Le premier article de cette thèse a montré que la migration des cellules cancéreuses est augmentée dans la glande mammaire de la souris post-irradiation de la tumeur menant à
170 une augmentation des CTC et du nombre de métastases pulmonaires. Comme mentionné plus haut, il est très rare dans la pratique clinique qu'une tumeur du sein soit irradiée avant sa résection chirurgical. Ainsi, l'irradiation cible principalement le tissu mammaire sain, justifiant la pertinence d'élaborer un modèle de pré-irradiation de la glande mammaire avant l'implantation des cellules cancéreuses. Ce modèle animal a permis de mettre en évidence le potentiel métastatique du stroma irradié indépendamment des cellules cancéreuses irradiées.
En bref, ce modèle animal consistait à irradier la glande mammaire droite de la souris Balb/c avec 4 fractions de 6 Gy à 24 h d'intervalle pour ensuite y injecter les cellules de carcinome du sein D2A1 des deux côtés dans la troisième paire de glande mammaires. Cet article met en évidence l'influence du stroma irradié sur l'agressivité des cellules cancéreuses. En effet, dès les premières mesures des courbes de croissances tumorales, les tumeurs implantées dans les glandes mammaires pré-irradiées semblaient déjà beaucoup plus petites. Ce volume réduit s'explique par le fait que les cellules tumorales s'infiltrent plus rapidement dans le tissu, migrant plus loin et plus rapidement, menant à une masse tumorale plus petite en comparaison des tumeurs implantées du côté contrôle. En lien avec cette augmentation de la migration mesurée par imagerie optique et confirmée histologiquement, un nombre plus élevé de CTC dans le sang ainsi que de métastases pulmonaires a été observé chez les souris pré-irradiées à la glande mammaire. L'hypothèse de dommages vasculaires radio-induits facilitant l'intravasation des cellules cancéreuses dans la circulation a été exclue car les coupes histologiques des glandes mammaires irradiées n'en démontrent aucun signe (Figure 1).
171 Figure 1. Intégrité vasculaire de la glande mammaire de souris post-irradiation. Coloration H&E de glandes mammaires de souris contrôle (CTL) et irradiée (IRR) illustrant des vaisseaux sanguins. Aucun dommage significatif ne semble avoir affecté la paroi vasculaire des glandes mammaires irradiées avec 4 fractions de 6 Gy à 24 h d'intervalle en comparaison aux vaisseaux contrôles.
Suite aux conclusions du premier article, l'inflammation radio-induite a pu être envisagée comme étant une hypothèse plausible pour expliquer l'augmentation du nombre de métastases pulmonaires. De ce fait, plusieurs molécules inflammatoires ont été quantifiées dans la glande mammaire irradiée 6h après la dernière séance d'irradiation fractionnée. L'IL-6 ainsi que la voie des prostaglandines, supportée par une augmentation significative de la COX-2, la PLA2 et la PGE2, se sont avérées significativement augmentées par l'irradiation. Étonnamment, aucune augmentation significative de l'IL-1β n'a été observée dans la glande mammaire irradiée alors que cette cytokine semble jouer un rôle clé dans l'invasion radio-induite selon les résultats de plusieurs études, incluant les résultats du précédent article présenté dans cette thèse (Desmarais et al., 2012; Paquette et al., 2013a). Plus précisément, un modèle de pré-irradiation du cerveau sain avant l'implantation des cellules de glioblastome F98 démontre des résultats très semblables à ceux observés dans cette étude (Desmarais et al., 2012). Une augmentation significative de la migration des cellules cancéreuses dans le parenchyme irradié a été observée au détriment du volume de la tumeur primaire. Ultimement, l'augmentation de l'agressivité des cellules induites par le parenchyme irradié a diminué significativement la survie des rats dans cette étude. En lien, l'inflammation radio-induite médiée par la voie des prostaglandines a aussi été proposée comme joueur important dans ce phénomène. Il est intéressant de noter que dans cette étude, l'expression la plus élevée d'IL-1β a été quantifiée 4 h post-irradiation en comparaison à 6 h post-irradiation dans notre étude. Selon le modèle
172 proposé par Paquette et al. (Paquette et al., 2013b), l'IL-1β serait en amont de la cascade de signalisation de l'invasion radio-induire. Ce résultat nous laisse supposer que le moment de quantification de l'IL-1β dans notre étude n'était probablement pas adéquat et qu'un temps plus tôt post-irradiation aurait probablement permis d'observer une augmentation significative.
Cet article supporte aussi l'hypothèse que la provenance des MMPs origine des cellules malignes irradiées plutôt que du stroma irradié. Utilisant le même modèle animal ainsi que les même cellules de cancer du sein que l'article précédent présenté dans cette thèse, aucune augmentation des MMPs n'a été observée dans de la glande mammaire irradiée pas plus que dans les homogénats de tumeurs (cellules cancéreuses D2A1 + glande mammaire pré-irradiée) dans ce modèle de pré-irradiation de la glande mammaire. En comparaison avec l'article précédent, l'irradiation de la tumeur a provoqué une augmentation de la MMP-2 et -9 supportant ainsi l'augmentation de l'expression des MMPs par les cellules cancéreuses plutôt que par le stroma irradié.
Bien que l'idée que l'irradiation puisse faire progresser ou augmenter le potentiel métastatique de certains cancers soit toujours controversée, d'autres modèles in vivo ainsi que cet article appuient fermement cette idée. Entre autres, l'équipe de Barcellos-Hoff a largement étudié les effets de la glande mammaire irradiée et est très bien connue comme étant un groupe de pionniers sur le sujet par la communauté scientifique. D'ailleurs, un article de ce même groupe publié dans le journal Cell décrit un modèle murin d'irradiation du corps entier dans lequel on réimplante des cellules de glande mammaire saine provenant du même hôte qui avaient été préalablement retirées et mises en culture (Nguyen et al., 2011). Le développement de tumeurs spontanées avec un phénotype plus agressif de type estrogène-négatif a été observé chez les souris irradiées réimplantées avec ces cellules en comparaison avec les quelques tumeurs observées chez les souris non-irradiées, généralement de plus petites tailles et de phénotype moins agressif. Ces résultats vont dans le même sens que nos observations en appuyant le potentiel du stroma irradié à promouvoir l'agressivité des cellules cancéreuses du sein.
Ces deux premiers articles présentés dans cette thèse démontrent le potentiel de l'irradiation à promouvoir la migration et l'invasion des cellules D2A1 dans un modèle de cancer TNBC chez la souris. Autant l'irradiation de la tumeur que l'irradiation de la glande
173 mammaire ont provoqué une augmentation de la migration des cellules cancéreuses dans le parenchyme et une augmentation des CTC menant ultimement à une augmentation du nombre de métastases pulmonaires. Ces deux modèles ont aussi mis en évidence l'importance de l'inflammation radio-induite dans ce phénomène. En lien avec ces résultats, un traitement anti-inflammatoire administré conjointement avec la RT pourrait prévenir le phénomène d'invasion radio-induite et potentiellement augmenter la survie chez les patientes atteintes de TNBC.
Article 3: Prévention de la migration et de la formation de métastases pulmonaires