Les cellules souches cancéreuses dans les glioblastomes

2.1. Les marqueurs de CSCs dans les glioblastomes

A ce jour aucun marqueur spécifique de CSCs n’a été identifié. Cependant l’utilisation

de marqueurs de CSN a permis également de reconnaitre des CSCs dans les glioblastomes. A

défaut de marqueurs « spécifiques », on distingue donc des marqueurs « associés » aux

CSCs :

AC133 est un épitope glycosylé de la protéine CD133, une glycoprotéine

transmembranaire marqueur de cellules souches et notamment des CSNs (Miraglia et al.

Cellule souche  Division lente et  illimitée Différenciation Précurseur précoce Précurseur tardif Cellules différenciées  fonctionnelles Division  asymétrique Auto‐ renouvellement Précurseur: Division  rapide et limitée Recrutement Multipotence Précurseur précoce  muté Dédif^férenc iation Maturation Normal  _Maladie Cellule souche  cancéreuse Division lente  et illimitée Masse tumorale expression anarchique  de marqueurs de lignage cellulaire mutation Précurseur muté:  Division rapide et  limitée Cellule souche  Division lente et  illimitée Différenciation Précurseur précoce Précurseur tardif Cellules différenciées  fonctionnelles Division  asymétrique Auto‐ renouvellement Précurseur: Division  rapide et limitée Recrutement Multipotence Précurseur précoce  muté Dédif^férenc iation Maturation Normal  _Maladie Cellule souche  cancéreuse Division lente  et illimitée Masse tumorale expression anarchique  de marqueurs de lignage cellulaire mutation Précurseur muté:  Division rapide et  limitée

1997; Yin et al. 1997; Uchida et al. 2000). L’expression d’AC133 est perdue au cours de la

différenciation au contraire de la protéine CD133 (Kemper et al. 2010)

CD15 un antigène glucidique fortement exprimé à la surface de cellules souches

pluripotentes (Capela and Temple 2002).

Les cellules SP (side population) (Kondo et al. 2004; Bleau et al. 2009). L’incubation

avec la sonde fluorescente Hoechst 33342 qui se fixe aux régions de l’ADN riches en A-T et

est couramment utilisé comme marqueur de cellules souches (Goodell et al. 1996).

2.2. Identification de cellules aux « propriétés souches » dans les

glioblastomes

Les cellules sont caractérisées par des propriétés spécifiques : Elles ont à la fois la

capacité de se diviser à l’identique pour s’autorenouveller et de se différencier selon les

signaux qu’elles reçoivent (Figure 4).

Figure 4: Schéma représentant les propriétés spécifiques des cellules souches

•

Capacité d’autorenouvellement

Les cellules souches cancéreuses dans les tumeurs cérébrales ont été identifiées par

des études réalisées par plusieurs équipes dans des tumeurs cérébrales pédiatriques (Hemmati

et al. 2003; Singh et al. 2003) puis dans des glioblastomes (Galli et al. 2004; Kondo et al.

2004; Yuan et al. 2004; Mao et al. 2009) chez le rat ou chez l’humain et utilisant les

Autorenouvellement Maintien Cellule souche Précurseurs  cellule différenciées Différenciation

Deux catégories de signaux

Division  asymétrique Maturation Autorenouvellement Maintien Cellule souche Précurseurs  cellule différenciées Différenciation

Deux catégories de signaux

Division  asymétrique Autorenouvellement Maintien Cellule souche Précurseurs  cellule différenciées Différenciation

Deux catégories de signaux

Division 

asymétrique

différents marqueurs cités ci-dessus. Ces études ont démontré la capacité d’une minorité de

cellules issues de tumeurs cérébrales primaires (médulloblastomes, astrocytomes

glioblastomes), à former des sphères appelées tumorosphères par analogie aux neurosphères

obtenues à partir des CSNs par dilution clonale et culture dans un milieu favorisant le

maintien des propriétés souches. Ce milieu est dépourvu de facteurs de différenciation et donc

de sérum. Il est complémenté avec de l’EGF (epithelial growth factor) et du bFGF (basic

fibroblastic growth factor) (Reynolds and Weiss 1992), facteurs de croissance favorisant la

prolifération de cellules souches. Les propriétés d’autorenouvellement de ces cellules ont été

démontrées par leur capacité à reformer des sphères après dissociation des tumorosphères et

repiquage en série. L’autorenouvellement a été également mis en évidence in vivo. Les

tumorosphères sont dissociées puis réinjectées chez l’animal. Il a été mis en évidence que lors

des transplantations en séries, c'est-à-dire prélèvement de la tumeur, dissociation des cellules

et réimplantation consécutives, ces cellules sont toujours capables de donner naissance à de

nouvelles tumeurs.

•

Capacité de différenciation

Les tumeurs solides sont en général constituées de populations cellulaires très

hétérogènes. Ces cellules peuvent être identifiées avec des marqueurs correspondant

notamment aux différents lignages neuraux. Ainsi, il a été mis en évidence que des

tumorosphères exprimaient à leur surface des marqueurs associés aux cellules souches

neurales, tels que la Nestine, AC133, Musashi-1, Sox2, Melk, PSP, et Bmi-1 (Hemmati et al.

2003; Singh et al. 2003; Mao et al. 2009). Ces cellules présentent également des propriétés de

différenciation après culture en sérum, perdant les marqueurs du « compartiment souche » au

profit de marqueurs de différenciation tels que la GFAP (Glial fibrillary acidic protein)

classiquement exprimée par les astrocytes, la βIII-tubuline exprimée par les neurones et les

Galactocérébroside-C et PDGFR-α marqueurs d’oligodendrocytes. Bien qu’elles expriment

des protéines spécifiques de lignages neuraux témoignant d’une différenciation, ces cellules

tumorales ne sont pas fonctionnelles dans le sens qu’elles n’exercent ni la fonction

astocytaire, ni la fonction neuronale ou oligodendrocytaire.

In vivo, lorsque les CSCs sont implantées, elles sont capables de donner à nouveau des

dont elles sont originaires, avec un pourcentage équivalent de cellules capables de donner des

sphères et des marqueurs de différenciations similaires.

Ces résultats montrent que comme dans les mécanismes de neurogenèse, il existerait

dans les glioblastomes des cellules appelées cellules souches cancéreuses qui présentent des

propriétés d’autorenouvellement et de différenciation, pouvant être à l’origine d’un

mécanisme dynamique de tumorigenèse.

•

Les cellules souches cancéreuses initiatrices de tumeurs

Afin de déterminer si les CSCs ont un rôle dans les mécanismes d’initiation des

tumeurs, des xénogreffes orthotopiques de CSCs isolées de tumeurs cérébrales ont été

réalisées dans des souris immunodéprimées.

Après avoir été isolées, les cellules souches cancéreuses ont été implantées chez

l’animal et la croissance tumorale a été comparée aux cellules tumorales dites non souches ou

aux CSNs (Galli et al. 2004; Kondo et al. 2004; Singh et al. 2004; Yuan et al. 2004; Bao et

al. 2006; Mao et al. 2009). Les CSCs triées par tri magnétique ou des lignées de CSCs ont été

utilisées. Ces études mettent en évidence que ces CSCs possèdent des propriétés uniques

de tumorigénicité. En effet, lorsque l’on injecte une dose de CSCs de 100 cellules

AC133-positives chez l’animal dans les cas de l’étude de Singh et al, elles sont capables de redonner

des tumeurs 14 semaines après injection chez l’animal. Au contraire des animaux injectés

avec une dose pouvant aller jusqu’à 100 000 cellules tumorales dites non souches (Singh et al.

2004) ou 200 000 CSNs fœtales (Galli et al. 2004) ne présentent pas de tumeurs après

analyse histologique. Ces cellules possèderaient donc des caractéristiques uniques

d’initiations de tumeurs. Il a donc été émis l’hypothèse que les CSCs seraient à l’origine des

tumeurs.

Ces études démontrent ainsi l’existence d’une petite population de cellules souches

cancéreuses dans les glioblastomes, capables de façon unique d’engendrer une tumeur qui

reproduit l’hétérogénéité cellulaire de la tumeur d’origine après xénogreffe. En plus de leur

capacité à initier des tumeurs, il est intéressant d’étudier l’importance que peuvent avoir ces

CSCs dans les mécanismes actuels de résistances aux traitements anti-glioblastomes.