La voie SphK1/S1P est impliquée dans l'angiogenèse et l'inflammation qui sont deux étapes importantes de l'initiation et la progression tumorale.
D'un point de vue physiologique, la voie SphK1/S1P est importante dans la régulation de la vasculogenèse. Les souris KO pour le récepteur S1P1 présentent un défaut de maturation des vaisseaux sanguins pendant le développement qui est dû à une déficience en cellules musculaires lisses vasculaires [Liu Y., 2000]. De plus, la S1P qui est trouvée en abondance dans les plaquettes, joue un rôle dans le recrutement des cellules endothéliales pendant la coagulation sanguine.
Il a été mis en évidence que la S1P peut agir comme un facteur angiogénique de la même manière que le VEGF en induisant la prolifération et la migration des cellules endothéliales [Kimura T., 2000; Okamoto H., 2000b]. Par ailleurs, il a été démontré que la S1P pouvait entraîner la transactivation du récepteur au VEGF [Tanimoto T., 2002]. Dans des expériences réalisées in vivo, au niveau de la cornée de souris, English a montré que la S1P pouvait potentialiser la réponse angiogénique de facteurs de croissance comme le bFGF (figure 24) [English D., 2000].
Plusieurs stratégies ont été utilisées pour déterminer l'implication de la voie SphK1/S1P dans l'angiogenèse tumorale : des siRNA dirigés contre le récepteur S1P1, un anticorps anti-S1P
et la molécule FTY720 qui est un immuno-suppresseur dont la forme phosphorylée présente une structure similaire à celle de la S1P et agit comme un antagoniste des récepteurs de la S1P.
L'injection de siRNA dans des tumeurs développées chez la souris conduit à une inhibition de l'expression du récepteur au niveau des néo-vaisseaux qui est associée à une suppression de l'angiogenèse. Ce résultat indique que S1P1 est un composant critique de la
réponse angiogénique tumorale [Chae SS., 2004]. Des expériences réalisées sur des cornées de souris ou avec des implants de matrigel ont montré que FTY720 inhibe l'angiogenèse induite par le VEGF et la S1P [LaMontagne K., 2006]. Dans un modèle de mélanome murin, il a été mis en évidence que le blocage des récepteurs de S1P par FTY720 inhibe l'angiogenèse tumorale qui est accompagnée par la diminution de la prolifération et augmentation de l'apoptose des cellules [LaMontagne K., 2006]. Les mêmes résultats ont été obtenus avec des tumeurs sous-cutanées de cellules de carcinome pulmonaire LLC1 développées dans des souris C57BL/6 [Schmid G., 2007]. Enfin, Visentin a mis en évidence l'effet anti-angiogénique et anti-tumorigénique de l'anticorps anti-S1P. Dans des expériences réalisées in vivo il démontre que l'anticorps inhibe significativement (82% et 89%) la formation des vaisseaux sanguins induite par le VEGF et le bFGF [Visentin B., 2006].
La prolifération rapide des cellules pendant la croissance tumorale conduit à la formation de régions hypoxiques caractérisées par des cellules exprimant de hauts niveaux de HIF-1α et HIF-2α (Hypoxia-Inducible Factor) qui sont deux régulateurs de la transcription qui jouent un rôle crucial dans la progression tumorale et plus particulièrement dans l'angiogenèse. Dans des cellules musculaires lisses pulmonaires, en conditions d'hypoxie aiguë ou chronique,
Figure 24 : réponse angiogénique de la S1P.
Des pellets contenant ~4 µg de BSA en présence ou absence de FGF-b (~50 ng) et/ou S1P (10 nmol) ont été implantés dans la cornée avasculaire de souris C57/B16 et la formation des vaisseaux a été examinée au bout de 5 jours [English D., 2000].
Ahmad et al. ont mis en évidence une augmentation de l'expression du messager de SphK1 [Ahmad M., 2006]. Dans une étude récente utilisant des cellules U87MG de gliome, le groupe de Obeid a démontré que l'hypoxie pouvait induire l'augmentation de l'expression de l'ARNm et de la protéine SphK1 ainsi que son activité enzymatique suivie de la production et la libération de S1P [Anelli V., 2008]. Il a été mis en évidence que le facteur HIF-2α se lie au promoteur du gène codant pour SphK1 qui contient 2 régions HRE (Hypoxia-inducible factor Response Element) putatives [Schwalm S., 2008; Anelli V., 2008]. Par ailleurs, des milieux conditionnés provenant de cellules tumorales ayant subit un traitement d’hypoxie chimique entraînent la néo-angiogenèse des cellules endothéliales HUVEC de manière dépendante des récepteurs de la S1P [Anelli V., 2008]. Ces résultats semblent indiquer que l'hypoxie tumorale stimulerait la voie SphK1/S1P de manière transcriptionnelle via fixation du facteur HIF dans la région promotrice du gène codant pour SphK1. La stimulation consécutive des récepteurs à la S1P entraîne l'activation de la néo-angiogenèse qui favorise la progression tumorale.
La voie SphK1/S1P joue également un rôle dans l'inflammation tumorale. En effet, il a été montré que la voie SphK1/S1P pouvait médier la réponse inflammatoire des cytokines TNF- α et IL-1β [Xia P., 1998]. De plus, Pettus et al ont mis en évidence dans les cellules A549 de cancer du poumon que la voie SphK1/S1P est impliquée dans l'induction de COX-2 (cyclooxygénase-2), enzyme intervenant dans la synthèse des prostaglandines, qui est connue pour médier les effets induit par les stimuli pro-inflammatoires comme les cytokines TNF-α et IL-1β [Pettus BT., 2003].
Les sphingolipides qui ont été isolés et nommés en 1884 par JLW Thudichum sont une classe de lipides membranaires dont la structure est caractérisée par la présence d'une base sphingoïde commune appelée sphinganine. Il s'agit d'un dialcool aminé à longue chaîne carbonée qui résulte de la condensation d'une sérine sur un acide palmitique.
Les dérivés de la sphinganine les plus abondants sont la sphingosine, largement majoritaire chez les animaux et qui entre dans la composition de 90% des sphingolipides et la 4- hydroxysphinganine qui correspond à la sphingosine chez les végétaux (phytosphingosine). Les sphingolipides peuvent être généré par la voie de novo ou la voie de dégradation de la sphingomyéline membranaire ou des glycosphingolipides complexes :
Pendant longtemps les sphingolipides ont été considérés comme de simples composants des membranes biologiques et pouvant produire de l'énergie par la β-oxydation, la glycolyse et autres processus métaboliques. Cependant depuis une vingtaine d'années, les sphingolipides - céramide, sphingosine et sphingosine 1-phosphate - ont émergé comme étant une nouvelle classe de médiateurs ayant des rôles essentiels dans divers processus biologiques comme la prolifération, l'apoptose, la migration, la sénescence ou encore les phénomènes inflammatoires.
Clin d'œil :
les sphingolipidesMétabolisme des sphingolipides d'après Hannun YA., 2008.
Abréviations : CDase, céramidase; CK, céramide kinase; DAG, diacylglycérol; GCase, glucosylcéramidase; GCS, glucosylcéramide synthase; PC, phosphatidylcholine; SK, sphingosine kinase; SMase, sphingomyélinase; SMS, sphingomyéline synthase; SPPase, sphingosine phosphate phosphatase; SPT, serine palmitoyl transférase.
sphingosine sphinganine
Problématique
Le cancer de la prostate initialement androgéno-dépendant est sensible à la privation androgénique. La castration induit un arrêt de la croissance et l'involution de la masse tumorale. Pendant le traitement hormonal, les cellules tumorales progressent vers un stade androgéno-indépendant qui marque l'entrée dans la phase terminale de la maladie. D'après les données de la littérature, nous pensons que les androgènes pourraient moduler la voie SphK1/S1P.
Nous savons en effet que la privation en androgènes conduit à une production de céramide dans les cellules tumorales prostatiques LNCaP [Eto M., 2003]. Ce phénomène pourrait être dû à une inhibition de la SphK1. Par ailleurs, l'apoptose induite par l'augmentation du céramide peut être bloquée par l'addition de DHT [Kimura K., 2001]. Ces données suggèrent que les androgènes pourraient stimuler les voies en aval de la production de céramide dont la voie SphK1/S1P.
Dans un autre cancer hormono-dépendant, celui du sein, il a été montré in vitro que la S1P stimule la prolifération via l'activation des récepteurs S1P2 et S1P3 [Goetzl EJ., 1999]. De
plus, Sukocheva et collaborateurs ont mis en évidence que les œstrogènes pouvaient stimuler l'activité SphK1 [Sukocheva OA., 2003] de manière rapide et transitoire, via un récepteur aux oestrogènes couplé à une protéine Gi ce qui implique un mode d'action non- génomique associé à un récepteur membranaire, mais aussi de façon tardive et prolongée mettant en évidence un effet génomique classique des œstrogènes.
Nous nous proposons d'étudier la place de la voie SphK1/S1P dans l'adaptation de la cellule tumorale prostatique à son environnement hormonal (privation puis réintroduction des androgènes) afin de définir l'intérêt thérapeutique éventuel de sa modulation.
Au cours du traitement hormonal, les cellules tumorales prostatiques deviennent résistantes à la thérapie et acquièrent un phénotype neuroendocrine principalement caractérisé par un changement morphologique et la sécrétion de neuropeptides tels que la chromogranine A ou le NSE. Les cellules sont alors capables de survivre dans un environnement pauvre en androgènes. On connaît l'implication des voies de survie telle que la voie PI3K/Akt dans l'acquisition de ce statut androgéno-indépendant. Par ailleurs, au laboratoire nous avons démontré un lien entre la SphK1 et la voie PI3K/Akt dans un modèle de neuroblastome.
Nous voulons savoir si la voie SphK1/S1P est impliquée dans la transition des cellules