Inhibition de la migration intégrines-dépendante

PAI-1 intervient également à un autre niveau de la migration. Lorsqu’il est sous sa forme

matricielle lié à la vitronectine, celui-ci inhibe par encombrement sphérique l’adhérence et la

migration vitronectine-dépendante.

La vitronectine peut se lier à diverses protéines, elle possède notamment un premier site de

liaison reconnu à la fois par l’uPAR et PAI-1 et un deuxième site de liaison, très proche du premier,

sur lequel se fixent les intégrines. Bien que PAI-1, l’uPAR et les intégrines soient tous en compétition,

il s’avère que c’est PAI-1 qui a un effet dominant et se lie de façon majoritaire à la vitronectine. Ainsi,

en empêchant la formation de la liaison vitronectine, PAI-1 inhibe la migration

uPAR-dépendante (Deng, Curriden et al. 1996; Waltz, Natkin et al. 1997), et en empêchant la formation de la

liaison intégrine-vitronectine, il inhibe la migration intégrines-dépendante (Stefansson and Lawrence

1996; Kjoller, Kanse et al. 1997; Germer, Kanse et al. 1998; Deng, Curriden et al. 2001; Czekay,

Aertgeerts et al. 2003; Stefansson, Su et al. 2007; Czekay and Loskutoff 2009) (Figure 10).

Ces observations sont remarquables car elles soulignent de nouveau que PAI-1 pourrait être

capable d’inhiber la migration mésenchymateuse intégrines-dépendante et constituer un

microenvironnement favorable à la transition MAT.

OBJECTIFS

L’étude de la Transition Mésenchymo-Amiboïde (MAT) est une piste prometteuse pour la

compréhension de l’échappement métastasique des cellules cancéreuses. A ce jour, peu de conditions

favorables ont été décrites : elle est induite lorsque la protéolyse péricellulaire indispensable à la

migration des cellules mésenchymateuses est inhibée, ou suite à une réorganisation du cytosquelette

d’acto-myosine due à l’activation de la voie de signalisation RhoA/ROCK et/ou l’inhibition de Rac.

Nous nous sommes intéressés à l’inhibiteur de l’activateur du plasminogène de type-1 (PAI-1) non

seulement car il est retrouvé en forte concentration autour des tumeurs les plus invasives in vivo, et

donc influence potentiellement le comportement des cellules cancéreuses susceptibles d’envahir les

tissus voisins, mais aussi car il semble favoriser une migration compatible avec la migration amiboïde.

En effet, nous avons vu que PAI-1 inhibe la protéolyse péricellulaire de par son activité

anti-protéolytique, mais aussi inhibe l’adhérence intégrines-dépendante via ses interactions avec la

vitronectine ; des actions qui inhiberaient donc la migration mésenchymateuse à la fois dépendante de

la protéolyse cellulaire et des intégrines. De plus, PAI-1 participe à une migration non-protéolytique

régulée par une dynamique d’adhésion/dé-adhésion/recyclage impliquant les protéines du système

Activateur du Plasminogène (PAs) qui pourrait être compatible avec la migration amiboïde,

non-protéolytique et caractérisée par des points d’adhérence faible.

L’objectif de ce travail de thèse est de déterminer si un microenvironnement riche en PAI-1

matriciel favorise le comportement amiboïde des cellules cancéreuses. L’approche proposée est

d’identifier l’influence qu’il exerce à différents niveaux cellulaires décrits chez l’état amiboïde : la

morphologie, l’organisation du cytosquelette, l’implication des intégrines dans l’adhérence, le mode

de migration et le niveau d’activation de la voie de signalisation Rho/ROCK (Figure 11).

Figure 11. Hypothèse de recherche. L’objectif de ce travail de thèse est de déterminer si le PAI-1 matriciel

favorise le comportement amiboïde des cellules cancéreuses. MAT : Transition Mésenchymo-Amiboïde.

Cytosquelette d’actine

organisé en filaments

Cluster d’intégrines

favorisant une adhérence

cellulaire forte

Migration protéolytique

et intégrines-dépendante

MAT

PAI-1

Est-ce que PAI-1 matriciel

favorise l’état amiboïde des

cellules cancéreuses ?

Bleb

Rac

Rho/ROCK

Cytosquelette d’actine

organisé en anneaux

Répartition homogène des

intégrines favorisant une

adhérence cellulaire faible

Migration non-protéolytique

et intégrines-indépendante

Protéolyse

péricellulaire

L’étude est menée sur deux lignées cancéreuses d’origine différente : la lignée SW620 issue

d’un carcinome colorectal et la lignée MDA-MB-231 issue d’un carcinome mammaire ; et sur deux

microenvironnements supplémentaires (témoins) : l’un enrichi en collagène, un constituant majoritaire

de la matrice extracellulaire connu pour favoriser un comportement mésenchymateux chez les cellules

cancéreuses, et l’autre non enrichi qui permettra d’observer le comportement des cellules sur une

matrice qu’elles auront elles-mêmes fabriquée. La première étape sera de déterminer si un

microenvironnement enrichi en PAI-1 matriciel a une influence sur la morphologie cellulaire, et en

particulier si parmi les morphologies hétérogènes d’une population de cellules cancéreuses, il favorise

un type morphologique compatible avec la morphologie amiboïde. La seconde étape sera d’étudier les

types et forces d’adhérence utilisés par les cellules en contact avec un microenvironnement enrichi en

PAI-1 matriciel afin de déterminer s’ils sont intégrines-indépendant et de faible adhérence comme

chez les cellules à l’état amiboïde. Puis, nous étudierons le mode de migration adopté par les cellules

lorsqu’elles sont en contact avec du PAI-1 matriciel afin de déterminer si celui-ci est

intégrines-indépendant et compatible avec la migration amiboïde. Nous évaluerons l’implication de la voie de

signalisation Rho/ROCK dans le comportement des cellules en contact avec le PAI-1 matriciel et nous

essayerons de déterminer quelles propriétés de PAI-1 et du système PAs sont mises en jeu. Enfin, nous

intégrerons toutes ces données dans un modèle informatique qui nous permettra d’illustrer les effets du

PAI-1 matriciel à différentes échelles (moléculaire et cellulaire), mais aussi d’évaluer leur cohérence

et compatibilité avec ceux décrits dans la bibliographie.

L’enjeu de cette étude est majeur : si le PAI-1 matriciel se révèle être un microenvironnement

favorable à l’état amiboïde, il deviendra le premier microenvironnement physiopathologique favorable

à la transition MAT décrit, et une cible thérapeutique potentielle visant à limiter l’échappement

métastasique et la progression tumorale.

MATÉRIEL ET MÉTHODES