Étude de l'influence du récepteur LRP-1 sur le potentiel invasif de cellules tumorales : mesures nanomécaniques et d'adhérence par microscopie à force atomique

Study of the influence of the LRP-1 receptor on the invasive potential of cancer cells : nanomechanical and adhesion measurements by atomic force microscopy

• Auteur / Autrice : Anthony Le cigne
• Direction : Michaël Molinari, Jérôme Devy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences - STS
• Date : Soutenance le 01/07/2016
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche en nanosciences (LRN) - EA 4682 (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Claude Verdier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michaël Molinari, Jérôme Devy, Stéphane Dedieu, Jean-Luc Pellequer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Muriel Barberi-Heyob, David Alsteens

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs

Protéines

Cancer -- Caractère envahissant

Matrice extracellulaire

Microscopie à force atomique

Mots clés libres

Microscopie à force atomique

Lrp-1

Matrice extracellulaire

Spectroscopie de force

Mécanobiologie

Fonctionnalisation de pointes

Atomic force microscopy

Lrp-1

Extracellular matrix

Force spectroscopy

Mechanobiology

Tip functionalization

Résumé

Le récepteur low-density lipoprotein receptor-related protein 1 (LRP-1) est capable d’internaliser des protéases impliquées dans la progression du cancer, et constitue donc une cible thérapeutique prometteuse. Cependant, LRP-1 peut également réguler certaines protéines membranaires. Son ciblage dans une stratégie de modulation de la protéolyse pourrait donc affecter l’adhésion et la dynamique du cytosquelette. Dans ce travail, nous avons étudié l’influence de l’invalidation de LRP-1 sur des paramètres originaux corrélés au potentiel invasif de cellules cancéreuses par microscopie à force atomique (AFM). Cette invalidation induit des changements dans la dynamique d’adhérence des cellules et dans la morphologie, tels qu’un renforcement des fibres de stress et un étalement plus prononcé, causant une augmentation de la surface et de la circularité cellulaires. L’analyse des propriétés mécaniques par AFM a montré que ces différences sont acccompagnées par une augmentation du module d’Young. De plus, les mesures montrent une diminution globale de la motilité cellulaire et une perturbation de la persistance directionnelle. Une augmentation de la force d’adhésion entre cellules invalidées pour LRP-1 et une bille fonctionnalisée à la gélatine a également été observée. Enfin, nos données de spectroscopie de force enregistrées à l’aide d’une pointe fonctionnalisée par un anticorps anti-sous-unité d’intégrine β1 montrent que l’invalidation de LRP-1 modifie la dynamique des intégrines. Dans leur ensemble, nos résultats montrent que des techniques classiquement utilisées dans l’investigation de cellules cancéreuses peuvent être couplées à l’AFM pour ouvrir l’accès à des paramètres complémentaires, pouvant faciliter la discrimination entre différents degrés de potentiel invasif.

The low-density lipoprotein receptor-related protein 1 (LRP-1) can internalize proteases involved in cancer progression and is thus considered a promising therapeutic target. However, it has been demonstrated that LRP-1 is also able to regulate membrane-anchored proteins. Thus, strategies that target LRP-1 to modulate proteolysis could also affect adhesion and cytoskeleton dynamics. Here, we investigated the effect of LRP-1 silencing on parameters reflecting cancer cells’ invasiveness by atomic force microscopy (AFM). The results show that LRP-1 silencing induces changes in the cells’ adhesion behavior, particularly the dynamics of cell attachment. Clear alterations in morphology, such as more pronounced stress fibers and increased spreading, leading to increased area and circularity, were also observed. The determination of the cells’ mechanical properties by AFM showed that these differences are correlated with an increase in Young’s modulus. Moreover, the measurements show an overall decrease in cell motility and modifications of directional persistence. An overall increase in the adhesion force between the LRP-1-silenced cells and a gelatin-coated bead was also observed. Ultimately, our AFM-based force spectroscopy data, recorded using an antibody directed against the β1 integrin subunit, provide evidence that LRP-1 silencing modifies integrin dynamics. Together, our results show that techniques traditionally used for the investigation of cancer cells can be coupled with AFM to gain access to complementary phenotypic parameters that can help discriminate between specific phenotypes associated with different degrees of invasiveness.