Rôle de HIF dans l’angiogenèse et la vasculogenèse
Dans les GB, l’expression de HIF-1 est corrélée avec le grade de gliome et la densité vasculaire, ce qui souligne son rôle dans la progression des tumeurs cérébrales et l'angiogenèse (Zagzag et al., 2000). Cette réponse adaptative déclenchée permet d’initier une angiogenèse robuste dans les régions en déficit d’O2, notamment par une synthèse de facteurs angiogéniques.
En effet, en réponse à l’hypoxie l’expression du VEGF est augmentée par deux mécanismes : l’un médié par la liaison de HIF-1 aux séquences HRE du promoteur VEGF qui conduira à une augmentation de la transcription du gène, le second favorise la stabilité des ARNm du VEGF. Cet effet est induit par la région 3 'non traduite de l’ARNm du VEGF (Onesto
et al., 2004). Outre le VEGF, HIF-1 contrôle l'expression de nombreux autres facteurs angiogéniques, tels que le PlGF (placenta-like growth factor), le PDGF, l’Ang-2 ; l’adrénomédulline, endothéline-1, l’EPO, le TGFα, le TGF , PAI-1, la iNOS (inducible nitric oxide synthase) (Kelly et al., 2003; Sharp & Bernaudin, 2004; Kaur et al., 2005). Les taux élevés de VEGF produits autour des zones de nécrose en pseudo-palissades seraient responsables de la prolifération microvasculaire des glomérules caractéristiques des GB (Brat & Van Meir, 2001). L’importance de la néo-angiogenèse tumorale et la forte expression intra- tumorale du VEGF qui caractérisent les GB ont été à l’origine du développement d’approches thérapeutiques de blocage de la voie du VEGF. De ce fait, dès 1993, les premiers travaux Figure 52 : Schématisation de la transition épithélio-mésenchymateuse.
L’acquisition (flèches noires) d’un phénotype mésenchymateux et invasif est réversible (flèches grises claires). D’après Iwadate 2016.
87 précliniques de Kim et al., avaient démontré un rôle anti-tumoral majeur du blocage du VEGF dans un modèle de GB humain transplanté chez la souris (Kim et al., 1993).
Les angiopoïétines représentent une seconde classe de facteurs angiogéniques modulées par HIF-1 et qui contrôlent le processus d’angiogenèse en coopération avec le VEGF (Lee et
al., 2007). À l'heure actuelle, plusieurs études attribuent la résistance au traitement par le bevacizumab (anticorps anti-VEGF) au rebond des cellules immunitaires innées susceptibles de favoriser la croissance tumorale (Shojaei et al., 2007). Il a été proposé que la surexpression d’Ang2 observée pourrait contribuer à cet échappement et ceci car, au-delà de son rôle de facteur angiogénique, Ang2 participe également au recrutement des cellules inflammatoires (Scholz et al., 2011).
L’effet bénéfique attendu des stratégies anti-angiogéniques pour les GB était que ce traitement devait certes léser le réseau vasculaire tumoral, mais aussi indirectement atteindre les CSG de la niche périvasculaire. Or, sur le long terme, de façon inattendue, l’utilisation du bévacizumab a conduit à un effet rebond de tumeurs plus invasives ; le blocage du VEGF provoquant sur les cellules de GB, un switch d’expression de la T-cadhérine vers la N-cadhérine et une motilité des cellules plus importante, caractéristiques de la TEM (Lu et al., 2012).
La vasculogenèse est un mécanisme alternatif conduisant à la formation de vaisseaux sanguins qui est également observé dans les GB. Les cellules progénitrices endothéliales dérivées de la moelle osseuse quittent la circulation systémique le long d'un gradient de chémokine tel le SDF-1. Il a été démontré que les CSG sont responsables de la sécrétion de SDF-1 et ce en réponse à l’activation de HIF-1, qui par ailleurs augmente l’expression de CXCR4 sur les cellules myéloïdes (Du et al., 2008).
Jusqu’à présent, le rôle de HIF-2 dans le contrôle de l’angiogenèse tumorale ne lui a été attribué qu’au regard de son rôle dans le maintien des niches périvasculaires (Pietras et al., 2010). Toutefois, il peut être noté que HIF-2 est, tout comme HIF-1, très impliqué dans le développement de l’arbre vasculaire au cours du développement embryonnaire. HIF-1 serait impliqué dans les phases de vasculogenèse et HIF-2 serait nécessaire aux phases de remodelage et de maturation des néovaisseaux. Ce switch d’intervention des deux isoformes pourrait être dû aux modifications du niveau d’oxygénation au cours du développement d’une vascularisation fonctionnelle (Koh & Powis, 2012). Cette intervention séquentielle de HIF-1 et HIF-2 observée en conditions physiologiques ne semble donc pas retrouvée en conditions pathologiques au cours de la progression tumorale.
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Rôle de HIF dans l’immunomodulation
Comme nous l’avons décrit dans le chapitre précédent (cf. page 44), les GB sont des tumeurs très inflammatoires. Parmi les molécules chimioattractantes, certaines ont été déjà précédemment citées comme des gènes cibles de HIF, tel est le cas du VEGF, des endothélines (ET-1) et le SDF-1. Tout comme les progéniteurs endothéliaux, les monocytes peuvent migrer dans les régions hypoxiques en suivant un gradient chimioattractant généré par le signal
hypoxique (Murdoch et al., 2004) et les TAM s’accumulent dans les régions hypoxiques
nécrotiques. Les travaux de l’équipe ont renforcé ces connaissances en montrant sur un modèle de GB que l’hypoxie favorise certes la migration des macrophages mais aussi leur polarisation vers le phénotype pro-tumoral M2 (Figure 53) (Leblond et al., 2015).
L’influence de l’activation des facteurs HIF-α dans la polarisation des macrophages est cependant plus discutée. Bien que controversées, des études menées in silico, ont proposé que HIF-1α serait responsable de la mise en place d’un phénotype M1 (via la transcription de l’iNOS) alors que HIF-2α serait impliqué dans le phénotype M2 (par l’induction de la transcription de l’Arginase-1) (Imtiyaz et al., 2010; Egners et al., 2016). Toutefois, seul le promoteur du gène de l’iNOS, et non celui de l’Arg1, possède une séquence HRE (Matrone et
al., 2004; Mi et al., 2008). Certaines études montrent que l’inhibition de HIF-1α dans les macrophages induisent une augmentation des marqueurs M2 alors que d’autres observent une diminution de ceux-ci (Werno et al., 2010; Doedens et al., 2010). De plus, l’inhibition de HIF-2α semble diminuer la production de cytokines pro-inflammatoires et augmenter les cytokines anti-inflammatoires synthétisées par les macrophages (Imtiyaz et al., 2010).
Figure 53 : Schématisation de l’infiltration des macrophages au cours de la croissance tumorale.
En début de croissance, les macrophages recrutés sont majoritairement de phénotype M0 et M1. L’infiltration vers les zones hypoxiques à des volumes tumoraux plus importants favorise l’acquisition du phénotype M2. D’après Leblond et al., 2015.
89 Au sein des GB, d’autres mécanismes d’échappement aux réponses immunitaires ont été décrits. Par exemple, les cellules tumorales expriment à leur surface des molécules inhibitrices comme PD-L1 (programmed cell death I ligand 1) et FasL qui induisent l’apoptose des cellules T (Simonelli et al., 2018). D’autres études rapportent des altérations d’expression des molécules
HLA de classe 1 mais aussi de HLA-G, cette dernière ayant été identifiée comme un gène cible de HIF-1 (Yaghi et al., 2016).