Le microenvironnement tumoral est formé d’une MEC extrêmement modifié et de différents types cellulaires. Durant la progression tumorale, le microenvironnement est caractérisé par une hypoxie, une acidose et une privation de nutriments. Tous ces paramètres induisent la sécrétion de protéases par les cellules tumorales et les cellules du microenvironnement. Les protéases sécrétées vont permettre de dégrader les composants de la MEC mais aussi des molécules présentes à la surface des cellules. Cela va permettre, d’une part, l’invasion et le franchissement de la membrane basale, d’autre part, la libération de facteurs de croissance et angiogéniques qui se trouvent au niveau de la MEC. Parmi les principales protéases impliquées dans la progression tumorale, nous pouvons citer les métallo-protéases matricielles (MMPs), les cathepsines (161), les ADAMs (162) et le système d’activation du plasminogène. Dans le cas du mélanome, l’urokinase plasminogen activator (uPA) joue un rôle clé dans l’invasion cellulaire et la formation de métastases. L’uPA convertit le plasminogène en plasmine qui à son tour dégrade une large variété des molécules de la MEC et permet aux
a) Gélatinases: MMP2, MMP9 Collagénases: MMP1, MMP8, MMP13, MMP18 Stromélysines: MMP3, MMP10 Métalloélastase: MMP12 Autres :MMP11, MMP19, MMP20 Matrilysine: MMP7
Métalloprotéase type membranaire: MT1-MMP, MT2-MMP, MT3-MMP, MT4-MMP, MT5-MMP, MT6-MMP
Peptide signal Région charnière Propeptide Domaine hémopexine Domaine catalytique Domaine transmembranaire Domaine fibronectine type2 Domaine cytoplasmique b) MMP9 MMP9 MT1-MMP MMP2 MMP3 MMP1 MMP1 MMP2 bFGF EMMPRIN Epi de rm e D er m e Cellule de mélanome Fibroblaste RGP VGP Métastase
Figure 20: Profil des MMPs durant les phases de développement du mélanome
a) Structure des MMPs. B) Chaque phase de développement du mélanome est caractérisée par l’expression de MMPs spécifiques. MMP9 pendant la phase RGP, MMP2 et MT1-MMP pendant la phase VGP et MMP3 et MMP1 pendant la formation de métastases.
cellules tumorales de traverser la membrane basale (163). Par ailleurs, uPA, en se fixant sur son récépteur (uPAR), module l’invasion, la prolifération et la migration cellulaire (164). Les MMPs constituent une famille de protéase très étudiée dans la progression du mélanome cutané. Les MMPs sont des métallo-protéases dépendantes du zinc capables de dégrader les composantes de la MEC. Les MMPs sont classifiées selon le substrat qu’elles digèrent préférentiellement. Certaines MMPs sont ainsi appelées des collagénases, stromélysines, gélatinases, etc. En général, les MMPs contiennent un peptide signal, un propeptide N- terminal, un domaine catalytique contenant le site de fixation du zinc, une région charnière et un domaine C-terminal de type hémopexine. Les gélatinases MMP2 et MMP9 possèdent un domaine fibronectine de type II supplémentaire. Les six MMPs de type membranaire (de MT1-MMP à MT6-MMP) ont un domaine transmembranaire et un domaine cytoplasmique. La MMP7 est plus petite que les autres MMPs car elle est dépourvue du domaine hémopexine et de la région charnière (Figure 20a) (165).
Le fonctionnement des MMPs dépend d’un équilibre dynamique MMPs - TIMPs (inhibiteurs de métallo-protéases tissulaires) (165). Selon les concentrations et le microenvironnement, l’inhibition des TIMP peut inhiber ou stimuler l’activité de la MMP correspondante. Vingt quatre MMPs humaines ont été identifiées à ce jour. Leur forte activité dans les cancers a souvent été corrélée à des mauvais pronostics.
La plupart des étapes de dissémination du mélanome (transition RGP-VGP, invasion, extravasation…) requière la production de MMPs, aussi bien par la tumeur que par le stroma (fibroblastes et cellules du système immunitaire). La sécrétion de ces MMPs est à l’origine d’une partie des dialogues croisés entre les cellules tumorales et leur microenvironnement
(Figure 20b). Ainsi, la MMP3 produite par les fibroblastes du derme est capable de stimuler
l’expression de MMP1 par les cellules de mélanome et ainsi augmenter leur pouvoir invasif. Dans le même contexte, il a été montré que le bFGF produit par les cellules de mélanome peut stimuler la MMP1 des fibroblastes qui à son tour permet l’invasion d’une matrice de collagène de type I par les cellules de mélanome. Par ailleurs, l’EMMPRIN (extracellular matrix metalloproteinase inducer), produite par des cellules de mélanome, stimule la production de MMP2 par les fibroblastes permettant ainsi l’invasion des cellules de mélanome (166). Dans le mélanome, différentes études ont décrit la gélatinase 2 (MMP2) comme un bon marqueur pronostique (167). De plus, il a été proposé que la détection simultanée de MMP2, Ki67 (marqueur de l’index mitotique) et p53 pourrait être un bon indicateur du risque de récidive des patients (168). MT1-MMP est très peu exprimée par les
indicateur du risque de récidive des patients (168). MT1-MMP est très peu exprimée par les mélanocytes, cependant elle est fortement présente dans le front de migration tumoral,
particulièrement dans le mélanome.
L’activation des MT1-MMPs se fait dans un premier temps par une convertase furine puis
par une autoprotéolyse (169). MT1-MMP peut participer aux processus d’invasion à
différents niveaux : avec son activité collagénase elle permet de dégrader directement certains composants de la MEC et indirectement par l’activation des MMP2 ; enfin MT1-MMP permet le clivage de CD44 et l’activation de l’intégrine αVβ3 facilitant ainsi la migration et l’invasion cellulaire (170, 169).
Il a aussi été proposé que le profil d’expression des MMPs dépendrait du stade de propagation du mélanome avec l’association de MMP9 au stade RGP, de MMP2 et MT1-MMP au stade VGP et de MMP1 au développement des métastases (Figure 20b) (171).
En plus de son rôle de soutien, la MEC constitue un réservoir de molécules bioactives et sa dégradation par les MMPs permet donc leur biodisponibilité. Parmi ces molécules bioactives nous pouvons citer les facteurs de croissance, les cytokines et les chimiokines (172). Le clivage du TGF-β par les MMP2 et 9 génère une molécule active capable d’augmenter la survie des cellules de mélanome et la croissance tumorale (173). Le clivage de CXCL8 par MMP9 permet d’améliorer son pouvoir chemo-attractant vis-à-vis des cellules du système immunitaire (174). Ainsi, les MMPs pourraient contribuer à la fois à l’élaboration d’une réponse anti-tumorale par le recrutement des cellules immunitaires, mais aussi au développement de la tumeur. En effet, CXCL8 est aussi un inducteur puissant de MMP2 dans les cellules tumorales (175). Le remodelage et la fragmentation des composés de la MEC par les MMPs sont accompagnés par la libération de petites molécules bioactives appelées matrikines. Ces molécules peuvent moduler positivement ou négativement le pouvoir invasif des cellules tumorales (176, 177). Par exemple, il a été démontré que l’augmentation de l’expression de MMP2 et de MT1-MMP dans le front d’invasion du mélanome corrèle avec la dégradation de l’élastine. Les matrikines générées (elastokines) stimulent l’expression des MMP2 créant ainsi un rétrocontrôle positif favorisant la propagation du mélanome (171).