that defects are the weak points in the CAFs/ECM barrier.