miARNs et cancer

Depuis quelques années, les miARNs ont été décrits comme dérégulés dans un grand nombre de tumeurs. Ils peuvent agir comme oncogènes ou en tant que suppresseurs de tumeurs. La surexpression d'un miARN contrôlant un gène suppresseur de tumeur aboutit à une diminution de la production d'une protéine anti-oncogénique (Yang et al., 2013). A l’inverse, un effet positif sur le développement tumoral est observé en cas de diminution de l'expression d'un miARN contrôlant un oncogène (Liu et al., 2011). En plus de la dérégulation de l’expression des miARNs, de nombreuses études montrent une dérégulation de l’expression de certains acteurs de la voie de biogenèse des miARNs dans les cancers, tels que la dérégulation de l’expression des ribonucléases de type III Dicer et Drosha aboutissant à une diminution globale de l’expression des miARNs, parfois associées à un pronostic défavorable de survie (Lin et al., 2010 ; Merritt et

al., 2008).

5.2. Effets des PM

Jusqu’à présent, très peu d’études ont mis en évidence l’impact de la pollution atmosphérique chez l’Homme sur les profils d’expression des miARNs dans les systèmes pulmonaire (jardim, 2011). Une première étude in vitro a été réalisée en 2009 par Jardim et

83 collaborateurs sur des cellules épithéliales bronchiques humaines. Cette étude a montré des changements radicaux dans l'expression de 197 miARNs parmi les 313 miARNs qui étaient détectables dans les cellules exposées pendant 24 h aux particules d’échappement diesel. Parmi ces miARNs, les miR-26b et miR-27a ont été détectés et leur expression a été réprimée (Jardim

et al., 2009). D’après la littérature, le miR-26b a été également réprimé dans les poumons des

rats exposés aux fumées de cigarettes (Izotti et al., 2009) ainsi que dans les cellules humaines cancéreuses du sein (Li et al., 2013 ; Liu et al., 2011). Cependant, une surexpression de miR-26b a été observée dans un environnement hypoxique favorisant ainsi le développement d’un cancer en inhibant le signal pro-apoptotique (Kulshreshtha et al., 2007).

Concernant le miR-27a, et contrairement aux résultats obtenus par Jardim et collaborateurs (Jardim et al., 2009), une surexpression a été mise en évidence dans le cancer pancréatique, favorisant le comportement maligne des cellules cancéreuses (Ma et al., 2010). D’autre part, miR-27a est réprimé dans le carcinome hépatique humain aboutissant à une augmentation du niveau de la P-glycoprotéine qui confie aux cellules cancéreuses la résistance aux substances chimiothérapiques (Chen et al., 2013). Une contradiction a été remarquée dans le travail de Zhu et collaborateurs où une surexpression du miR-27a a abouti à l’activation de la P-glycoprotéine par inhibition de son suppresseur dans des lignées cellulaires humaines du carcinome du col utérin et du cancer ovarien (Zhu H et al., 2008).

Une autre étude, menée par Bollati et collaborateurs, a évalué l'expression de trois candidats de miARN : miR-222, miR-21 et miR-146a, dans les leucocytes du sang périphérique d’ouvriers d’une aciérie exposés aux PM. Ils ont constaté que miR-222 et miR-21 étaient constamment élevés après une exposition professionnelle au cours de la semaine de travail (Bollati et al., 2010). miR-21 est le miARN oncogène « oncomiR » le plus abondant, jouant un rôle fonctionnel important dans plusieurs types de cancers (Asangani et al., 2008 ; Corsten et al., 2007 ; Ribas et al., 2009 ; Wang et al., 2009) y compris le cancer pulmonaire (Liu et al., 2011 ; Seike et al., 2009). Des travaux antérieurs ont révélé que miR-21 favorise la croissance cellulaire et augmente l'invasion tumorale et les métastases dans le cancer de poumon (Zhang et al., 2010 ; Zhu S et al., 2008) en réduisant l'expression d’un ensemble spécifique de gènes cibles. Parmi ces gènes, nous pouvons noter PDCD4 (Chen et al., 2003), PTEN (Zhang et al., 2010), TPM1 (Zhu S et al., 2007), NFIB (Fujita et al., 2008), RECK (Gabriely et al., 2008) et maspine (Zhu S et al., 2008), dont la plupart sont des suppresseurs de tumeurs

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Objectifs du travail de recherche

Les études sur la qualité de l’air au Liban ont commencé à partir des années 90, et jusqu’à présent, rares sont les études qui ont réalisé une caractérisation physico-chimique détaillée des particules atmosphériques. De plus, mis à part quelques études épidémiologiques, aucune étude n’a évalué les effets toxiques de la pollution atmosphérique, notamment la pollution particulaire, sur la santé humaine. Par ailleurs, comme nous l’avons mentionné dans le chapitre 1 partie A, plusieurs facteurs influencent négativement la qualité de l’air dans l’agglomération de Beyrouth, et des études récentes réalisées au Liban ont montré que le niveau des particules fines à Beyrouth dépasse les limites fixées par l’OMS (Saliba et al., 2010).

Les particules fines sont capables de pénétrer profondément dans les poumons et d’atteindre les bronchioles et les alvéoles où elles exercent leurs effets toxiques. Quant aux particules ultrafines, non seulement elles se déposent tout au long des voies de l’appareil respiratoire (Marano, 2007) mais aussi, elles sont suspectées de traverser la barrière alvéolo-capillaire et d’atteindre la circulation sanguine, et donc de pouvoir exercer leurs effets toxiques aussi au niveau extra-pulmonaire (cœur, cerveau, etc.).

Partant de ce contexte, une étude menée au Liban était primordiale afin de mieux comprendre la composition des particules fines et ultrafines, leurs caractéristiques physico-chimiques ainsi que leurs mécanismes d’action impliqués dans la survenue de nombreuses maladies, notamment le cancer pulmonaire.

Par conséquent, nous avons choisi de travailler non seulement sur des particules fines mais également sur des particules ultrafines, et l’objectif de notre travail consistait donc à déterminer les caractéristiques physico-chimiques de PF et de PUF collectées sur un site urbain de l’agglomération de Beyrouth et sur un site rural situé à environ 38 km de la capitale et utilisé comme référence. Dans un deuxième temps, nous avons recherché in vitro les effets toxiques de ces particules, sur des cellules épithéliales bronchiques humaines.

Notre travail de recherche a donc consisté à :

 Effectuer des prélèvements de particules fines et ultrafines à l’aide d’un impacteur en cascade à haut débit sur un site urbain de fond et sur un site rural au Liban.

85  Effectuer une caractérisation physico-chimique des échantillons de particules par la détermination de la composition en éléments inorganiques, en composés organiques, en ions inorganiques et en carbone total, la granulométrie, et la surface spécifique.

 Déterminer la cytotoxicité globale des échantillons de particules fines et ultrafines sur une lignée de cellules épithéliales pulmonaires humaines (lignée cellulaire BEAS-2B).

 Etudier l’activation métabolique des composés organiques adsorbés à la surface des particules, en recherchant l'induction de l'expression génique de quelques enzymes du métabolisme des xénobiotiques (i.e., CYP1A1, CYP1B1 et NQO1) et du récepteur de ces composés organiques (AhR) et de son translocateur nucléaire (ARNT) ainsi que du répresseur d’AhR (AhRR).

 Evaluer la capacité de ces particules à modifier l’expression génique de trois microARNs (miR-21, miR-26b et miR-27a) dans les cellules BEAS-2B.

 Evaluer l’activité de la télomérase dans les cellules BEAS-2B exposées à ces particules.  Evaluer la phosphorylation de l’histone H2AX, en réponse aux cassures double-brin de

l’ADN, dans les cellules exposées aux particules.

86 Figure I-24 : Méthodologie générale de l’étude.

Impaction en cascade Prélèvement des particules

Site urbain Site rural

Particules fines et ultrafines

Caractérisation physico-chimique

Etude toxicologique

Evaluation de la cytotoxicité globale

Modèle cellulaire : cellules BEAS-2B

Protocole d’exposition : 2 concentrations (C1 et C2) pour 3 temps d’exposition

Etude des mécanismes physiopathologiques sous-jacents Granulométrie Surface spécifique Ions inorganiques Eléments inorganiques Carbone total Composés organiques Activité de la LDH extracellulaire Activité de la DHm

Expression des gènes : CYP1A1 ; CYP1B1

NQO1 ; AhR ARNT ; AhRR

Expression des miARNs : miR-21 miR-26b miR-27a Activité de la télomérase Phosphorylation de H2AX

Facteurs favorisant le développement des cellules pulmonaires en cellules cancéreuses

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