Irinotecan treatment and senescence failure promote the emergence of more transformed and invasive cells that depend
MATERIALS AND METHODS
4.4. Des cellules souches cancéreuses à l’origine des PLD?
De nombreuses questions se posent sur les cellules à l’origine des PLD. Une des hypothèses est que ces cellules pourraient être préexistantes et partager des caractéristiques des cellules souches cancéreuses (CSC).
De façon étonnante la salinomycine accentue la chimiorésistance.
Dans un premier temps, nous avons voulu tester une molécule décrite comme inhibant les CSC mammaires, la salinomycine, en combinaison avec le sn38 (Naujokat & Steinhart, 2012). Théoriquement cette combinaison cible à la fois les cellules souches cancéreuses qui peuvent être quiescentes et les cellules proliférantes. De façon surprenante, l’émergence des PLD est augmentée par rapport au traitement sn38 seul. La sensibilité à la salinomycine des CSC colorectales peut être différente des CSC mammaires. Il est aussi possible que ces molécules chimiques soient instables lorsqu’elles sont administrées ensemble ou que leurs modes d’action interfèrent. Une étude a montré que la salinomycine induit un arrêt du cycle cellulaire en phase G1 (K. H. Koo et al., 2013). Alors que les dommages induits par le sn38 interviennent majoritairement en phase S, l’arrêt en phase G1 induit par la salinomycine pourrait protéger les cellules des dommages de l’ADN et limiter l’induction de la sénescence. Cela pourrait expliquer l’augmentation de la chimiorésistance associée à la combinaison des traitements salinomycine et sn38. L’expression de LGR5 peut être modulée en réponse au traitement dans les CSC.
Au cours du traitement sn38 et dans les PLCs, nos résultats montrent une diminution du pourcentage de cellules exprimant les marqueurs CD44high, LGR5 et ALDH ce qui suggère dans un premier temps que ces cellules initiatrices ne sont pas impliquées dans le processus d’émergence. Cependant, dans le tissu colorectal normal, les cellules souches sont des cellules proliférantes LGR5 positives, dont l’expression est régulée par la voie de la β-caténine. Suite au traitement par le sn38, l’arrêt du cycle cellulaire pourrait
être associé à la répression des gènes cibles de la voie de la β-caténine, dont LGR5. Cela signifie que malgré la diminution du pourcentage de cellules LGR5 positives, des CSC pourraient être présentes dans les PLCs et jouer un rôle dans l’émergence. Un article intéressant va dans ce sens (Kobayashi et al., 2012). Suite au traitement par l’irinotécan, les cellules souches cancéreuses LGR5+, présentes au sein des tumeurs, perdent l’expression de LGR5 tout en conservant leurs caractéristiques de cellules souches. Lorsque le traitement est éliminé, elles sont capables de ré-exprimer LGR5. Dans notre modèle, les cellules LGR5 positives représentent environ 5% de la totalité des cellules LS174T parentales. Dans les PLCs, les cellules proliférantes, PLD, ne représentent que 30% en moyenne. Si les PLD reproduisent la hiérarchie des cellules parentales, dans les PLCs le pourcentage de cellules LGR5 positives serait de 5% des 30% ce qui représente seulement 1,5%. Il serait donc intéressant de regarder l’expression de LGR5 dans chaque sous-population.
Bmi-1, une piste intéressante.
D’autres cellules souches pourraient également être impliquées, les cellules +4. Dans la muqueuse intestinale normale, ces cellules constituent une réserve de cellules souches quiescentes capable de restaurer la totalité de la crypte (Vermeulen & Snippert, 2014). Contrairement aux cellules souches proliférantes exprimant LGR5, les cellules +4 pourraient échapper aux dommages de l’ADN générés par le traitement en raison de leur faible prolifération. Bmi-1 est un des marqueurs de ces cellules souches intestinales. Bmi-1 est d’ailleurs sur-exprimé dans les cancers colorectaux (J. H. Kim et al., 2004) (D.- W. Li et al., 2010). Cette protéine fait partie du complexe de répression transcriptionnelle PRC1 et participe à l’inhibition du locus INK4a/ARF qui, comme nous l’avons dit, est crucial pour le maintien de la sénescence. L’expression de Bmi-1 pourrait donc potentiellement jouer un rôle dans la résistance au traitement observée dans notre modèle. L’étude de son implication serait intéressante et importante à réaliser.
Un rôle pour Mcl-1, Bcl-xL et p21 dans les capacités d’initiation tumorale des CSC?
Les résultats que nous avons obtenus suite à l’inhibition de Mcl-1, Bcl-xL et p21 peuvent être réinterprétés sous un angle incluant la présence de cellules souches cancéreuses préexistantes à l’origine des PLD. Ces protéines participeraient au fonctionnement des cellules souches normales et des CSC. Mcl-1 est par exemple décrit comme nécessaire à l’auto-renouvellement des cellules souches hématopoïétiques (C. J. V. Campbell et al., 2010a). Sa sur-expression induirait la transformation des cellules souches et des progéniteurs hématopoïétiques (K. J. Campbell et al., 2010b). Dans le cancer du poumon non à petites cellules, l’inhibition de Bcl-xL par l’ABT737 améliore la suppression tumorale
par rapport au traitement par la gemcitabine en inhibant spécifiquement les cellules souches cancéreuses quiescentes ou à faible prolifération (Zeuner et al., 2014). Nos résultats montrent d’ailleurs que les cellules LS174T parentales sont très sensibles à l’inhibition de Mcl-1 et Bcl-xL sans traitement (pistes 7 et 8, Figures 40C et 40D). p21 est aussi décrit comme nécessaire à la capacité d’initiation tumorale des cellules cancéreuses du colon (O'Brien et al., 2012). En inhibant la prolifération des cellules souches, il les protégerait des dommages de l’ADN. La dépendance des mécanismes d’échappement à la sénescence et de résistance à l’anoikis à Mcl-1, Bcl-xL et p21 pourrait aussi théoriquement être expliquée par un rôle de protection des cellules initiatrices de cancer. Un rôle pour les CSC malgré la diminution des marqueurs de CSC en réponse au sn38? Le critère d’enrichissement n’est pas toujours adapté pour justifier l’implication des cellules souches cancéreuses dans la résistance au traitement et ceci pour plusieurs raisons. En premier lieu, lors de sénescence qui est un mécanisme de suppression tumorale retrouvée in vivo en réponse à la chimiothérapie, les cellules résistantes ne sont de fait pas enrichies à court terme. D’autre part, une caractéristique des cellules souches cancéreuses est leur capacité à générer des cellules plus différenciées. Les CSC qui auraient résisté au traitement pourraient générer des cellules différenciées et reproduire la hiérarchie de la tumeur avant le traitement. L’étude des CSC peut dans ce sens être qualifiée de presque «insaisissable» (Figure 55). De plus, l’expression de certains marqueurs de cellules souches peut être modulée sans que les caractéristiques de ces cellules ne soient altérées. Enfin, la plasticité cellulaire, incarnée par le mécanisme de transition épithélio- mésenchymateuse, permettrait à des cellules de passer d’un état différencié à celui de CSC. D’autres travaux mettent en avant les facteurs de l’EMT dans l’échappement à la sénescence. Une étude intéressante montre par exemple que Twist, un facteur de transcription impliqué dans l’EMT, est capable d’activer EZH2 et de bloquer l’expression de p16 (Cakouros et al., 2012). La notion de plasticité amène l’idée que les caractéristiques d’initiation tumorale ne sont pas nécessairement stables et qu’elles peuvent dépendre du micro-environnement.
Les cellules à l’origine des PLD pourraient être des CSC. Qu’elles soient présentes avant le traitement ou générées au cours de la réponse au traitement, elles pourraient initier la reprolifération, caractéristique de l’échappement à la sénescence, et résister à l’anoikis.
Figure 55 : Implication des CSC dans la chimiorésistance. L’induction du phénotype de sénescence en
réponse à la chimiothérapie suppose un maintien de la masse tumorale en l’absence d’élimination de cellules. Les cellules résistantes ne sont donc pas enrichies. Entre les cures, les CSC peuvent recréer la hiérarchie initiale en se différenciant.