desequilibre de l'environnement matriciel dans les
Post on 16-Jun-2022
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Dominique Ledoux Université Paris 13 2011-2012
DESEQUILIBRE DE L'ENVIRONNEMENT MATRICIEL DANS LES PROCESSUS TUMORAUX :
ROLES DES ENZYMES MATRICIELLES
PROGRESSION TUMORALE ET ANGIOGENESE
Exemple d’un carcinome
Cellule
Lame basale (épithéliales, endothéliales)
Compartiment extracellulaire
MATRICE EXTRACELLULAIRE (MEC)
Enzymes Matricielles
Membranaires
Associées
extracellulaires
MEC
Modulation (+/-) prolifération cellulaire migration cellulaire invasion cellulaire
Dégradation de la MEC
Libération-Activation pro-/ anti-mitogènes pro-/ anti-angiogéniques pro-/ anti-apoptotiques pro-/ anti-inflammatoires
+
CANCER
Déséquilibre
Enzymes / Inhibiteurs
Inhibiteurs
Equilibre enzymes-inhibiteurs
CONSTITUANTS DE LA MATRICE EXTRACELLULAIRE
COLLAGENES type IV, XVIII (lame basale)
ELASTINE
PROTEOGLYCANNES Protéines associées à des glycosaminoglycannes (GAG, chaînes glucosidiques)
GLYCOPROTEINES ADHESIVES Fibronectine, Laminine
PLASMINOGENE Protéine ubiquitaire présente dans TOUS les compartiments extracellulaires
LES ENZYMES MATRICIELLES
LES PROTEASES clivent les protéines 4 classes de protéases - serine : plasmine (Lys, Arg), urokinase (uPA) - aspartyl - cysteine - métallo : métalloprotéases matricielles (MMP)
L'HEPARANASE clive les glycosaminoglycannes
ETUDE DE TROIS SYSTEMES ENZYMATIQUES
LE SYSTEME UROKINASE (uPA) - PLASMINE
LES METALLOPROTEASES MATRICIELLES (MMP)
L'HEPARANASE
uPAR : uPA récepteur - Pro-uPA : urokinase inactive - uPA : urokinase active
LE SYSTEME uPA-PLASMINE
D'après Wang (2001) Med Res Rev, 21, 146-170
+++
Plasmine
clivage clivage
Effets physio(patho)logiques
Activation d'effecteurs
directs
indirects
ACTION PROPRE (signalisation intracellulaire)
STIMULATION - Adhésion - Migration - prolifération
Sérine protéases MMPs
clivage
LE SYSTEME uPA-PLASMINE Description (suite)
EFFETS PHYSIO(PATHO)LOGIQUES DE LA PLASMINE sérine protéase qui hydrolyse les composants de la MEC : - Fibronectine, laminine, - collagènes dénaturés Hydrolyse Activation de nombreux effecteurs - TGFb inactif TGFb actif - MMP inactives MMP actives - libération de FGF et VEGF à partir de la MEC facteurs "biodisponibles" - plasminogène "inactif" fragment K1-5, K5
Modulation (±) de la progression tumorale
dégradation de la MEC
SYSTEME uPA-PLASMINE ET CANCER Évidences expérimentales de son implication
Forte corrélation entre niveaux d'expression uPA et uPAR et - le potentiel métastatique de la tumeur - le faible taux de survie des patients
uPAR et uPA sur-exprimés dans de nombreuses tumeurs d'origines diverses
Modèles tumeurs humaines
L'uPA est un excellent marqueur pronostique du cancer du sein
Modèles cellulaires et animaux
Inhibition de l'activité uPA (inhibiteurs, Ig) Inhibition de l'expression uPA et uPAR Inhibe la formation de métastases
uPAR et uPA sur-exprimés dans de nombreuses cellules tumorales
Injection cellules tumorales dans souris invalidées pour le gène uPA (souris KO) tumeurs moins agressives
uPA/uPAR
plasmine
Action propre
cancer ? clivage
Design of Novel and Selective Inhibitors of Urokinase-type Plasminogen Activator with
Improved Pharmacokinetic Properties for Use as Antimetastatic Agents*
Andrea Schweinitz‡, Torsten Steinmetzer‡§, Ingo J. Banke¶ , Matthias J. E. Arlt¶ , Anne Stu¨ rzebecher‡, Oliver
Schuster, Andreas Geissler, Helmut Giersiefen‡, Ewa Zeslawska**‡‡, Uwe Jacob**, Achim Kruger¶ , and Jorg
Sturzebecher§§
THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY Vol. 279, No. 32, Issue of August 6, pp. 33613–33622, 2004
Inhibiteur de l'activité enzymatique de l'uPA démontrée in vitro
Modèle souris : - Cellules HT1080 injectées (i.v.) chez la souris nude. Formation d’une tumeur primaire puis de métastases dans le foie cellules tumorales très invasives - Injection de l’inhibiteur (3mg/kg/jour) 1 jour avant l'injection des cellules HT1080 et pendant toute la durée de l’étude (22 jours) - Analyse des foyers métastatiques de cellules HT1080 à la surface du foie
Effet de l’inhibiteur de l’uPA sur les métastases hépatiques
- Cellules HT1080 "marquées" par gène LacZ : cellules transfectées de façon stable par un plasmide portant le gène LacZ (b-galactosidase) -Foie prélevé 22 jours après l’inoculation puis coloré avec X-gal (substrat b-gal) -Foyers métastatiques bleus comptés à la surface
22 jours
-Souris traitées : 100% des souris vivantes jusqu'au jour 61 avec t50 = 117 jours
- Souris contrôles : 100% des souris décédées en 43 jours avec t50 = 37 jours
Effet de l’inhibiteur de l’uPA sur la survie
L'HEPARANASE
Protéo-héparanes sulfates (HSPG):
appartiennent à la famille des Protéoglycannes Protéoglycanne : protéine + chaînes glucosidiques chaînes glucosidiques = héparanes sulfates (glycosaminoglycannes, GAG)
b-D-endoglucuronidase clive/dégrade spécifiquement les protéo-héparanes sulfates (HSPG)
Heparanase clive/dégrade les chaînes héparanes sulfates
Pollard & Earnshaw (2002) Cell Biology, Elsevier Science (USA), pp 497
Chaîne protéique
GAG
Heparane Sulfate
HS
HS
KS Principaux Protéoglycannes
Protéo-héparanes sulfates (HSPG) et héparanase
D'après Simizu et al. (2004) Cancer Sci, 95, 553-558
Dégradation des HS : Libération de facteurs de croissance associées aux HS
Stimulation de la prolifération, de la survie et de la migration des cellules endothéliales et tumorales
Protéo-héparanes sulfates : rôle de "réservoir" de facteurs de croissance dans la MEC
Fibroblast Growth Factors (FGFs)
Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF)
Transforming Growth Factor b (TGFb)
Transforming Growth Factor a (TGFa)
Heparin-binding Epidermal Growth Factor (HB-EGF))
Facteurs de croissance mitogènes, anti-apoptotiques, pro-angiogéniques
surexpression des ARNm héparanase dans des tumeurs humaines d’origine diverses concentration élevée d’héparanase (protéine) dans le sérum de malades corrélation positive entre niveaux d’expression héparanase (ARNm) et : - indice vasculaire de la tumeur - potentiel métastatique de la tumeur corrélation inverse entre niveaux d’expression héparanase (ARNm) et indice de survie des patients
HEPARANASE ET CANCER Evidences expérimentales de son implication
Mesure de l'angiogenèse par imagerie par résonance magnétique Fonctionnalité et maturation mesurées par inhalation mélange air-CO2
Fonctionnalité des vaisseaux
Maturation des vaisseaux
H-hpa : cellules MCF7 contenant le plasmide-Héparanase surexpression de l'héparanase mock : cellules MCF7 contenant le plasmide vide
Modèle : injection sous-cutanée cellules tumorales MCF-7 dans souris nude
tumeur
LES METALLOPROTEASES MATRICIELLES (MMP)
Principales caractéristiques Famille de plus de 25 membres chez les mammifères Enzymes Zinc et calcium dépendantes Dégradent la quasi totalité des protéines de la MEC et d'autres protéines non MEC
Synthétisées par un grand nombre de cellules dont EC et cellules tumorales Protéines synthétisées sous forme inactive (pro-MMP) puis activées par des enzymes
MMP sécrétées et MMP membranaires
Considéré comme les enzymes les plus impliquées dans les différentes étapes d’invasion et de progression tumorale
surexpression des MMPs (ARNm, protéines) dans des tumeurs humaines d’origine diverses concentration élevée des MMP (protéine) dans le sérum de malades
Cellules tumorales injectées dans souris déficientes (KO) en MMP-2, MMP-9, MT1-MMP - processus angiogénique déficient - processus invasif réduit corrélation positive entre niveaux d’expression MMP (ARNm) et : - indice vasculaire de la tumeur - potentiel métastatique de la tumeur corrélation inverse entre niveaux d’expression MMP (ARNm) et indice de survie des patients
MMPs ET CANCER Evidences expérimentales de leur implication
Les MMP sont synthétisés par de nombreuses cellules au sein de la tumeur
Egeblad & Werb (2002) Nature Rev, 2, 163-176
Implication des MMP dans la progression tumorale
1) MMP régulent la prolifération des cellules tumorales
Effets pro-mitotiques : libération/activation de facteurs mitogènes Effets anti-mitotiques
-
activation du TGF-b latent (inhibiteur prolif cellules tumorales)
D'après Egeblad & Werb (2002) Nature Rev, 2, 163-176
activation IGF par clivage IGF-BP activation du TGF-a membranaire inactif libération fragment "actif" de fibronectine. interaction avec intégrine (aVb6) prolifération
Progression tumorale +
Cellules tumorales
2) MMP régulent l’angiogenèse
Effets pro-angiogéniques
Progression tumorale + -
Effets anti-angiogéniques
plasminogene angiostatin collagène XVIII endostatin collagène IV tumstatin inactivation de uPAR (EC) : plasmine et donc de la migration des EC
D'après Egeblad & Werb (2002) Nature Rev, 2, 163-176
Cellules tumorales
Cellules endothéliales
libération de facteurs de croissance pro-angiogéniques (FGF, VEGF) par dégradation des HSPG (en association avec héparanase) prolifération cellules EC Fragment collagène IV interaction intégrine avb3 prolifération activation du TGFb prolifération cellules EC
FGF-2
VEGF
Protéases extracellulaires (MMP, uPA/uPAR) participent à l'ensemble des processus impliqués dans la progression tumorale prolifération/survie cellules tumorales mobilité des cellules tumorales (invasion, migration) angiogenèse
Développement de nombreux inhibiteurs anti-MMP ou anti-uPA qui ont montré leur efficacité in vivo chez la souris nude quid chez l'homme ?
BILAN
INHIBITEURS D'ENZYMES MATRICIELLES: UTILISATION EN PHASES CLINIQUES
Agent Mechanism of action Trial Company
Marimastat Synthetic inhibitor
of MMPs
Phase II in pancreas phase III in non small
cell lung, breast cancers
British Biotech
Phase III in non small cell lung cancer
Bay 12 - 9566 Synthetic inhibitor of
MMPs
Bayer
MMI270 (CGS27023A)
Heparanase
inhibitor
Phase I, colorectal cancer
Novartis
PI-88
Synthetic MMPs inhibitor
Phase II in liver,
melanoma, prostate Progen
Synthetic inhibitor
of uPA WX-UK1
Phase II in cancer
with metastasis Wilex
Résultats des essais cliniques depuis une dizaine d'années
efficacité très faible quel que soit le stade de la maladie dans le cas des inhibiteurs anti-MMP, observation d'un effet délétère : "accélération de la progression tumorale" !!!!!!!!
BILAN
Ré-évaluation très récente du rôle de certaines protéases (MMPs) rôle anti-tumoral
Pro-tumoral Anti-tumoral
Certaines MMP (MMP-3, MMP-9, MMP-11, MMP-19) ont une double action opposée
Rôle anti-tumoral des protéases extra- et péri-cellulaire
Kallikreins (serine protéase EC) stimule l'activation du TGFb
MMP3 stimule l'apoptose des cellules tumorales
MMP9 MMP12 angiostatin tumstatin endostatin
MMP8 sécrétée par neutrophiles agent anti-inflammatoire
top related