La privation androgénique conduit à une inhibition de la prolifération cellulaire in vitro [Sonnenschein C., 1989] et une diminution de la croissance tumorale dans les modèles animaux de cancer de la prostate. Dans des souris SCID (Severe Combined ImmunoDeficiency) xénotransplantées avec des cellules LNCaP et après trois semaines de castration, Joseph I. et al ont montré que l'inhibition de la croissance conduisait à 75% de diminution de la masse tumorale en comparaison des souris non castrées [Joseph I., 1997b]. Il a également été mis en évidence un ralentissement de la croissance tumorale dans les modèles Dunning G et H de cancer de la prostate chez le rat [Joseph I., 1997b] ainsi que dans le modèle CWR22 de tumeur prostatique humaine implanté dans des souris nude [Gregory CW., 2001c]. Il a largement été démontré que cette diminution de la prolifération était associée à un arrêt du cycle cellulaire en G0/G1. Dans la prostate ventrale de rat, la castration entraîne une diminution de l'expression des cyclines D1 et C, responsables de la transition G0/G1, mais aussi de la cycline E, cycline A et de la CDK-2 qui permettent la transition vers la phase S ainsi que sa progression [Furuya Y., 1995]. Dans les cellules LNCaP, la privation androgénique conduit également à un arrêt du cycle cellulaire qui semble être dû à une diminution de l'expression des cyclines D1, D3 et A associée à des activités CDK-4 et CDK-2 réduites [Knudsen KE., 1998; Fribourg AF., 2000]. Par ailleurs, la privation n'a pas d'effet au niveau du cycle cellulaire dans les cellules DU-145 et PC-3 qui sont des lignées tumorales prostatiques humaines androgéno-insensibles [Eto M., 2003]. L'inhibition des cyclines et CDKs responsables de la progression du cycle cellulaire pendant les phases G1 et S est également présente dans les tumeurs CWR22, implantées dans des souris nude, après castration [Gregory CW., 2001c]. La diminution de ces protéines motrices du cycle cellulaire est associée à une déphosphorylation de la protéine Rb [Knudsen KE., 1998; Fribourg AF., 2000; Gregory CW., 2001c]. Un autre événement intervenant dans l'arrêt du cycle cellulaire est l'augmentation de l'expression de la protéine inhibitrice p27Kip1 qui a été mise en évidence dans les cellules LNCaP après castration [Knudsen KE., 1998].
b- l'apoptose
De nombreuses études ont été menées pour mettre en évidence les effets de la privation androgénique que ce soit dans la prostate ventrale de rat, dans des lignées humaines de
cancer de la prostate, dans des modèles de xénogreffe tumorale mais aussi dans des biopsies de patients. Les résultats de ces études sont controversés en ce qui concerne l'activation de la mort cellulaire programmée (tableau 5).
L'induction de l'apoptose dans la prostate ventrale de rat après castration a été mise en évidence par une augmentation de l'activité endonucléase Ca2+ et Mg2+ dépendante, fragmentation de l'ADN nucléaire [Kyprianou N., 1988a; English HF., 1989; Kyprianou N., 1988b] et expression de protéines marqueurs de l'apoptose comme TRPM-2 (Transient Receptor Potential cation channel M2) et t-PA (tissue Plasminogen Activator) [Brändström A., 1994]. Dans une étude menée par Shabisgh, l'apoptose est mise en évidence dans des sections de prostate ventrale de rat par la technique TUNEL (Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP Nick End Labeling). L'apoptose apparaît dans les cellules endothéliales et stromales dès 12 heures après la castration. Dans les cellules épithéliales, l'apoptose n'est pas significative et n'apparaît qu'à partir de 24 heures après la castration [Shabisgh A., 1999].
Les résultats des études réalisées dans la lignée LNCaP sont plus contrastés. Après privation androgénique, ces cellules ne présentent pas de signes évidents d'apoptose. Elles se trouvent dans un état cytostatique qui peut être réversé par l'addition de DHT [Saeed B., 1997; Sonnenschein C., 1989]. Par ailleurs, il a été mis en évidence que la privation androgénique conduit à une augmentation de l'activité PI3K et de la phosphorylation de la protéine Akt sur la sérine 473. Ceci est observé dès J1 après le début de la privation et augmente progressivement jusqu'à J4 [Murillo H., 2001]. La stimulation de la voie PI3K/Akt pourrait être un élément permettant d'expliquer la survie des cellules LNCaP en absence d'androgènes. A contrario, il a été montré que la privation pouvait conduire à l'apoptose des cellules LNCaP caractérisée par l'accumulation de C16-céramide qui est un second messager lipidique suivi de l'activation de la caspase 3 et du clivage de PARP (Poly(ADP- Ribose)Polymerase) [Eto M., 2003]. Une autre étude a montré une condensation et une fragmentation nucléaire ainsi que le clivage de la caspase 9 [Lee SO., 2004]. La privation androgénique n'induit pas l'apoptose dans les cellules androgéno-insensibles DU-145 et PC- 3 [Eto M., 2003].
Dans des modèles de xénogreffes d'adénocarcinomes prostatiques androgéno-sensibles implantés dans des souris nude (PC-82, PC-EW, LuCaP-23.1, CWR22) ou dans des rats (Dunning R3327 PAP) la majorité des études mettent en évidence l'activation du processus apoptotique. La castration des animaux xénotransplantés avec le modèle tumoral PC-82, LuCaP ou CWR22 induit une régression des tumeurs qui est due à l'activation de l'apoptose [Kyprianou N., 1990; Van Weerden WM., 1993; Bladou F., 1996; Gregory CW., 2001b; Smitherman AB., 2003]. Kyprianou et al. ont mis en évidence une augmentation de l'expression de TRPM-2, la fragmentation de l'ADN ainsi que la formation de corps
montré que la régression des tumeurs après castration est due à une mort qui est majoritairement de type nécrotique [Van Weerden WM., 1993]. Enfin, Brändström et al. n'ont pas trouvé de signes évidents d'apoptose après castration dans le modèle Dunning R3327 PAP [Brändström A., 1994].
Dans des biopsies de patients ayant suivi une hormonothérapie, la mise en évidence de l'induction de l'apoptose est également controversée. Reuter et al. ont montré une activation de l'apoptose dans les adénocarcinomes prostatiques notamment via l'apparition de noyaux picnotiques [Reuter VE., 1997]. Cependant, Ohlson démontre que l'apoptose dans le tissu tumoral est plus faible que dans le tissu normal [Ohlson N., 2005]. Enfin, les travaux de Westin montrent une activation de la mort cellulaire programmée dans seulement 33% des tumeurs étudiées [Westin P., 1995].
Modèle étudié Technique de mise en évidence de l'apoptose Apoptose après castration Référence Prostate de rat Activité endonucléase Fragmentation ADN Analyse morphologique
Apoptose Kyprianou N., 1988a
Prostate de rat Activité endonucléase Fragmentation de l'ADN Analyse morphologique Apoptose English HF., 1989 Prostate ventrale de rat Activité endonucléase
Fragmentation ADN Apoptose Kyprianou N., 1988b
Prostate ventrale de rat & xénogreffe Dunning R3327 PAP Immunohistochimie et NB pour ARNm de TRPM-2 et t-PA Fragmentation ADN ISEL
Apoptose dans la prostate ventrale de rat mais pas dans le modèle Dunning
Brändström A., 1994 Prostate ventrale de rat TUNEL Analyse morphologique par microscopie électronique
Apoptose dans les cellules endothéliales et stromales précède l'apoptose dans les cellules épithéliales
Shabisgh A., 1999
Cellules LNCaP ISEL
Analyse morphologique
Apoptose initiée mais pas
complète Saeed B., 1997
Cellules LNCaP, DU-145 & PC-3
Marquage NAO
WB PARP et caspase 3
Apoptose dans les cellules LNCaP mais pas dans les cellules DU-145 et PC-3
Eto M., 2003
Cellules LNCaP Analyse morphologique
WB PARP et caspase 9 Apoptose Lee SO., 2004
Xénogreffe PC-82
NB pour ARNm de TRPM-2
Fragmentation ADN Analyse morphologique
Apoptose avec un max à
J3 Kyprianou N., 1990
Xénogreffes PC-82 & PC-EW
Analyse morphologique Fragmentation de l'ADN
Apoptose dans les
tumeurs PC-82 et nécrose dans les tumeurs PC-EW
Van Weerden WM., 1993
Xénogreffe PC-82 Analyse morphologique Fragmentation de l'ADN
Apoptose avec un max à
J5 Bladou F., 1996 Xénogreffe CWR22 TUNEL Fragmentation de l'ADN Apoptose détectée dès 24h Gregory CW., 2001c Xénogreffe CWR22 Immunohistochimie et WB pour la caspase 3 TUNEL
Apoptose avec un max d'expression de la caspase 3 à J2 Smitherman AB., 2003 Biopsies de 18 patients avant et après castration Analyse morphologique ISEL Augmentation de
l'apoptose dans 6 tumeurs, 6 sont inchangées et 3 tumeurs présentent une diminution de l'apoptose
Westin P., 1995
Tissu prostatique humain tumoral
Analyse morphologique
Microscopie électronique Apoptose Reuter VE., 1997 Biopsies de 77
patients avant et après castration
Analyse morphologique Apoptose x2 dans le tissu tumoral et x7 dans le tissu sain
Ohlson N., 2005
Tableau 5 : apoptose induite par la privation androgénique dans différents modèles.
Abréviations : ISEL, In Situ End Labeling; TUNEL, Terminal deoxynucleotide transferase-mediated d'UTP Nick End Labeling; NAO, Nonyl Acridine Orange; NB, Northern Blot; WB, Western Blot; TRMP-2, Transient Receptor Potential cation channel M2; t-PA, tissue Plasminogen Activator.