Caractérisation de la protéine IQGAP1 dans un contexte pathologique de tumeurs cérébrales chez le rat et chez l’Homme

III.1 ARTICLE n°2 : La protéine IQGAP1 caractérise une population de cellules souches et/ou progénitrices cancéreuses dans les glioblastomes

III.1.1 Introduction

L’autre aspect de mon travail de thèse a porté sur l’étude de l’implication des cellules souches/progénitrices neurales dans l’étiologie de tumeurs cérébrales, qui font partie des types de cancers les plus agressifs et les plus difficiles à soigner. Dans la très grande majorité des cas, la cause de ces tumeurs ainsi que la ou les cellules qui leur ont donné naissance sont inconnues. Les conséquences fonctionnelles qu’occasionnent une tumeur explique la nécessité de trouver au plus vite des thérapies adaptées et efficaces. Le développement de ces thérapies est indissociable de la compréhension des bases cellulaires et moléculaires de l’initiation, du développement et du fonctionnement tumoral. Les tumeurs cérébrales primitives les plus répandues sont les gliomes dont la forme la plus agressive, le glioblastome, est la plus fréquente. Sur la base d’observations histologiques, immunohistochimiques et génétiques de certains gliomes, les cellules souches et/ ou progénitrices ont été suspectées d’être des cibles de la transformation cellulaire et à l’origine des gliomes (Clarke, 2004; Oliver and Wechsler- Reya, 2004; Reya et al., 2001; Sanai et al., 2005). De plus, des études récentes ont montré que certaines cellules tumorales présentent de nombreuses caractéristiques apparentées aux cellules souches et/ou progénitrices neurales (Galli et al., 2004; Hemmati et al., 2003; Singh et al., 2004a; Singh et al., 2003; Singh et al., 2004b; Yuan et al., 2004). Cette sous-population tumorale est isolable à partir de tumeurs malignes grâce à un marqueur de surface spécifique de cellules souches et/ou progénitrices neurales humaines, le CD133. Après réinjection de ces cellules dans le cortex de souris immunodéprimées, une tumeur humaine se développe après quelques semaines avec toutes les caractéristiques histologiques et antigéniques de la tumeur d’origine (Galli et al., 2004; Singh et al., 2004b). L’identification et la caractérisation précises de ces cellules tumorigènes malignes sont primordiales pour comprendre leur comportement au sein de la masse tumorale et pour établir des stratégies thérapeutiques ciblant cette population. Pour cela, il est nécessaire de découvrir d’autres marqueurs de ces cellules dont les fonctions sont connues dans la biologie des cellules souches et/ou progénitrices normales.

Dans un contexte physiologique, nous avons identifié la protéine IQGAP1 comme un nouveau marqueur fiable de cellules progénitrices neurales chez les rongeurs adultes. De par son niveau d’expression, sa localisation et ses partenaires, IQGAP1 est suspectée d’intervenir

dans des mécanismes liés à la cancérogenèse (Briggs and Sacks, 2003). Nous avons donc étudié et caractérisé IQGAP1 dans des tumeurs cérébrales humaines et chimio-induites chez le rat.

III.1.1.1 IQGAP1 et la cancérogenèse

IQGAP1 a été découverte fortuitement dans des ostéosarcomes humains métastatiques (Weissbach et al., 1994), et de nombreux travaux sont venus étayer l’hypothèse qu’IQGAP1 intervient dans des phénomènes cancéreux. Les premières études concernent la lignée de souris invalidée pour le gène iqgap1 qui développe des polypes intestinaux et des hyperplasies gastriques (Li et al., 2000). Iqgap1 se retrouve également surexprimé dans de nombreux types de carcinomes gastriques (Sugimoto et al., 2001), colorectaux et ovariens en particulier au front d’invasion (Nabeshima et al., 2002). IQGAP1 joue de multiples rôles régulateurs variant en fonction de sa localisation subcellulaire et de l’interaction avec ses partenaires. Ainsi, dans des cas de carcinomes gastriques avancés, IQGAP1 se retrouve aux contacts intercellulaires et inhibe l’adhérence cellule-cellule dépendante de la E-cadhérine (Takemoto et al., 2001). Les protéines
-caténine, calmoduline et les Rho GTPases sont des cibles d’IQGAP1 qui interviennent dans de nombreux types tumoraux malins et métastatiques (Polakis, 1999; Sahai and Marshall, 2002). Cependant, rien n’est encore connu de l’implication de la protéine IQGAP1 dans les gliomes. Néanmoins, notre laboratoire a mis en évidence qu’elle était fortement exprimée dans des lignées tumorales humaines dérivées de gliomes au niveau de renflements membranaires et des « leading edges » de ces cellules (Mbele et al., 2002). La convergence de ces données a fait naître le projet de caractérisation de cette protéine IQGAP1 dans un modèle de tumeurs chimio-induites chez le rat généré au laboratoire et en parallèle chez l’homme à travers l’étude d’une banque de tumeurs gliales fournie par le Centre Hospitalier Universitaire de Lyon (banque NeuroBiotec).

III.1.1.2 Présentation du modèle de rat de tumeurs chimio-induites

Le point de départ de cette étude a été la mise au point d’un modèle animal de tumorigenèse chimio-induite chez le rat. L’agent mutagène utilisé, la N-Ethyl-N-NitrosoUrée (ENU) était une substance de choix pour les expériences de neuro-oncologie expérimentale dans les années 70-80 (Lantos, 1986; Lantos and Cox, 1976; Vick et al., 1977). Ce carcinogène chimique alkyle les bases « guanine » de l’ADN et induit préférentiellement des tumeurs au niveau des zones germinales du cerveau (Vick et al., 1977). Ce dérivé des nitrosamines est également utilisé en chimiothérapie pour causer des mutations dans les

cellules cancéreuses. L’injection de cette substance se fait chez une ratte gestante au moment de la gliogenèse, entre le 19ième et 20ième jour du développement embryonnaire (E19-E20). Après une période de trois mois, l’ensemble des rats développe deux types de tumeurs asymptomatiques qui s’apparentent aux oligodendrogliomes et glioblastomes humains de par leurs similarités histologiques et immunohistochimiques (figure 30).

Figure 30 : Histologie et tomographie des tumeurs cérébrales chimio-induites par l’ENU chez le rat A, B : Histologie d’une tumeur apparentée à un oligodendrogliome en région périventriculaire (A) et d’une tumeur corticale présentant les caractéristiques d’un glioblastome (B). L’observation d’un oligodendrogliome montre une faible vascularisation et une homogénéité cellulaire. Le glioblastome présente tous les critères de malignité avec une forte vascularisation (têtes de flèches blanches), une forte hétérogénéité cellulaire et des foyers nécrotiques (têtes de flèches noires).

C, D : Visualisation par IRM des cerveaux de rat atteints par ces deux types de tumeur, un mois avant