Utilisateur:Mirmillon/Brouillon

Kinase inhibiteur

Dans le génome humain, quatre-vingt-dix tyrosine kinases ont été identifiées, dont cinquante-six tyrosine kinases réceptrices et trente-deux tyrosine kinases cellulaires . Les inhibiteurs de la tyrosine kinase utilisés comme thérapies ciblées sont conçus pour perturber les voies cellulaires qui régulent la croissance des cellules malignes . . Les inhibiteurs de la tyrosine kinase peuvent généralement être classés en petites molécules et macromolécules (par exemple, anticorps monoclonaux, polypeptides, conjugués anticorps-médicament et acides nucléiques) . Les inhibiteurs de la tyrosine kinase ciblent les voies de signalisation impliquant le récepteur tyrosine kinase et/ou les kinases intracellulaires qui régulent les cellules. prolifération et angiogenèse tumorale . La sélectivité de la liaison de divers inhibiteurs de la tyrosine kinase à leurs cibles influence la puissance, le mécanisme d'action, la sélectivité et le profil d'innocuité de ces agents . Seuls certains inhibiteurs de la tyrosine kinase présentent une sélectivité envers des protéines kinases spécifiques alors que la plupart d'entre eux les inhibiteurs de la tyrosine kinase inhibent plusieurs kinases (~ 10 à 100), ce qui entraîne un risque accru de toxicités .

Par exemple, des études antérieures ont rapporté un taux d'arrêt  ~ 5 % du traitement par les inhibiteurs multi-kinases  et du traitement par l'imatinib en raison d'effets indésirables associés aux ITK. effets.10 La toxicité peut être attribuée à la fois aux effets sur la cible par une inhibition excessive de la fonction prévue des savoirs traditionnels ; et/ou des effets hors cible résultant de l'inhibition simultanée de plusieurs autres kinases en raison d'une sélectivité limitée.8,11,12 Des effets sur la cible ont été impliqués dans l'origine d'effets indésirables tels que l'hypertension (HTN), l'hypothyroïdie, les réactions cutanées. , et protéinurie.13 Cependant, il est important d'identifier la relation étroite entre l'efficacité du traitement et la survenue de réactions toxiques. Le profil des effets secondaires est fréquemment utilisé comme outil de surveillance pour identifier les résultats souhaités du traitement du cancer.14 Cependant, une corrélation positive a été identifiée entre le nombre de kinases inhibées et l’étendue de leur potentiel toxique.15

Plusieurs ITK ont été approuvés par la Food and Drug Administration des États-Unis (Tableau 1). Les effets secondaires associés aux ITK peuvent être légers, voire mettre la vie en danger, affectant divers systèmes organiques et, dans certains cas, des effets indésirables graves nécessitent l'arrêt prématuré des traitements anticancéreux vitaux. La cardiotoxicité a été affirmée comme un effet notable de plusieurs agents, dont les ITK. Bien que les ITK soient souvent utilisés à des fins thérapeutiques en oncologie, il convient également de noter que les ITK utilisés dans d’autres domaines de la pharmacothérapie, par exemple les ITK utilisés comme antipsychotiques, peuvent également induire une cardiotoxicité.16 Un dysfonctionnement cardiovasculaire lié aux ITK (TRCD) peut avoir de graves conséquences. conduisant finalement à un arrêt ou une interruption prématurée du traitement. Dans cette revue, nous fournissons un résumé complet des effets secondaires cardiaques et extracardiaques fréquemment rapportés des ITK utilisés comme thérapie en oncologie, avec un accent particulier sur la détection précoce et la gestion clinique de ces effets secondaires. Un accent particulier est accordé aux effets secondaires CV en raison de la complexité du dépistage et de la gestion de ces complications.

pyroptose

En 1986, le traitement des macrophages primaires de souris avec la toxine mortelle du charbon entraînait la mort cellulaire et la libération rapide du contenu cellulaire fut rapporté . La caspase-1 fut découverte en 1989 , au propriété inflammatoire, transformant le précurseur IL-1β en IL-1β mature . En 1992, la pyroptose fut constaté pour la première fois et ont trouvé un suicide dans les macrophages infectés par l'agent pathogène bactérien Gram négatif Shigella flexneri . En 1996,il fut constaté que l'antigène plasmidique d'invasion B de Shigella flexneri pouvait se lier directement à la caspase 1 et provoquer l'activation de l'enzyme dans les macrophages infectés . Cette forme de mort cellulaire était à l'origine considérée comme l'apoptose car certaines de ses caractéristiques étaient similaires à l'apoptose, tels que la dépendance à la caspase, les dommages à l'ADN et la condensation nucléaire. Par la suite, cette forme de mort s’est révélée différente de l’apoptose. En 2001, le terme de pyroptose, qui vient des racines grecques pyro (feu/fièvre) et ptosis (to-sis, chute), fut utilisé pour décrire la mort cellulaire programmée pro-inflammatoire. C'est la première définition de la pyroptose, qui fait le distinction entre la pyroptose et l’apoptose (un programme non inflammatoire de mort cellulaire) .

T helper

Récepteur des lymphocytes T

a Les hétérodimères TCRα/TCRβ et TCRγ/TCRδ forment des complexes avec les molécules CD3. Les hétérodimères de CD3ε/CD3δ et CD3γ/CD3ε, et un homodimère de CD3ζ/CD3ζ forment des complexes avec les dimères du récepteur. Les hétérodimères du récepteurs contiennent des liaisons disulfure intramoléculaires et intermoléculaires. Les chaînes CD3 contiennent 10 ITAM répartis dans différentes molécules CD3. La région variable (V) des hétérodimères du TCR reconnaît l'antigène chargé en peptide sur le CMH (pMHC). En l'absence de pMHC, la partie intracellulaire des molécules CD3 forme une conformation étroite dans laquelle les ITAM sont inaccessibles aux kinases pour la phosphorylation. b Le corécepteur CD4 agit comme une molécule unique tandis que CD8α et CD8β peuvent former des homodimères ou des hétérodimères. c MCH-I est constitué d'une chaîne α contenant trois domaines d'immunoglobuline (α1, α2, α3) et une β2-microglobuline (β2m). MCH-2 est l'hétérodimère d'une chaîne α et d'une chaîne β contenant deux domaines d'immunoglobuline (α1, α2 et β1, β2) dans chaque chaîne. d Les molécules CD4 chargées de LCK se lient au complexe TCR lié au CMH-II (TCRα/TCRβ). Cela permet à LCK de phosphoryler deux sites distincts sur les ITAM. Ensuite, ZAP-70 interagit avec les sites phosphotyrosine et médie davantage de phosphorylation de la tyrosine. L'interaction CD4 et MHC-II est médiée par les domaines membranaires α2 et β2 proximaux du CMH-II et le domaine D1 membranaire distal du CD4.

th9

Compte tenu de l'importance de Foxp3, la régulation de l'expression de Foxp3 est essentielle au développement, au maintien et au fonctionnement des cellules Treg, dans lesquels des mécanismes transcriptionnels et épigénétiques sont impliqués.155,156,157,158 TCR/ La stimulation par CD28 déclenche l'expression de Foxp3 en induisant les liaisons de NF-κB, AP-1 et NFAT aux régions amplificatrices/promotrices de Foxp3.153,159,160,161 De plus, le TGF-β améliore la transcription de Foxp3 en induisant les liaisons de Smad2 et Smad3 phosphorylés, ainsi que de la protéine de boîte de forkhead. O1 (FoxO1) et FoxO3 à la région des séquences non codantes conservées (SNC) de Foxp3.162.

NF-Kb

La voie de signalisation phosphatidylinositol 3-kinase (PIK3) /protéine kinase B (AKT1) ou PI3K/AKT est une voie de signalisation cellulaire crucialet impliquée dans la régulation de plusieurs activités biologiques : le métabolisme cellulaire, la prolifération, la cancérogenèse, l'immunité , l'angiogenèse et de l'homéostasie cardiovasculaire . Les signaux provenant des facteurs de croissance, des cytokines et des ligands des récepteurs membranaires de la tyrosine kinase au récepteur couplé aux protéines G favorisent la production catalysée par la phosphatidylinositol 3-kinase de phosphatidylinositol trisphosphate , et le phosphatidylinositol trisphosphate est le deuxième messager qui active la protéine kinase B . La sous-unité catalytique alpha du phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase code pour la sous-unité catalytique p110α de la phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase, et sa mutation est l’une des altérations somatiques les plus courantes dans les cancers .

L'interaction entre la signalisation NF-κB et la signalisation PI3K/AKT dans le lymphome diffus à grandes cellules B est un phénomène important. La prolifération et la survie des cellules activées du lymphome diffus à grandes cellules B nécessitent une signalisation active du récepteur des cellules B, et l'activation de la signalisation NF-κB est détectée dans environ 10 % des cellules activées. La cascade de signalisation NF-κB a été suggérée comme cible potentielle pour le traitement du lymphome diffus à grandes cellules B .

Des découvertes récentes ont révélé que la phosphoinositide 3-kinase active la signalisation NF-κB et le copanlisib, un inhibiteur de la phosphoinositide 3-kinase peut bloquer efficacement la double signalisation PI3K/AKT - NF-κB dans les cellules activées du lymphome diffus à grandes cellules B , conduisant à une régression tumorale . L'inhibition du phosphoinositide 3-kinase dans le lymphome diffus à grandes cellules B s'est également avérée diminuer l'activité de NF-κB .

L'inhibition du phosphatidylinositol 3-kinase réduit l'activité de la protéine kinase B dans le myélome multiple de manière dose-dépendante.108 Un autre cas exemplaire est l'athérosclérose. L'interleukine 7, essentielle au développement et à l'équilibre des lymphocytes T, active la signalisation NF-κB via la voie PI3K/AKT, régule positivement l'expression de la protéine chimiotactique 1 des monocytes et de la protéine d'adhésion cellulaire dans les macrophages et dans les cellules endothéliales aortiques et joue un rôle actif dans l'athérosclérose . La sécrétion accrue du facteur pro-inflammatoire galectine-3 dans l'athérosclérose active la voie PI3K/AKT et inhibe l'autophagie lors de la liaison au CD98, alors que l'inhibition de la galectine-3 réduit l’activité de la voie NF-κB, supprime l’inflammation et améliore l’autophagie .

La signalisation NF-κB peut également interagir avec la signalisation PI3K/AKT via des voies métaboliques. Dans le carcinome hépatocellulaire lié au virus de l'hépatite B , la protéine X de l'hépatite B (HBx) induit une glycolyse aérobie et produit une grande quantité d'acide lactique via la signalisation NF-κB/hexokinase 2 (HK2) qui active davantage PI3K-AKT et améliore la capacité de prolifération maligne des cellules . Le sous-type 2 du récepteur de la somatostatine inhibe la signalisation PI3K activée par la GTPase [[KRAS] favorisant la libération du ligand de chimiokine CXC 16 (CXCL16) et de l'interleukine 6 et conduisant finalement à la progression de l'adénocarcinome canalaire pancréatique . Le système de signalisation PI3K/AKT/NF-ΚB facilite également la transition épithélio-mésenchymateuse .

La protéine kinase activée par des agents mitogènes (MAPK) appartient à la famille des sérine/thréonine kinase et joue un rôle important dans la prolifération, la différenciation, le développement, la transformation, les réponses inflammatoires et l'apoptose en transmettant, en amplifiant et en intégrant les signaux de un large spectre de stimuli. La signalisation MAPK est une cascade enzymatique conservée qui assure la transduction du signal de la surface cellulaire au noyau via des événements de phosphorylation. Cette voie implique trois enzymes clés : la MAPK déjà citée , la MAPK kinase ou MAPKK et la MAPKK kinase ou MAPKKK. La MAPK est responsable de la phosphorylation des protéines cibles dans le cytoplasme ou le noyau. Les MAPK dans les cellules de mammifères comprennent principalement la protéine kinase régulée extracellulaire , la MAPK p38, la c-Jun N-terminal kinases (JNK) et la protéine kinase 5 régulée extracellulaire . L’interaction de la signalisation NF-κB avec la signalisation MAPK est principalement centrée sur la signalisation JNK. TAK1 sert de kinase en amont pour la signalisation NF-κB et la signalisation JNK . La voie JNK régule la progression du cycle cellulaire par le biais de multiples mécanismes. JNK active la voie de transcription Jun et le facteur de transcription AP-1 pour exercer des effets pro-oncogènes, tout en induisant simultanément l'apoptose . Les réponses cellulaires présentent une variabilité basée sur la nature du stimulus, l'étendue de l'activation de JNK et la durée de la réponse . Des études portant sur l'interaction de la signalisation NF-κB avec la signalisation JNK ont révélé que bien que la signalisation JNK régule la mort ou la survie cellulaire, le destin ultime de la cellule est déterminé par NF-κB, et l'activation de la signalisation NF-κB est capable d'inhiber la pro-apoptose induite par les caspases, la JNK et les [dérivés réactifs de l'oxygène . NF-κB a également été observé pour bloquer l'apoptose induite par le facteur de nécrose tumorale via la régulation négative de JNK et de c-Jun/AP-1 dans les hépatocytes de rat.118 Sst2 active également la signalisation NF-κB via Src phosphatase 1 (SHP-1) contenant le domaine de la région d'homologie 2 (SHP-1), conduisant à l'inhibition de la phosphorylation et de l'apoptose de JNK.119 Au cours d'une insuffisance hépatique aiguë, le récepteur de l'interleukine 1 de type 1 (IL-1R1) est stimulé par l'IL-1 et active le NF- La signalisation κB, qui favorise la régulation transcriptionnelle positive des gènes liés à l'inflammation et le recrutement de cellules immunitaires, tandis que le NF-κB inhibe la signalisation JNK/ERK activée par le TNF et empêche l'apoptose médiée par la caspase 3, qui amplifie encore les réponses inflammatoires et exacerbe les lésions hépatiques.120

JAK-STAT

La Janus kinase 2 (JAK) se lie de manière non covalente aux récepteurs de cytokines, médie la phosphorylation de la tyrosine du récepteur et recrute un ou plusieurs transducteurs de signal et activateurs de transcription (STAT). Lors de la phosphorylation, les protéines STAT traversent la membrane nucléaire pour moduler l'activité de gènes spécifiques. La famille JAK comprend JAK1, JAK2, JAK3 et la tyrosine kinase 2 (TYK2).121 L'érythropoïétine intervient dans l'activation de JAK2 dans les neurones, ce qui active en outre la signalisation NF-κB et initie la transcription de gènes ayant des effets neuroprotecteurs.122 La famille STAT comprend de STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5A, STAT5B et STAT6.123 Chaque protéine STAT exerce des effets biologiques uniques et joue une fonction régulatrice dans la survie cellulaire, la différenciation, le métabolisme et la réponse immunitaire, et joue un rôle clé dans les tumeurs malignes et maladies auto-immunes.124

STAT1 aide à renforcer l’immunité contre les tumeurs, mais STAT3 et d’autres types de protéines peuvent déclencher une inflammation pro-cancéreuse . Une interaction étroite entre STAT3 et la signalisation NF-κB a été observée. L'interleukine 6 régulé par la signalisation NF-κB, est un activateur important de STAT3 . L'interleukine 10 et le CpG activent en synergie STAT3 et NF-κB dans une lignée de cellules B humaines induites par le protooncogène Myc . STAT3 a également inhibé l'expression de molécules essentielles à l'immunité antitumorale médiée par NF-κB et STAT1, notamment l'interleukine 12 et l'interféron-γ .

L'acétylation de la sous-unité RelA du NF-kB médiée par STAT3 favorise l'exercice par NF-κB d'une activité pro-transcriptionnelle dans le noyau, un phénomène observé dans à la fois les cellules tumorales et les cellules hématopoïétiques associées à la tumeur . La suppression de l' abl interactor 1 (Abi-1) peut entraîner une activité accrue de STAT3 et de NF-κB, ce qui pourrait être un mécanisme potentiel menant à la splénomégalie myéloïde . Dans le cancer colorectal, IKKα induit le leukemia inhibitory factor (LIF) en induisant une activité transcriptionnelle dépendante de NF-κB, activant ainsi le STAT3 . Dans les cellules du lymphome anaplasique à grandes cellules , STAT3 favorise l'expression de p52 et CD30, induisant ainsi une activation soutenue de la signalisation non canonique NF-κB . STAT3 favorise non seulement la prolifération, la survie, la néovascularisation et les métastases des cellules tumorales, mais exerce également un effet inhibiteur sur l'immunité anticancéreuse .125 L'interféron-γ et le facteur de nécrose tumorale-α favorisent la réponse du promoteur du gène inductible de l'oxyde nitrique synthase au NF-κB via l'activation de la signalisation JAK-STAT dans le recrutement des fibroblastes musculaires, activant ainsi l'oxyde nitrique synthétase et induisant une atrophie musculaire .

image

Activation canonique de la voie de signalisation JAK-STAT : les cytokines se lient à leurs récepteurs correspondants, qui subissent un changement conformationnel et recrutent des JAK associés. Les JAK subissent une phosphorylation, ce qui conduit à la phosphorylation de la tyrosine des récepteurs pour créer des sites d'accueil pour les STAT. Les STAT sont phosphorylés, se dissocient du récepteur et pénètrent dans le noyau sous forme d'homodimères ou d'hétérodimères pour se lier à des sites d'ADN spécifiques et réguler la transcription génique liée aux cytokines. Régulation négative de la voie de signalisation JAK-STAT : les familles CIS/SOCS (inhibiteur de signalisation des cytokines), PIAS (inhibiteur de protéine du STAT activé) et PTP (protéine tyrosine phosphatase) participent à la régulation négative de la voie de signalisation JAK-STAT . La famille CIS/SOCS régule négativement la voie JAK-STAT par la liaison directe des JAK ou des récepteurs JAK pour inhiber l'activité de la JAK kinase, la liaison des sites du récepteur tyrosine kinase pour intercepter la liaison au récepteur STAT ou la formation de complexes enzymatiques pour dégrader les JAK ou les STAT. La famille PIAS interagit principalement avec les dimères STAT pour inhiber la liaison de STAT à l'ADN, bloquant ainsi la transduction du signal JAK-STAT. La famille PTP régule négativement la voie JAK/STAT principalement en déphosphorylant les récepteurs activés, les JAK et les STAT. Les lignes pleines indiquent le processus d'activation. Les lignes pointillées représentent une régulation négative

Facteur de croissance transformant

Les membres de la famille des facteurs de croissance transformants comprennent le TGF-β, et les membres de la famille des protéines morphogénétiques osseuses . Ces cytokines jouent un rôle crucial dans divers processus cellulaires, notamment la prolifération cellulaire, la migration, le métabolisme, la régulation immunitaire et la réponse inflammatoire . La famille de récepteurs TGF-β comprend le récepteur de type I, le récepteur TGF-bêta (TβR) I, le récepteur de type II. (TβRII) et le récepteur de type III (TβRIII), parmi lesquels TβRI et TβRII possèdent une activité kinase intrinsèque, essentielle pour la signalisation du TGF-β. Lors de la liaison au ligand, TβRII phosphoryle les résidus sérine et thréonine de TβRI. Le TβRI activé phosphoryle ensuite la molécule de signalisation en aval Smad, conduisant à son accumulation nucléaire et à sa régulation transcriptionnelle en tant que facteur de transcription. Au stade précoce de la tumorigenèse, la famille TGF-β exerce un effet oncogène en inhibant la prolifération cellulaire. Cependant, à mesure que la tumeur continue de progresser, les cellules tumorales développent une résistance à l'inhibition de la croissance médiée par le TGF-β, qui est attribuée à des mutations dans les gènes codant pour les intermédiaires de signalisation .

Le récepteur des lymphocytes T inhibe l'expression du TβRI et la signalisation du TGF-β par l'activation de la signalisation NF-κB et de la caspase recruitment domain-containing protein 11, entraînant la quiescence des cellules T . Smad7 inhibe la signalisation du facteur de nécrose tumorale en formant un complexe avec TAB2 et TAB3, supprimant ainsi l'activation de NF-κB et les réponses inflammatoires . Cependant, NF-κB dans le glioblastome active le TGF-β en induisant le microARN-148a ou le microARN-182, conduisant à une hyperactivation de la signalisation NF-κB et TGF-β . TAK1 favorise la phosphorylation et l'activité transcriptionnelle de NF-κB, qui médie la réponse inflammatoire, le microenvironnement tumoral , les métastases , la chimiorésistance .

Wnt

Les voies de signalisation de Wnt englobent les voies Wnt/β-caténine, Wnt/planner cell polarity et Wnt/Ca2+. La voie de signalisation Wnt/β-caténine est une classe de signalisation Wnt dépendante de la β-caténine, également connue sous le nom de voie canonique, qui contrôle principalement la prolifération cellulaire. Les voies Wnt/PCP et Wnt/Ca2+ ne dépendent pas de la β-caténine et sont connues comme voies non canoniques qui régulent la polarité, l’adhésion et la migration cellulaire. Dans la voie Wnt/β-caténine, les protéines liées aux récepteurs des lipoprotéines et la famille des protéines frizzled agissent comme des récepteurs Wnt et forment un complexe avec les protéines Wnt pour activer la signalisation en aval.

Au cours du développement de l'infarctus aigu du myocarde, un Wnt2 élevé a favorisé la signalisation β-caténine/NF-κB en se liant à frizzled-4 et au récepteurs des lipoprotéines 6, et un Wnt4 élevé a activé la même signalisation en se liant à frizzled-2 et récepteurs des lipoprotéines 6, entraînant un effet pro-fibrotique .

Le complexe protéine d'inhibition (Axin)/la protéine APC (APC)/glycogène synthase kinase 3 bêta (GSK3β)/caséine kinase 1 alpha (CK1alpha) phosphoryle et inactive la β-caténine. L'activation transcriptionnelle de NF-κB est diminuée dans les fibroblastes embryonnaires déficients en GSK3 sans affecter la dégradation de l'IκB et la translocation nucléaire de NF-κB . Disheveled entrave le complexe Axin/APC/GSK3β/CK1α dans le cytoplasme, ce qui inhibe la dégradation de β -caténine et favorise sa translocation vers le noyau, et active les gènes liés à la prolifération et à la différenciation en interagissant avec la famille de facteurs de transcription du facteur T-Cell Factor (TCF) et en activant des coactivateurs .

Disheveled interagit avec p65 dans le noyau et inhibe l'activation transcriptionnelle médiée par NF-κB et favorise l'apoptose, indépendamment de Wnt ou de la β-caténine. La β-TrCP, une ubiquitine E3 ligase, favorise la dégradation ubiquitylée de la β-caténine en réponse à la signalisation Wnt au repos.

Au cours de l'endotoxémie, les signalisations NF-κB et Wnt/β-caténine sont activées mutuellement, et le β-TrCP intervient dans la dégradation de l'IκB pour réguler positivement la signalisation NF-κB. Le NF-κB activé, à son tour, favorise la production de Wnt, de β-caténine et de β-TrCP, ce qui entraîne des tempêtes de cytokines, des lésions hépatiques et même la mort.154 
La signalisation Wnt peut également interagir avec la signalisation non canonique du NF-κB. . Il a été constaté que LTβR inhibe la signalisation WNT/β-caténine dans les cellules progénitrices épithéliales alvéolaires en activant la signalisation non canonique NF-κB, favorisant ainsi l'apoptose des lymphocytes et inhibant la régénération.155

Pathologies

NF-κB joue également un rôle central dans la différenciation des cellules T activées en cellules effectrices, notamment les cellules Th1, Th2, lymphocyte Th17 et le lymphocyte T régulateur. Ce processus repose sur l'induction de facteurs de transcription spécifiques, notamment T-bet, GATA3, RORγt et Foxp3. De plus en plus de preuves suggèrent que les membres de la famille NF-κB sont des régulateurs clés de ces processus. Par exemple, des études ont montré que l'absence de Foxo3a entraîne une suractivation de NF-κB et une production accrue de cytokines TH1 et TH2, conduisant à une immunité hyperactivée.307 De plus, les souris dépourvues de la sous-unité p50 de NF-κB ne parviennent pas à développer une inflammation éosinophile des voies respiratoires. , indiquant le rôle critique de NF-κB dans la différenciation Th2.308 L'axe TCR/CARMA1/NF-κB pilote sélectivement la différenciation Th17 par le biais de mécanismes impliquant la progression du cycle cellulaire.309 De plus, la signalisation TCR induit une translocation nucléaire de la sérine/thréonine kinase 4 (Stk4 ), entraînant la formation du complexe Stk4-Foxp3-NF-κB p65, qui régule les programmes de transcription dépendants de Foxp3 et de p65, favorisant ainsi l'activation des cellules Treg.190 Cellules B

Concernant les cellules B, le développement et la survie des cellules B immatures dépendent largement de la signalisation NF-κB en aval du BCR et du BAFF. Tout au long du développement des cellules B, la voie canonique NF-κB activée par BCR régule la tolérance centrale, la survie et la différenciation. La stimulation tonique BCR et BAFF contribue au maintien des cellules B naïves grâce à l’activation de NF-κB. La signalisation BAFF coordonne les activités de RelB et cRel pour assurer la survie pendant la maturation périphérique des cellules B.310 Dans le centre germinal, les signaux CD40L coopèrent avec la signalisation BCR pour induire l'expression de c-Myc via la voie NF-κB, favorisant la survie des cellules B et la re- entrée dans le cycle cellulaire.311 Par la suite, la signalisation NF-κB dans les cellules B exprimant un BCR spécifique conduit à une recombinaison par commutation de classe, entraînant la différenciation des cellules B en cellules B mémoire ou en plasmocytes.289 En résumé, NF-κB joue un rôle rôle crucial dans le soutien de la prolifération, de la différenciation et de la survie des cellules B.

Particule d'attaque supramoléculaire

Les substances cytotoxiques des lymphocytes T cytotoxiques , de la perforine et du granzyme, se sont assemblées en particules d'attaque supramoléculaires qui sont libérées et y sont restées après le détachement des lymphocytes T cytotoxiques . Les particules , d'environ 120 nm de diamètre, ont une coque dense qui comprend du TSP-1 et un noyau de perforine, de granzymes et d'autres protéines cytotoxiques.

La particule d'attaque supramoléculaire ( supramolecular attack particle ou SMAP) a été découverte en 2020 est un mécanisme utilisé par les lymphocytes T CD8+ pour exercer leur action cytotoxique . Le lymphocyte NK utilise aussi ce mécanisme pour exercer son action cytotoxique .

La particule mesure environ 120 nm et le lymphocyte T CD8+ en libèrent environ une trentaine dans la jonction entre le cellule tueuse et la cellule cible. L'enveloppe de cette particule est riche en thrombospondine 1. après libération, le TCD8 se détache de la cellule cible et la particule peut rester plus de 20 minutes attachée à la membrane lipidique de la cellule cible .

Cette particule contient de la perforine , du granzyme et plus de 285 protéines différentes dont de nombreux facteurs de régulation immunitaire susceptibles de réguler l’immunité dans le microenvironnement tumoral. La protéine clé TSP-1 possède un site de liaison pour le signal CD47 « ne me mange pas » aux cellules myéloïdes, de sorte que toute cellule ne se liant pas la particule puisse être phagocytée .

Granule lytique

Les granules lytiques ont été initialement caractérisées comme des vésicules de 300 à 1 100 nm constituées d'un noyau dense aux électrons, souvent entouré de microvésicules de 30 à 70 nm entourées par la membrane externe délimitante (5). Le fractionnement de la granule lytique a permis l'identification de leur contenu cytotoxique, constitué d'une batterie de sérine protéases avec différentes spécificités de substrat, les granzymes (13), et perforines , une protéine présentant une homologie structurelle et fonctionnelle avec les toxines bactériennes porogènes ( 14), regroupés sur un échafaudage de protéoglycane serglycine (15) dans le noyau dense. De plus, les LG contiennent l’isoforme de la granulysine, une protéine perturbatrice de membrane semblable à la saposine (16). L'origine lysosomale des granules lytiques , notamment le faible pH et la présence d'hydrolases lysosomales (par exemple la cathepsine D) et de glycoprotéines membranaires lysosomales (par exemple la lysosomal-associated membrane protein 1 ou LAMP-1) (5, 17). L'enveloppe multivésiculaires des granules lytiques est également enrichi en récepteur mannose 6-phosphate (CI-MPR), qui transporte les hydrolases acides vers les lysosomes (18) et de récepteurs des lymphocytes T. (TCR) et intégrines dans le cortex multivésiculaire (17).

Les voies qui régulent la biogenèse des LG en aval de l'expression de leurs composants ont été en partie élucidées (Figure 1). Les granzymes, dont le mieux caractérisé est GzmB, pénètrent dans le réticulum endoplasmique (RE) en tant que précurseurs inactifs qui sont triés au niveau du réseau trans-Golgi (TGN) par le CI-MPR (20) après N-glycosylation et acquisition d'un mannose- 6-phosphate et bourgeonnent dans des supports endocytaires dans un processus impliquant le complexe de tri endosomal requis pour les machines de transport (ESCRT) (21). Les Gzms sont d'abord transportés vers les EE, d'où ils sont triés en MVB et dirigés vers les endosomes tardifs (LE) (19). Au faible pH local, ils achèvent leur maturation protéolytique mais sont maintenus inactifs à la fois par le faible pH et par leur séquestration par Srgn dans le noyau dense (13). En revanche, la voie qui régule le transport de Prf vers les LG en maturation est encore mal caractérisée. Un déterminant moléculaire au sein de son extrémité C-terminale et une glycosylation liée à N (22), ainsi qu'une interaction de LAMP-1 avec le complexe de tri AP-1 (23), sont nécessaires pour son exportation efficace à partir de la localisation ER et LG. Plusieurs niveaux de contrôle garantissent que Prf reste inactif jusqu'à sa libération lors de l'activation du CTL. Pour polymériser et former des pores sur les membranes biologiques, Prf nécessite une liaison Ca2+, ce qui est empêché par le faible pH des LG. De plus, Prf est conservé sous forme monomère par liaison à Srgn (24). Contrairement aux composants lytiques du noyau dense, les protéines membranaires intégrales du LG telles que LAMP-1 ou LAMP-2 sont triées au niveau du TGN via des motifs canoniques à base de tyrosine ou de di-leucine reconnus par AP-1 (25 ).

L'engagement du récepteur des lymphocytes T sur la cellule cible et son apposition étroite à la membrane synaptique dans un processus étroitement régulé par les cytosquelettes d'actine et de tubuline, qui prépare le terrain pour le transport de la granule au centre de la synapse immunologique .

Il est intéressant de noter qu’une sécrétion rapide de LG lors de la rencontre avec des cellules cibles peut se produire en l’absence de polarisation des centrosomes, qui est plutôt essentielle à l’établissement de synapses stables et stimulantes (29), suggérant un mécanisme alternatif de mobilisation de LG au contact de la cellule cible.

Les granules lytiques enrichies en granzymes et et perforine acquièrent la capacité de s'ancrer à la membrane plasmique et de délivrer leur cargaison cytotoxique dans la fente synaptique à travers deux étapes de maturation séquentielles qui ont été largement caractérisées suite à l'identification de mutations génétiques responsables de troubles d'immunodéficience primaire associés à des lymphocyte T CD8+ défectueux . L'amarrage de la granule à la membrane synaptique nécessite l'acquisition de deux régulateurs de trafic clés : la Rab GTPase Rab27 et ses effecteurs, les protéines secretory leukocyte protease inhibitor SLP1/2, et l'adaptateur Munc13-4 .

Selon un modèle, cela implique la fusion de LG en cours de maturation avec une vésicule exocytaire intermédiaire générée par la fusion dépendante de Munc13-4 d'endosomes de recyclage (RE), qui portent Munc13-4, avec des LE, qui portent Rab27a (37). Les LG compétents en matière d'accueil qui en résultent exploitent la capacité de liaison aux phospholipides de SLP1/2 pour interagir avec la membrane synaptique. Les LG amarrés deviennent fusogènes grâce à une étape d'amorçage, qui dépend également de Munc13-4 (37). Cela implique la formation d'un complexe entre le récepteur de protéine d'attachement NSF soluble dans les vésicules (v-SNARE) VAMP7 au niveau de la membrane LG et la syntaxine 11 du récepteur de protéine d'attachement NSF soluble dans la cible (t-SNARE) et ses partenaires SNAP23 et Munc18-2. au niveau de la membrane plasmique (38–40). Des données plus récentes indiquent que, plutôt que de fusionner avant leur livraison à l'IS, les RE portant Rab27 et Munc13-4 et les LG se polarisent indépendamment vers l'IS et subissent une fusion séquentielle (41). En conséquence, il a également été démontré que la syntaxine 11 est transportée vers le SI par les RE et libérée avec l'aide du v-SNARE VAMP8, marquant ainsi l'emplacement de l'amarrage du LG (42).

Une fois libérés dans la fente synaptique, perforine et granzymes coopèrent pour pour provoquer l"apoptose de la cible . Bien que le rôle clé de la perforine dans la délivrance de granzyme à la cible ait été bien établi, différents mécanismes ont été proposés, tous impliquant l'activité porogène de perforine , dont la polymérisation est rendue possible par sa dissociation de serglycine en raison du pH supérieur de la fente synaptique et de la liaison du Ca2+ Dans le cytosol de la cellule cble , les granzymes induisent l'apoptose des cellules cibles en activant les voies dépendantes et indépendantes de la caspase . La granululysine contribue également à l'activité cytotoxique des granules lytiques en interagissant avec la membrane cellulaire cible via ses charges positives et en induisant l'afflux de Ca2+, ce qui entraîne des dommages mitochondriaux et l'activation de la caspase-3 .

Granule Fasl

Les CD8+ exploitent aussi la voie Fas pour tuer les cellules cibles (47) en exprimant le ligand de Fas, une protéine transmembranaire de type II qui est régulée positivement à la surface cellulaire lors de la reconnaissance des cellules cibles. Le ligand de Fas est aussi d’origine lysosomiale (48) est associé à des granules qui semblent distincts des granules lytiques (49). ces granules mesurent entre 300-700 nm est enrichie en marqueurs FasL et lysosome/MVB, et la plus petite (<300 nm) en Gzms et Prf (50). La libération de FasL préstockée avait un seuil de signal TCR inférieur à celui de la libération de LG, qu'elle était indépendante des microtubules et du Ca2+ extracellulaire et, dans certaines conditions ,être libéré (49, 51, 52).

FasL est ciblé sur MVB, où il se localise avec APO2L/TRAIL à la fois au niveau de la membrane limitante et dans les vésicules intraluminales CD63+ (ILV) qui sont libérées dans la fente synaptique sous forme d'EV (8, 9, 48, 54). Le tri de FasL en MVB est régulé par la phosphorylation par les kinases Src qui interagissent avec son domaine riche en proline et par la mono-ubiquitylation (10, 55) qui permet son acheminement vers la voie ESCRT (21). Dans cette voie, les protéines destinées aux LE et aux lysosomes sont triées en ILV au niveau des EE par le recrutement de ESCRT-0, qui se lie au phosphatidylinositol 3-phosphate (PI3P) sur la membrane endosomale et aux protéines mono-ubiquitylées, suivi d'une liaison séquentielle de ESCRT-I et ESCRT-II pour nucléer les filaments ESCRT-III. Ceux-ci pilotent le processus de déformation de la membrane qui est essentiel à l’invagination et au pincement des ILV (21).

Lors de la reconnaissance des cellules cibles, les MVB se polarisent vers le centrosome et subissent une fusion avec la membrane synaptique dans un processus qui, dans les cellules T, est régulé par la diacylglycérol kinase α et la tétraspanine MAL (56, 57). En fonction de sa localisation au sein du MVB, le FasL est soit redistribué dans la membrane plasmique, soit libéré en association avec les EV. En utilisant des bicouches lipidiques supportées (SLB) pour permettre un contrôle strict de la composition de la membrane cible, Balint et ses collègues ont montré que les points FasL+ étaient présents dans la fente synaptique uniquement lorsque Fas était inclus dans le SLB (11). Bien que cela indique que FasL est associé aux véhicules électriques, la manière dont leur délivrance est liée à la disponibilité de Fas au niveau de la membrane cible n’est pas claire. Un mécanisme possible est suggéré par l'exigence de CD40 dans le SLB pour la libération synaptique de vésicules CD40L+ à partir de cellules T auxiliaires, qui est déclenchée par le co-regroupement de CD40L-CD40 avec le complexe majeur d'histocompatibilité TCR-peptide (pMHC) (58). Qu'il soit associé à la membrane plasmique ou à l'EV, FasL peut engager Fas sur la cellule cible, déclenchant l'assemblage d'un complexe de signalisation conduisant à l'activation de la cascade apoptotique (47).

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Les voies de destruction des CD8+. (A) Les composants des granules lytiques -granzymes , perforine et serglycine - sont triés pour être transportés vers les endosomes précoces , puis transitent par les corps multivésiculaires et les endosomes tardifs jusqu'aux granules lytiques matures : les granules monocœurs ou les granules multicœurs , s'accumulant sous forme de complexes multimoléculaires maintenus ensemble par la serglycine . Lors de la formation de la synapse immunologique, les granules monocœurs sont mobilisées au contact cellule-cellule libérant des complexes granzymes-perforines solubles qui sont absorbés par la cellule cible grâce à l'activité de formation de pores de la perforine. Dans les granules multicœurs , les complexes granzymes , perforine et serglycine sont enfermés dans une coque glycoprotéique enrichie en thrombospondine-1 pour former les SMAP.

Après l'activation des CTL, les MCG subissent une fusion avec la membrane IS avec une cinétique retardée par rapport aux SCG et libèrent leur cargaison de SMAP, qui sont absorbées par la cellule cible via un mécanisme encore non identifié. (B) FasL transite par l'ER, l'appareil de Golgi et les EE jusqu'aux MVB, où il devient associé à la fois à la membrane limitante et aux vésicules intraluminales qui mûrissent en EV. FasL peut également être partiellement séparé des LG contenant Gzm et Prf. Lors de la rencontre de leurs cellules cibles apparentées, les CTL mobilisent les MVB vers l'IS, libérant FasL à la fois au niveau de la membrane synaptique et dans la fente synaptique en tant qu'EV contenant FasL. Les FasL associés à la membrane plasmique et aux EV peuvent interagir avec le Fas sur la membrane cellulaire cible, déclenchant la voie de mort dépendante du Fas et de la caspase. La mise à mort dépendante de Fas est retardée par rapport à la mise à mort dépendante de Gzm/Pfr et est essentielle à l'activité de mise à mort en série des CTL.

TCD8+

Les lymphocytes T CD8 dérivent de cellules progénitrices lymphoïdes de la moelle osseuse et subissent une maturation ultérieure dans le thymus. Les lymphocytes T CD8 matures thymiques, appelés lymphocytes T CD8 naïfs, sont activés après avoir rencontré des antigènes spécifiques. Des études récentes ont mis en évidence la diversité phénotypique et fonctionnelle parmi les lymphocytes T CD8 naïfs, révélant leur hétérogénéité . La capacité des lymphocytes T CD8 à induire la cytotoxicité a été initialement découverte dans le contexte de maladies infectieuses . Après l’infection, les lymphocytes T CD8 naïfs prolifèrent et se différencient en lymphocytes T CD8 effecteurs, leur permettant d’éliminer efficacement les cellules infectées et de protéger l’hôte d’une infection grave.

Après la disparition de l'antigène, une fraction des lymphocytes T CD8 effecteurs se différencient en cellules mémoire, qui peuvent immédiatement proliférer lors d'une réexposition à l'antigène, garantissant ainsi une réponse immunitaire rapide et robuste . Cependant, lorsque les lymphocytes T CD8 sont soumis à une stimulation antigénique persistante, comme dans le cas d’infections virales chroniques ou de tumeurs, ils s’épuisent, ce qui altère leur réponse à une stimulation antigénique ultérieure .

Les lymphocytes T CD8+ jouent un rôle essentiel dans la lutte contre les agents pathogènes intracellulaires ainsi que dans l’élimination des cellules cancéreuse . Lors de la stimulation antigénique, les lymphocytes T CD8+ naïfs subissent une expansion robuste pour donner naissance à des lymphocytes T effecteurs et mémoires. Les lymphocytes T effecteurs CD8+, connus sous le nom de lymphocyte T cytotoxique CD8+, peuvent directement induire la mort des cellules cibles par l'interaction entre le ligand Fas/Fas et la sécrétion de perforine, médiateur cytolytique, qui crée des pores dans les cellules cibles permettant l'administration de sérine protéases granulaires (granzymes), pour induire l'apoptose. Les lymphocytes T CD8+ mémoire offrent une protection rapide et forte lors de la redécouverte de l’antigène, ce qui est essentiel pour une immunité efficace et à long terme.

Au cours de la différenciation des lymphocytes T CD8+, des populations effectrices et mémoires hétérogènes ont été identifiées, notamment des lymphocytes T CD8+ effecteurs à courte durée de vie , des lymphocytes T CD8+ épuisés , des lymphocytes T CD8+ à mémoire longue , des précurseurs de mémoire CD8+ TMP), les cellules T CD8+ à mémoire centrale et effectrice et les cellules à mémoire résidente dans les tissus , qui sont nommées en fonction de leur phénotype, de leur potentiel de différenciation et de leur fonctionnalité .166,167

Dynamique temporelle de la réponse des lymphocytes T CD8+ en cas d'infection aiguë. La taille de la population du virus (ligne rouge) et des lymphocytes T CD8+ (ligne bleue), ainsi que la réponse des lymphocytes T CD8+ et l’évolution de l’infection, sont indiqués. Lors de l’infection, les lymphocytes T CD8+ subissent une prolifération robuste et atteignent le pic d’expansion au jour 8, où les agents pathogènes sont rapidement éliminés. À ce stade, les lymphocytes T CD8+ peuvent être séparés en populations de lymphocytes T CD8+ effecteurs et à précurseurs de mémoire avec un marqueur de surface et un potentiel de différenciation distincts. La différenciation des lymphocytes T CD8+ effecteurs et mémoires est régulée par différents facteurs transcriptionnels et cytokines. La majorité des cellules CD8+ effecteurs subissent l'apoptose lors de la phase de contraction (8 à 15 jours) et laissent une sous-population se différenciant en à mémoire, tandis que les CD8+ à précurseurs de mémoire continuent de s'auto-renouveller et donnent naissance à des cellules T CD8+ à mémoire centrale et effectrice et des cellules à mémoire résidente dans les tissus plus de 30 jours après l'infection.

Après l’élimination des cellules infectées, les cellules effectrices Tc1 peuvent se différencier en cellules mémoire 7. Les cellules mémoire Tc1 conservent le phénotype cytotoxique des cellules effectrices Tc 135 et produisent facilement de l'IFN-γ lors de la réactivation 36. Même chez les souris naïves d'antigène, une population de cellules Tc1 de type mémoire, à savoir les cellules T CD44hiCD122hiCD8+, qui sont différentes des cellules T naïves, peut produire rapidement de l'IFN-γ en réponse à la stimulation du TCR 37,38,39. Les cellules mémoire Tc1 sont essentielles à la protection contre le cancer et les infections40,41. En particulier, les cellules T mémoire de type cellules souches présentent une immunité antitumorale supérieure à celle des cellules T effectrices40. De plus, les cellules Tc1 mémoire sont relativement peu affectées par les effets inhibiteurs des cellules T régulatrices (Tregs) dans le microenvironnement tumoral42. Ainsi, il a été proposé que la fréquence des cellules Tc1 mémoire soit un marqueur prédictif potentiel de la réactivité au traitement ICI43,44,45.

TC2

Dans le contexte de l'asthme allergique, le nombre de cellules Tc2 est augmenté dans l'asthme éosinophile sévère chez l'homme . Les cellules Tc2 produisent des cytokines de type Th2 (interleukine 4,5,13) en réponse à la stimulation par la prostaglandine E2 et leucotriène E4 qui sont des médiateurs lipidiques majeurs libérés par les mastocytes lors d'une réponse allergique . Comparées aux cellules Th2, les cellules Tc2 réagissent moins au traitement aux corticostéroïdes, ce qui met en évidence le potentiel des cellules Tc2 en tant que cible thérapeutique pour l'asthme résistant aux stéroïdes . Le pouvoir pathogène des cellules Tc2 semble être accru dans un environnement hypoxique, comme en témoigne la production accrue d'interleukine 13 . Dans la rhinite allergique, les lymphocytes T CD8 libèrent de l’interleukine 4 et contribuent à la pathogenèse de la maladie . Après une immunothérapie induite par un allergène, le pourcentage de lymphocytes T CD8 producteurs d'interleukine 4 a tendance à être significativement réduit chez les patients atteints de rhinite allergique intermittente .

Les personnes atteintes de dermatite atopique, semblables à celles souffrant d’asthme, présentent une fréquence plus élevée de cellules Tc2 . Chez les individus en bonne santé, les cellules Tc2 représentent environ 1 % des cellules T CD8, mais cette proportion augmente jusqu'à environ 4 % chez les patients atteints de dermatite atopique . L'histamine, un puissant médiateur inflammatoire, favorise la présentation des antigènes par les cellules dendritiques et induit ainsi l'accumulation de cellules Tc2 . La séquençage de l'ARN et l'analyse protéomique de patients atteints de dermatite atopique traités avec l'anticorps monoclonal dupilumab bloquant le récepteur de l'interleukine 4 ont révélé la présence de cellules Tc2 dans la peau qui n'ont pas été détectées chez les témoins sains, indiquant la persistance de la mémoire Tc2 résidant dans les tissus. cellules .

TC9

Les cellules T CD8+ (Tc9) productrices d'IL-9 sont régulées transcriptionnellement par STAT6 et IRF4, qui sont respectivement les facteurs de transcription des cellules Tc2 et Th9 . La stimulation des lymphocytes T CD8 naïfs en présence d'interleukine 4 et du facteur de croissance transformant-β induit la différenciation des cellules Tc9 in vitro . Sur le plan fonctionnel, les cellules Tc2 et Tc9 sont impliquées en tant que facteurs pathogènes d'affections allergiques telles que l'asthme allergique et la dermatite atopique . Bien qu’elles n’aient pas fait l’objet d’études aussi approfondies que les cellules Tc2, les cellules Tc9 sont également liées à l’éosinophilie et à des taux élevés d'oxyde nitrique exhalé fractionné, un marqueur non invasif de l’inflammation chez les patients asthmatiques . Bien que le transfert de cellules Tc9 seul soit insuffisant pour induire des symptômes d'asthme, leur co-transfert avec les cellules Th2 entraîne une inflammation sévère des voies respiratoires caractérisée par un nombre accru d'éosinophiles dans le lavage broncho-alvéolaire et un score inflammatoire pulmonaire élevé . Le nombre de cellules Tc9 est également augmenté dans la dermatite atopique chez la souris et chez l'homme .

Les cellules Tc9 ont été identifiées dans le tissu tumoral de patientes atteintes d'un cancer du sein et qu'il existe une corrélation positive entre les niveaux de transcription d'interleukine 9 et de son récepteur . Contrairement aux cellules Tc2, le les cellules Tc9 ont à de puissants effets antitumoraux dans des modèles animaux . Une analyse du transcriptome suggère que les cellules Tc9 de la tumeur subissent des modifications transcriptionnelles liées au cholestérol. Mécaniquement, l’activation du récepteur nucléaire des oxystérols par le cholestérol oxydé régulait négativement la différenciation et l’activité antitumorale des cellules Tc9 . Une étude récente a démontré que la peroxydation lipidique joue un rôle crucial dans la régulation de la stabilité des cellules Tc9 et de leur activité antitumorale en régulant l'oxydation des acides gras interleukine 9-STAT3 . La compréhension émergente des cellules Tc9 en tant qu’acteurs clés dans les affections allergiques, la pathogenèse de l’asthme et l’immunité contre le cancer pourrait ouvrir de nouvelles voies aux interventions thérapeutiques.

Tc17

Les cellules Tc17 sont définies comme des cellules T CD8 qui produisent de l'IL-17 et expriment les facteurs de transcription STAT3 et RORγt82. Dans différents contextes de recherche, un débat est en cours parmi les chercheurs concernant les caractéristiques des cellules Tc17. Certains soutiennent que les cellules Tc17 expriment T-bet, qui est le principal régulateur des cellules Th1 et Tc183. Cependant, des arguments opposés suggèrent que les cellules Tc17 présentent une activité cytolytique limitée et expriment des niveaux minimes de granzyme B et de perforine, les distinguant ainsi des cellules effectrices Tc184. En fonction de l'état de la maladie et de la localisation corporelle, les cellules Tc17 peuvent sécréter d'autres cytokines, telles que l'IL-22, le GM-CSF, l'IL-5 et l'IL-13.

Cellule tumorale circulante

Circulating tumor cells: biology and clinical significance

Les métastases sont la caractéristique la plus mortelle du cancer1. Malgré des progrès significatifs dans le diagnostic et le traitement du cancer au cours des siècles passés, les métastases restent un obstacle majeur à l'amélioration des résultats cliniques des patients atteints de cancer2. Néanmoins, nous avons été témoins de progrès significatifs au cours des deux cents dernières années dans la révélation des concepts fondamentaux sous-jacents au développement des métastases et dans la création de nouvelles technologies pour faciliter la recherche sur les métastases cancéreuses. La figure 1 met en évidence les principales découvertes et étapes de l'étude des métastases cancéreuses. L’hypothèse « graine et sol » formulée par Steven Paget3 dans les années 1830 a clairement clarifié la progression des métastases cancéreuses. Avec les progrès de la science et des technologies, en particulier depuis les années 2000, une pléthore de nouvelles technologies ont été avancées, telles que le séquençage à haut débit4,5, les modèles de souris transgéniques6, les outils d'édition CRISPER/Cas97 et le séquençage unicellulaire8. Grâce à ces technologies puissantes, les phénomènes biologiques sous-jacents aux métastases, tels que la transition épithéliale-mésenchymateuse (EMT) des cellules tumorales9, le rôle des exosomes dans le soutien des métastases10, les cellules tumorales circulantes (CTC) et les amas de CTC dans l'ensemencement des colonies métastatiques11, ainsi que les interactions complexes entre Les cellules tumorales et le microenvironnement12 ont été progressivement démasqués, parallèlement à la découverte de nombreux gènes conducteurs liés aux métastases. La « boîte noire » des métastases est progressivement dévoilée et des agents efficaces ciblant les métastases devraient voir le jour dans un avenir proche.

Les métastases cancéreuses sont un processus complexe en plusieurs étapes impliquant l'invasion de cellules cancéreuses dans le site primaire, l'intravasation dans la circulation, la survie dans la circulation, l'extravasation de la circulation, ainsi que l'attachement et la colonisation du site métastatique (Fig. 2). Les CTC sont définis comme des cellules tumorales éliminées de la tumeur primaire et balayées par les systèmes circulatoire ou lymphatique. À ce jour, la plupart des recherches sur les CTC se sont concentrées sur les CTC dans la circulation sanguine. Les CTC ont été décrits pour la première fois en 1869 par Ashworth qui a observé « certaines cellules » dans le sang d’un patient atteint d’un cancer métastatique avec une apparence similaire aux cellules tumorales des tumeurs primaires13. On suppose que les CTC sont le substrat des métastases. Bien que les CTC proviennent de la tumeur primaire, ils sont distincts des cellules tumorales primaires14, avec des propriétés de transition EMT qui les aident à se libérer de la tumeur primaire et facilitent l'intravasation dans la circulation sanguine, la dissémination en grappes de CTC pour augmenter le potentiel métastatique et présentent des caractéristiques de souche. qui améliorent leur capacité à initier des métastases (Fig. 2). Cependant, la plupart des CTC périssent dans la circulation et seuls un nombre limité de CTC survivent et infiltrent des organes distants. Les interactions entre les CTC et l'environnement sanguin (Fig. 2), notamment la manière dont les CTC échappent à la surveillance immunitaire dans le sang, ont été largement impliquées dans les mécanismes métastatiques des CTC. Il a fallu plus d’un siècle aux chercheurs pour reconnaître le rôle essentiel des CTC dans les métastases du cancer, en raison des défis techniques uniques requis pour isoler ces très rares CTC du pool massif de cellules sanguines en circulation15. Cependant, au cours des deux dernières décennies, les technologies émergentes pour l'isolement des CTC ont permis la recherche sur la biologie des CTC et ont facilité les applications cliniques des CTC dans le dépistage du cancer, la surveillance de la réponse au traitement et l'évaluation du pronostic.

La biologie des CTC

Caractérisation moléculaire des CTC

Des preuves expérimentales soutiennent l’idée selon laquelle les cellules tumorales peuvent se propager même au cours des premiers stades de l’évolution tumorale16,17. La caractérisation moléculaire des CTC ajoutera des connaissances au mécanisme sous-jacent des processus métastatiques, contribuant ainsi au diagnostic précoce et à la prévention des métastases.

Marqueurs moléculaires des CTC

Un panel de marqueurs moléculaires a été utilisé pour détecter les CTC dans divers cancers. Les marqueurs associés aux CTC utilisés pour différents cancers sont résumés dans les tableaux 118,19. La plupart des cancers étant d’origine épithéliale, le marqueur le plus couramment utilisé pour les CTC est l’EpCAM, un marqueur épithélial « universel » des cancers20. L'expression d'EpCAM varie selon les différents types de cancer21, et les technologies de détection de CTC basées sur EpCAM sont largement appliquées aux cancers qui expriment fortement EpCAM, tels que le cancer du sein et de la prostate. De nombreuses études ont montré que les CTC dans les cancers du sein et de la prostate sont EpCAM-positifs et ont validé leur valeur pronostique dans les cas de stade précoce ou métastatique22,23. D’autres types de cancers d’origine épithéliale, tels que les cancers pancréatiques24, colorectaux25 et hépatocellulaires26, présentent également un taux de détection considérable de CTC positifs pour EpCAM. De même, la présence de ces CTC EpCAM-positifs prédit des métastases précoces à distance et une survie plus faible des patients25,27,28. Cependant, l’utilisation d’EpCAM comme marqueur CTC présente des limites. Il ne peut pas être utilisé dans les tumeurs EpCAM négatives ou à faible expression, telles que les cancers neurogènes. Les CTC peuvent subir une EMT et les marqueurs épithéliaux, y compris EpCAM, sont régulés négativement pendant l'EMT, ce qui affecte le taux de détection des CTC positives pour EpCAM. Bien qu'il existe des doutes quant à la pertinence des technologies basées sur EpCAM pour détecter tous les CTC, de nombreuses études ont illustré la valeur potentielle des CTC positives à EpCAM dans les applications cliniques29. Dans une certaine mesure, les CTC EpCAM-positifs constituent un sous-groupe important de tous les CTC, donc les CTC EpCAM-positifs pourraient toujours être un biomarqueur fiable si le pronostic du cancer et l'efficacité thérapeutique sont pertinents pour les CTC EpCAM-positifs.

En raison de l'activité EMT de certaines cellules épithéliales cancéreuses, la détection uniquement des CTC EpCAM-positives sous-estime probablement la population totale réelle de CTC et passe à côté d'informations biologiques importantes sur les CTC EpCAM-négatives. Dans certains types de cancer, tels que les patients atteints d’un cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC), il a même été constaté que la quantité de CTC négatives pour EpCAM était significativement plus grande que celle de CTC positives pour EpCAM30. Néanmoins, le mauvais isolement des CTC par les technologies basées sur EpCAM peut être évité en utilisant à la fois des marqueurs du cancer épithélial et mésenchymateux, ainsi que par des méthodes de détection indépendantes des marqueurs. Par exemple, dans le cancer du sein, l’utilisation de nanoparticules magnétiques fluorescentes constituées d’une interface double anticorps ciblant à la fois l’EpCAM et la N-cadhérine a contribué à un isolement à haute efficacité et à une identification rapide des CTC31,32. Dans le cancer des voies biliaires, un test unicellulaire pour détecter les CTC a permis d'identifier à la fois les CTC épithéliales et les CTC non conventionnelles dépourvues de marqueurs épithéliaux et leucocytaires, et a donc conduit à une augmentation du taux de positivité des CTC33. Le programme EMT des cellules cancéreuses présente des altérations moléculaires, notamment une diminution de l'expression des marqueurs épithéliaux (E-cadhérine, ZO-1, claudines et occludines) et une expression accrue des marqueurs mésenchymateux (vimentine, N-cadhérine, protéine spécifique des fibroblastes1 et fibronectine). )34. L'EMT est exécuté par des facteurs de transcription liés à l'EMT, appartenant principalement aux familles SNAIL, TWIST et ZEB34. Toutes ces molécules liées à l’EMT peuvent théoriquement être utilisées pour les méthodes de ciblage des EMT-CTC. Cependant, de nombreuses molécules liées à l'EMT sont des protéines cytoplasmiques ou nucléaires, ce qui exclut leur utilisation dans les technologies de détection de CTC basées sur les molécules membranaires actuellement disponibles. Des protéines telles que la E-cadhérine, la vimentine et le twist étaient le plus souvent utilisées dans le passé (Tableau 1), probablement en raison de leur accessibilité à la détection dans les technologies de détection CTC traditionnelles, notamment le tri par cytométrie en flux, l'immunocoloration et l'hybridation in situ par fluorescence (FISH). coloration. Cependant, l’émergence de technologies de séquençage de CTC unicellulaires permettra de démasquer le statut EMT des CTC de manière plus complète et pourra couvrir toutes les alternances moléculaires liées à l’EMT au niveau de l’ARN.

Autres biomarqueurs, tels que le récepteur 2 du facteur de croissance épidermique humain (HER2)37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47, le récepteur des œstrogènes39,48,49,50, la membrane spécifique de la prostate l'antigène51,52,53, le récepteur du folate54,55,56 et la survivine57 ont été décrits comme marqueurs CTC dans différents cancers, avec une signification clinique différente. Ces marqueurs CTC spécifiques du cancer sont répertoriés dans le tableau 1. La plupart de ces marqueurs CTC spécifiques du cancer sont conformes aux marqueurs moléculaires spécifiques de la tumeur primitive. Cependant, il existe une discordance dans l’expression de marqueurs spécifiques entre la tumeur primitive et les CTC. Par exemple, les taux de discordance de l’amplification du gène HER2 entre les CTC et la tumeur primitive du sein étaient d’environ 15 %58, suggérant une sélection clonale des CTC ou une acquisition clonale, probablement due à une instabilité génétique. Il convient de mentionner que pour le mélanome, un cancer de la peau qui débute dans les mélanocytes, les technologies de détection des CTC reposent sur plusieurs molécules d'adhésion cellulaire du mélanome, telles que HMW-MAA59,60,61, MART-162,63,64, CD14661, 65 et MAGE A362,63,66, qui sont des marqueurs moléculaires très spécifiques du mélanome.

La variété des marqueurs CTC indique l’hétérogénéité des CTC parmi les différents types de cancer. Même chez un patient, les CTC sont spatio-temporellement hétérogènes, ce qui peut être le résultat d'un microenvironnement spatialement différent dans le sang et de changements temporels dans la réponse thérapeutique. Ainsi, il est difficile de définir l’ensemble de la population de CTC à l’aide des marqueurs moléculaires très limités actuellement disponibles. De plus, les marqueurs CTC ne devraient pas être constants selon les différents stades du cancer et les périodes de traitement.

Analyse génomique des CTC

L'instabilité génomique contribue à l'évolution des tumeurs et à l'émergence de sous-clones tumoraux résistants. La surveillance de l’instabilité génomique tumorale, notamment en termes de résistance tumorale et de métastases, contribue grandement à l’évaluation de la réponse au traitement et à la médecine de précision. L'évaluation des CTC à l'aide d'une biopsie liquide non invasive est accessible pour un échantillonnage en série afin de détecter l'instabilité génomique de la tumeur.

La détermination du statut des mutations EGFR et KRAS est cruciale pour guider le traitement des patients atteints de CPNPC recevant des inhibiteurs de la tyrosine kinase de l'EGFR et des patients atteints d'un cancer colorectal traités respectivement par un traitement anti-EGFR. La concordance des mutations entre les CTC et les tissus tumoraux primaires ou métastatiques appariés a attiré beaucoup d'attention. En utilisant une technique microfluidique pour capturer le CTC, Maheswaran et al. ont découvert que seuls deux des 31 patients présentant des mutations avaient été négligés lors de leur test de détection67. Ils ont identifié la mutation activatrice de l'EGFR dans les CTC chez 92 % des patients métastatiques atteints de CPNPC et ont détecté la mutation résistante aux médicaments T790M dans les CTC de 33 % des patients ayant répondu au traitement par inhibiteur de la tyrosine kinase et chez 64 % des patients ayant présenté une progression clinique. Pour l'analyse de la mutation du gène KRAS, le taux de concordance mutationnelle entre les CTC et les tumeurs primitives appariées variait de 37 % à 90 % dans les cas de cancer colorectal68,69,70,71. Cette différence dans le taux de concordance peut être due aux différents protocoles de sélection des CTC utilisés dans ces études. Les mutations KRAS sont également fréquentes dans l'adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC), présent dans 90 % des cas de PDAC. Cependant, Kulemann et al. ont découvert que le taux de discordance de la mutation KRAS dans les CTC et les tumeurs PDAC correspondantes était de 42 %72. Des études d’analyse des mutations génétiques dans les CTC ont également été menées dans de nombreux cancers tels que le cancer de la prostate73,74, le cancer du sein75,76, les carcinomes hépatocellulaires77, et une discordance mutationnelle entre les CTC et les tumeurs correspondantes a souvent été constatée. Le taux de discordance était probablement attribué à l'efficacité de détection différente des mutations des CTC ou à l'hétérogénéité entre les CTC et les cellules tumorales primaires. L'évaluation génomique du tissu tumoral et des CTC peut être complémentaire. Ainsi, une combinaison de tests mutationnels de CTC et d’échantillons de tumeurs guiderait le traitement plus précisément.

La détermination des alternances de nombre de copies (CNA) des CTC permet d’analyser et de suivre les profils de cancer à mesure que les tumeurs évoluent. Dans le cancer du poumon, Ni et al.78 ont découvert que les CTC présentaient des profils d’ANC reproductibles, similaires à ceux des tumeurs métastatiques, et que différents patients partageaient des profils d’ANC similaires. Dans le cancer du poumon à petites cellules, un classificateur basé sur le CNA pour les CTC a correctement attribué 83,3 % des patients comme étant chimioréfractaires ou chimiosensibles79. Dans le cancer du sein, l’évaluation des CNA dans les CTC archivés est réalisable. Paoletti et al.80 ont constaté que les CNA des CTC et des tissus tumoraux métastatiques appariés chez les patientes atteintes d'un cancer du sein étaient hautement concordants, bien que les CTC et les tissus tumoraux appariés présentaient plusieurs altérations discordantes du nombre de copies, suggérant que les CTC étaient les cellules sous-clones des tissus tumoraux. Dans le cancer du sein triple négatif, les CTC avec les CNA des chromosomes 10 et 21q sont prédictifs de la progression clinique, et leur analyse de réseau a présenté des modules connectés comprenant la signalisation HER/phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase/RAS/JAK81. Dans le cancer de la prostate, Lambro et al.82 ont révélé que les CNA des CTC étaient hétérogènes entre patients et entre cellules et pouvaient être omis dans les analyses de biopsies en masse. Dans le cancer de la prostate métastatique résistant à la castration, l'analyse du nombre de copies génomiques totales des CTC a montré que les gains génomiques communs dans les CTC impliquaient des gènes tels que le récepteur des androgènes (AR), la transition mésenchymateuse à épithéliale (MET), l'ERG et la kinase 12 dépendante de la cycline. , tandis que des pertes génomiques courantes ont été observées dans des gènes tels que l'homologue de la phosphatase et de la tensine (PTEN), RAF1 et GATA283. De même, Malihi et al. ont également observé que les CNA dans des gènes tels que PTEN, RB1, TP53 et AR étaient étroitement associés à l'instabilité génomique et à la survie dans les variantes agressives du cancer de la prostate84.

D’autres analyses génomiques ont également été réalisées dans les CTC. Les tests FISH ont été adoptés dans les CTC pour détecter les biomarqueurs de la sensibilité au traitement, tels que les tests ALK FISH dans les CTC des patientes NSCLC85 et les tests HER2 FISH dans les CTC des patientes atteintes d'un cancer du sein86,87. Récemment, sur la base de la technique d'analyse de méthylation de l'ADN par résolution unicellulaire, le méthylome de l'ADN de CTC uniques et de clusters de CTC a été révélé chez des patientes atteintes d'un cancer du sein, et a indiqué que le profil d'hypométhylation des clusters de CTC obtenu était associé à un mauvais pronostic et que le traitement avec Les inhibiteurs de Na+/K+-ATPase pour dissocier les amas de CTC pourraient inverser le profil de méthylation des amas de CTC et supprimer les métastases88.

Analyse du ranscriptome des CTC

Le séquençage unicellulaire s'est développé rapidement ces dernières années et a été appliqué pour étudier les transcriptomes CTC. Les profils d'expression unicellulaire peuvent distinguer les CTC des cellules mésothéliales et des cellules sanguines de l'adénocarcinome du poumon, avec des marqueurs représentatifs, notamment EpCAM pour les CTC89. L'analyse du transcriptome basée sur le séquençage unicellulaire a révélé une hétérogénéité dans la sous-population CTC. En testant l'expression de gènes associés à la prolifération tels que le marqueur de prolifération Ki-67, Magbanua et al90. ont découvert que 65 % des CTC chez les patientes atteintes d'un cancer du sein métastatique présentaient une faible prolifération du Ki-67 et que 35 % des patientes présentant une expression de Ki-67 à forte prolifération avaient un mauvais pronostic. Cheng et al.91 ont effectué une analyse du transcriptome unicellulaire de 666 CTC chez des patientes atteintes d'un cancer du sein métastatique. Ils ont déterminé que les CTC intra-patients étaient hétérogènes en ce qui concerne les états de type EMT et MET, et que les CTC étaient enrichis pour le phénotype de type tige91. Le séquençage unicellulaire des CTC a également grandement aidé à découvrir les voies de signalisation des conducteurs qui ont contribué aux métastases et à l'échec du traitement. L'ARN-Seq du CTC de la prostate unique a indiqué l'activation de la signalisation Wnt non canonique chez les patients résistants aux antiandrogènes92. De plus, en utilisant des modèles murins, l’expression ectopique de Wnt5a a atténué les effets d’un inhibiteur de l’AR et la suppression de Wnt5a pourrait restaurer partiellement la sensibilité des cellules cancéreuses de la prostate résistantes aux médicaments92. Les CTC ont été associés à un mauvais pronostic du cancer colorectal. Une étude du profil du transcriptome spécifique du CTC93 de six patients atteints d'un cancer colorectal métastatique a caractérisé 410 gènes spécifiques du CTC, principalement liés au mouvement et à l'adhésion cellulaires, tels que VCL ITGB5, la protéine morphogénétique osseuse 6, le facteur de croissance transformant bêta 1 et le talin. 1, et étaient liés à la mort et à la prolifération cellulaires, comme la protéine précurseur bêta-amyloïde, la clusterine et TIMP1.

Transition épithéliale-mésenchymateuse des CTC

L'EMT est le processus par lequel les cellules tumorales épithéliales perdent leur adhésion intercellulaire et acquièrent des propriétés mésenchymateuses et invasives. Lors de la dissémination, les cellules tumorales se détachent de la membrane basale via l’activation de l’EMT et entrent directement dans la circulation, servant de CTC se déplaçant vers des sites distants. Lorsque les CTC extravasent, ils subissent alors un processus inverse appelé MET et prolifèrent pour former des macro-métastases94,95,96. Ici, le développement métastatique dépend de l’équilibre délicat de la transition entre ces deux phénotypes. Il a également été proposé que l'activité d'EMT-MET joue un rôle important dans le processus métastatique des CTC97. En utilisant des modèles murins, il a été constaté que les CTC de type épithélial avec une transition mésenchymateuse restreinte avaient la plus forte capacité de formation de métastases pulmonaires, alors que les CTC de type mésenchymateux présentaient une capacité métastatique limitée98. Dans le cancer du sein, les CTC présentent des changements dynamiques dans la composition de l'EMT, et les CTC mésenchymateuses se sont révélées étroitement associées à la progression du cancer9,98. Une multitude d'études ont montré une augmentation de l'EMT des CTC plutôt que des cellules tumorales primaires dans divers cancers99,100,101,102,103. Dans une étude basée sur l’analyse bioinformatique de sept ensembles de puces génétiques, Guan et al. ont montré que par rapport aux tumeurs primaires, les principaux changements dans les CTC impliquaient l'adhésion cellulaire, l'EMT et l'apoptose104. Dans une étude prospective incluant 39 patientes atteintes d'un cancer du sein invasif, Tashireva et al. observé une majorité de phénotypes CTC hétérogènes (22 échantillons détectables sur 24) présentant une plasticité EMT105. Fait intéressant, il a été constaté que la contrainte de cisaillement des fluides peut induire l’EMT des CTC via la signalisation JNK dans le cancer du sein, ce qui a confirmé la relation entre l’augmentation de l’EMT des CTC et une faible survie des patientes106.

Cliniquement, la combinaison du nombre total de CTC et de la proportion de CTC mésenchymateuses107 peut être utilisée pour surveiller la résistance thérapeutique et prédire le pronostic chez les patients atteints de cancer en raison des différences significatives de survie de ce critère108. Par exemple, puisque la présence initiale de CTC totaux dans le CPNPC avancé conférait un mauvais pronostic109, et que la présence de plus de cinq EMT-CTC indiquait une maladie évolutive110. Différents nombres de CTC totaux et de CTC EMT jouent un rôle important dans la détermination du pronostic des patientes atteintes d'un cancer du sein. Curieusement, il a été souligné qu’une meilleure compréhension des sous-types EMT-CTC et de leurs interactions avec les cellules mononucléées du sang périphérique pourrait aider à concevoir de meilleurs traitements anti-métastatiques111. Étant donné que les patientes positives au CTC EMT avec un rapport neutrophiles/lymphocytes ≥ 3 présentaient un risque 8,6 fois plus élevé de récidive de la maladie par rapport aux patientes négatives au CTC EMT présentant des taux de neutrophiles inférieurs, les scores basés sur l'inflammation ont augmenté la valeur pronostique des CTC dans le cancer du sein primitif112. . Par conséquent, cibler la voie EMT peut empêcher la propagation des cellules tumorales chez les patients à un stade précoce et éradiquer les cellules métastatiques aux stades avancés.

L’origine des CTC

De nombreuses études antérieures ont indiqué une sous-population de CTC agressifs présentant des traits de « souche » dans différents cancers, qui font référence à leurs propriétés d’auto-renouvellement et d’induction de la croissance tumorale. Dans le cancer de la vessie, des études ont rapporté la forte expression d’OCT4, une protéine cruciale pour le maintien de la fonction souche113, dans un sous-groupe de CTC114. Dans le cancer du sein, les phénotypes cellulaires CD44+/CD24-/low et aldéhyde déshydrogénase 1 (ALDH1) + seraient associés à la souche. Après avoir détecté l'expression de CD44, CD24 et ALDH1 des CTC chez 30 patientes atteintes d'un cancer du sein métastatique, Theodoropoulos et al. ont constaté que 35,2 % des 1 439 CTC étaient CD44+/CD24-/faible, et 17,7 % des 238 CTC étaient ALDH1haut/CD24-/faible, ce qui prouve l’origine des CTC96. Une lignée cellulaire CTC-3 établie à partir des cellules du sang périphérique d'une patiente atteinte d'un cancer du sein a montré une croissance plus agressive que la lignée cellulaire largement utilisée du cancer du sein MCF-7. Le profilage génétique a révélé une expression plus élevée des marqueurs de souche dans la lignée cellulaire CTC-3 par rapport aux cellules MCF-7115. Dans le carcinome hépatocellulaire (CHC), 71,4 % des patients atteints de CHC étaient positifs au CTC pour le marqueur des cellules souches cancéreuses, CD44 ; ainsi, ils disposaient d’une population importante de CTC dotés de propriétés souches, ce qui pourrait contribuer à la survie et à la dissémination des cellules tumorales116. Dans le glioblastome, l’analyse de l’ARN-seq a révélé une souche et une chimiorésistance induites par l’activation de Wnt dans les CTC117. Dans le cancer de la prostate, le marqueur de cellules souches CD133 a été observé dans la majorité (> 80 %) des CTC de patients atteints d'un cancer de la prostate métastatique résistant à la castration97 et une sous-population de type tige du récepteur de chimiokine à motif C-X-C 4+/CD133+CTC était plus élevée. plus répandue dans les CTC EpCAM négatives que dans les CTC EpCAM positives118.

Il est crucial de comprendre les mécanismes régulant la souche des CTC, et interférer avec les propriétés de la souche de la sous-population des CTC pourrait supprimer plus efficacement la progression du cancer et les rechutes. Les CTC subissent des niveaux considérables d’écoulement de cisaillement fluide au cours de leur dissémination, et l’écoulement de cisaillement fluide lui-même peut avoir un impact sur les CTC. En utilisant un modèle de cancer du sein avec métastases cérébrales, il a été suggéré que le flux de cisaillement hémodynamique pourrait réguler positivement les gènes souches des CTC lors de la survie dans des conditions de flux de cisaillement119. La transition des CTC de type EMT en régulant négativement la signalisation ERK et GSK3β pourrait favoriser la conversion des CTC en CTC de type tige avec une capacité élevée de formation de sphères et d'initiation de tumeurs .

Les CTC et le microenvironnement sanguin

Lorsqu'ils sont transportés dans la circulation sanguine, la plupart des CTC sont contraints par une contrainte de cisaillement néfaste ou meurent d'anoikis, un mécanisme de mort cellulaire programmé dû à la perte d'attache cellulaire. Seule une petite fraction des CTC interagissent étroitement avec les plaquettes, les neutrophiles, les macrophages, les cellules myéloïdes suppressives (MDSC) ou les fibroblastes associés au cancer (CAF) pour échapper au système immunitaire et favoriser leur survie123,124. Récemment, de plus en plus d'études suggèrent que l'interaction et la modulation entre les CTC et le microenvironnement sanguin hostile sont essentielles à l'adhésion aux cellules endothéliales, à l'invasion des tissus et aux métastases tumorales (Fig. 3).

Interaction des CTC avec les neutrophiles

Les neutrophiles sont les leucocytes circulants les plus abondants chez l’homme et ont récemment été étudiés pour favoriser la progression du cancer125. Un nombre accru de neutrophiles en circulation est associé à un mauvais pronostic dans plusieurs types de cancers126,127,128. La formation d’amas de globules blancs CTC (WBC) a déjà été rapportée dans la circulation sanguine129. En 2019, Szczerba et al. ont déterminé que les CTC étaient associés de manière significative aux neutrophiles chez les modèles murins et chez les patientes atteintes d'un cancer du sein, présentant un potentiel métastatique plus important avec une plus grande expression de gènes impliquant la progression du cycle cellulaire par rapport aux CTC seuls130. Ces observations concordent avec les découvertes précédentes montrant le rôle de prolifération des neutrophiles sur les cellules tumorales131. La liaison des CTC et des neutrophiles est médiée par la jonction cellule-cellule et nécessite éventuellement la molécule d'adhésion des cellules vasculaires 1130. De plus, les neutrophiles peuvent adhérer directement aux CTC via l'interaction Mac-1/ICAM-1 et agir comme un pont entre les cellules tumorales et le parenchyme hépatique, favorisant ainsi l'extravasation et les métastases hépatiques132. Ainsi, les CTC se regroupent avec des neutrophiles qui s'ancrent à l'endothélium vasculaire pour l'extravasation tout en résistant au stress de cisaillement, et le processus est médié par une série de protéines d'adhésion cellulaire, telles que la cadhérine, l'intégrine et la glycoprotéine de surface133,134,135. Curieusement, Chen et al. ont découvert que l'IL-8 sécrétée par les neutrophiles était essentielle à la séquestration des neutrophiles avec des cellules tumorales arrêtées et aux comportements d'extravasation des cellules tumorales adjacentes à travers la barrière endothéliale136.

Les neutrophiles peuvent également favoriser les métastases de manière indirecte. Les pièges extracellulaires des neutrophiles (NET) sont des structures en forme de toile formées par des complexes ADN-histone et des protéines libérées par les neutrophiles activés, capables d'avoir un impact sur la biologie des CTC137. De nombreuses études ont montré que les TNE étaient capables de capturer les CTC dans la circulation et, ce faisant, favorisaient la dissémination métastatique138,139. Des expériences in vitro et in vivo ont montré que l'adhésion du CTC au NET est médiée par la β1-intégrine exprimée à la fois sur le NET et sur les cellules cancéreuses, alors que cet effet a été abrogé après l'administration de la DNAse I139. Dans un modèle murin de stress chirurgical, la formation de NET a déclenché la libération de la boîte de groupe 1 à haute mobilité, qui a activé les voies médiées par TLR9 dans les CTC et a donc accéléré la progression des métastases hépatiques140. De plus, les TNE peuvent également réveiller les cellules cancéreuses dormantes et favoriser les métastases. Récemment, Albrengues et al. a démontré avec élégance que deux protéases associées au NET, l'élastase des neutrophiles et la métalloprotéinase matricielle 9 (MMP9), se concentrent au niveau de la laminine, provoquent son clivage, en générant un épitope qui induit le réveil des cellules cancéreuses dormantes par l'activation de l'intégrine et la signalisation FAK/ERK/MLCK/YAP141. . À son tour, il a été démontré que les protéines exprimées par la tumeur, telles que la protéase cathepsine, soutiennent les métastases pulmonaires du cancer du sein en favorisant la formation de NET dans les niches métastatiques142. Le domaine en spirale contenant la protéine 25, une autre protéine exprimée sur la membrane des cellules cancéreuses, pourrait servir de capteur spécifique pour les composants ADN de l'ADN, qui induit la migration et l'adhésion des cellules tumorales143. De plus, en formant des TNE, les neutrophiles en circulation peuvent aider les CTC à échapper à la surveillance immunitaire en supprimant l'activation des leucocytes périphériques144, la fonction des cellules tueuses naturelles (NK)145, la réponse antitumorale des cellules T effectrices146 et même la coopération avec d'autres cellules immunitaires (telles que comme cellules γδT productrices d’IL17)147. Dans l’ensemble, il existe des preuves d’un rôle pro-métastatique des neutrophiles dans leur interaction avec les CTC, mais le mécanisme spécifique reste à élucider plus en détail.

Interaction des CTC avec les macrophages

Les macrophages associés à la tumeur (TAM) contribuent non seulement à la progression métastatique au sein de la tumeur primitive, mais favorisent également les stades ultérieurs des métastases, notamment la dissémination et l'extravasation des CTC148. Hamilton et coll. ont tenté d'étudier les interactions CTC-macrophages en co-cultivant des cellules mononucléées du sang périphérique avec des lignées cellulaires CTC obtenues auprès de patients atteints d'un cancer du poumon à petites cellules. Ils ont découvert que les CTC étaient capables d'induire la différenciation des monocytes en TAM, qui sécrètent une multitude de médiateurs tels que l'ostéopontine, la MMP9, la chitinase-3-like-1 et le facteur plaquettaire pour favoriser le recrutement, la migration et l'invasion des leucocytes. Dans une autre étude sur le cancer colorectal, la boucle de rétroaction entre les TAM et les cellules cancéreuses est essentielle pour le programme EMT des CTC et l'intravasation dans la circulation sanguine. Mécaniquement, l'IL6 dérivée des TAM régule le caractère invasif via la voie STAT3/miR-506-3p/FoxQ1, qui à son tour augmente l'expression de CCL2 des cellules tumorales formées par TAM pour aider à recruter des macrophages151. Les TAM semblent favoriser l'acquisition par les CTC de l'adhésivité mécanique et de l'endurance, les aidant ainsi à former des amas de cellules protectrices et à conférer une résistance aux contraintes de cisaillement152. La fusion des macrophages et des cellules tumorales pourrait constituer un mécanisme potentiel d’évasion et d’invasion immunitaire. Il a été démontré que ces hybrides macrophages-cellules tumorales présentaient des phénotypes de macrophages de type M2 (CD163) ainsi que des marqueurs épithéliaux (EpCAM)153,154, et ont été isolés du sang de patients atteints de plusieurs cancers tels que le PDAC155, le mélanome154, le sein, l'ovaire, et le cancer colorectal156. De plus, une fois transplantés chez des souris, ils se sont largement propagés et ont formé des lésions dans des tissus distants154,155. Une étude récente de Gast et al. ont révélé que les hybrides de fusion peuvent augmenter l'hétérogénéité des tumeurs et le comportement métastatique, ce qui est davantage corrélé au stade de la maladie et à la survie globale de plusieurs cancers157. De plus, des hybrides de plus grande taille étaient également associés à une moins bonne survie chez les patients atteints d’un cancer du poumon non à petites cellules158. Comprendre le mécanisme d'interaction directe et de fusion moléculaire entre les CTC et les macrophages revêt une grande importance pour l'identification de cibles thérapeutiques.

Interaction des CTC avec les plaquettes

Les métastases et la progression du cancer sont grandement influencées par le recrutement et l'activation des plaquettes, qui soutiennent la survie des CTC ainsi que par leur ensemencement et leur croissance sur des sites secondaires159,160. Les plaquettes peuvent se lier et former des agrégats avec les CTC dans la circulation sanguine, et les CTC augmentent la formation d'agrégation en libérant des microparticules prothrombotiques et procoagulantes ou en exprimant le facteur tissulaire161,162. Il a été démontré que les médiateurs libérés par les plaquettes, tels que le TGF-β, accélèrent l'EMT dans les CTC et favorisent l'invasion et les métastases163,164. Xiong et coll. a récemment déterminé que l'expression de la protéine de choc thermique 47 était induite au cours de l'EMT, ce qui renforçait l'interaction cellules cancéreuses-plaquettes grâce à sa sécrétion dépendante de collagène dans les cellules cancéreuses du sein165. Il est intéressant de noter que les plaquettes protégeraient les CTC contre le stress mécanique166 et induiraient une résistance à l’anoikis, cette dernière étant médiée par l’activation de la voie YAP1167. En outre, les plaquettes favorisent l'évasion des CTC lors de l'attaque des cellules NK par divers mécanismes, notamment (1) les agrégats plaquettaires qui produisent une protection de surface pour défendre l'effet de cytolyse des cellules NK ;168 (2) le CMH-I normal dérivé des plaquettes qui est transféré à la surface. de la cellule tumorale, empêchant ainsi l'identification des cellules NK ;169 (3) régulation négative du groupe tueur naturel 2, membre D (NKG2D) dans les cellules NK par le TGF-β dérivé des plaquettes, ainsi que l'excrétion des ligands NKG2D médiée par les plaquettes. , qui contribuent à une cytotoxicité antitumorale altérée ;170,171 et (4) un ligand lié au TNF induit par les glucocorticoïdes dérivés des plaquettes qui active le GITR dans les cellules NK et réduit leur cytotoxicité172. De plus, les cellules NK et les plaquettes peuvent également interférer avec les neutrophiles, les cellules T et les macrophages et moduler leur fonction immunitaire173,174,175. En plus de sauvegarder les CTC dans la circulation sanguine, les plaquettes sont également impliquées dans l’adhésion des cellules endothéliales. La fixation des plaquettes et des CTC est médiée par les récepteurs d’adhésion plaquettaire, tels que l’intégrine αIIbβ3 et la P-sélectine, favorisant ainsi la ferme adhérence des CTC à la paroi endothéliale176,177,178. De plus, les plaquettes activées par les cellules tumorales libèrent de l'ATP à partir de granules denses, ce qui induit ensuite l'activation du récepteur endothélial P2Y2 et permet la migration transendothéliale des cellules tumorales en augmentant la perméabilité179. Une étude a également révélé que l’interaction entre l’intégrine α6β1 sur les plaquettes et son récepteur, une désintégrine, et la métalloprotéase 9 sur les CTC est nécessaire au processus d’extravasation des cellules cancéreuses180. Les plaquettes pourraient également augmenter la perméabilité vasculaire pour faciliter l’extravasation des cellules tumorales. Par exemple, un modèle préclinique de métastases pulmonaires a montré que le CD97 associé aux cellules tumorales, un récepteur couplé à la protéine G, peut initier l'activation des plaquettes, conduisant ainsi à la sécrétion de granules, y compris la libération d'ATP et d'acide lysophosphatidique181. De même, il a été révélé que l’interaction entre la glycoprotéine VI, le récepteur spécifique des plaquettes, et son ligand, la galectine-3, exprimé sur les cellules cancéreuses du côlon et du sein, favorisait l’activation plaquettaire et la sécrétion d’ATP182. Par conséquent, ces sécrétions plaquettaires favorisent un processus de métastase tumorale en régulant la perméabilité vasculaire. Récemment, Xu et al. découvert que Ptx@AlbSNO peut bloquer les fonctions plaquettaires spécifiques à la tumeur pour supprimer l'EMT tumoral ainsi que prévenir l'adhésion des plaquettes autour des CTC. Ptx@AlbSNO peut également inhiber la sécrétion de TGF-β et améliorer l'infiltration intratumorale des cellules immunitaires pour inverser le TME immunosuppresseur, supprimant ainsi les métastases à distance183. Dans l’ensemble, les interactions étroites et complexes entre les CTC et les plaquettes pourraient impliquer des variantes moléculaires et des voies de signalisation distinctes et pourraient représenter une stratégie antitumorale prometteuse, particulièrement intéressante pour le traitement de plusieurs cancers.

Interaction des CTC avec les MDSC

MDSCs are a heterogeneous subset of myeloid cells characterized by immunosuppressive properties that also promote metastatic dissemination. Under a standard protocol for isolating human MDSCs, Cassetta et al. found that polymorphonuclear (PMN)-MDSC were significantly expanded among most cancer types except melanoma compared with infection and inflammation184. CTC-MDSC clusters are thought to evade immune surveillance of the T cell response185. Indeed, a decrease in circulating MDSCs was associated with an increase in activated OX40+PD-1- T cells in patients with diffuse large B-cell lymphoma186. Furthermore, Sprouse et al. found that in vitro co-culture of CTCs derived from melanoma and breast cancer patients and PMN-MDSCs enhanced Notch activation in CTCs through direct interaction between Jagged1 (Notch1 ligands) expressed on MDSCs and the Notch1 receptor expressed on CTCs. The increased production of reactive oxygen species production of MDSCs could upregulate Notch1 receptor expression, therefore, promoting CTC proliferation187. The potential mechanisms underlying the interplay between CTCs and MDSCs remains to be determined.

Interaction of CTCs with CAFs

CAFs are one of the most abundant components in the TME and play a prominent role in tumor initiation, angiogenesis, metastasis, and drug resistance188. Mechanistically, CAFs remodel the extracellular matrix structure, which allows tumor cells to invade through the stroma and communicate with cancer cells by secreting growth factors, chemokines, and cytokines189. However, little is known about the interplay between CAFs and CTCs. Duda et al. first demonstrated that CTCs could carry CAFs from the primary tumor to the metastatic site in mouse models of lung cancer metastasis190. These host-derived CAFs directly enhance tumor cell survival and promote the formation of metastasis, while depleting CAFs from lungs significantly reduces the number of macroscopic metastasis and extends survival rate in mice. Moreover, CAFs can protect CTCs from the fluid shear forces during the dissemination process191. In a three-dimensional co-culture model, CAFs were found to induce shear resistance to prostate tumor cells through stable intercellular contact, as well as soluble factors (such as CXCL5, CCL2, and CCL7), which are associated with cell survival, invasion, and EMT. In addition to experimental models, circulating CAFs (identified by FAP and α-SMA co-expression) have been detected in the peripheral blood of patients with metastatic breast, cancer but not in patients in the early stages192, and exhibit excellent precision in metastatic diagnosis (AUC–ROC, 0.975) when isolated using a novel acoustic microstreaming platform1

Applications cliniques des CTC

Cliniquement, les CTC sont désormais utilisés comme biomarqueurs de substitution pour de nombreux cancers solides. De nombreuses études ont été réalisées, principalement sur le cancer du sein, le cancer de la prostate, le cancer du poumon, le cancer du foie, le cancer du pancréas, le cancer gastrique et le mélanome. Bien que les lignes directrices cliniques n'incluent pas l'utilisation clinique des CTC, outre l'inclusion des CTC dans la classification des tumeurs cM0 (c'est-à-dire pas d'études cliniques de métastases manifestes mais la détection de cellules tumorales dans le sang), de nombreuses études ont prédit le grand potentiel des CTC dans les applications cliniques. Dans cette section, nous présenterons principalement le rôle des CTC en tant que biomarqueurs pour le diagnostic, le pronostic et le suivi thérapeutique dans différents cancers (Fig. 4).

Diagnostic précoce du cancer

En tant que méthode non invasive, la détection des CTC est intéressante pour faciliter le diagnostic du cancer. Les études sur les CTC utilisées pour le diagnostic précoce du cancer au cours des trois dernières années sont répertoriées dans le tableau 3. Une lésion tumorale contient déjà plus de 109 cellules tumorales au moment où elles sont détectables chez les patients utilisant les procédures d'imagerie actuelles15, telles que la tomodensitométrie, la résonance magnétique. imagerie et tomographie par émission de positons. Le diagnostic le plus précoce possible des cancers, notamment ceux à évolution rapide, est le meilleur moyen de les vaincre. Des études ont déterminé que les CTC sont corrélés au stade de la tumeur, mais l'utilité clinique des CTC dans la détection du cancer ou même dans le diagnostic précoce du cancer reste un sujet de débat. Les CTC sont considérés comme un marqueur de substitution de l'activité métastatique, mais la question de savoir si la dissémination métastatique des CTC chez les patients se produit au début de la formation de la tumeur reste controversée. Cependant, dans des modèles murins, des métastases à dissémination précoce ont été trouvées dans la carcinogenèse du sein226,227 et du pancréas228,229, ce qui indique que la circulation des CTC est probablement un événement très précoce dans la progression du cancer. Dans l’étude de Barrière et al.230, des CTC ont été détectés chez 41 % des patientes atteintes d’un cancer du sein au stade T1 et chez 47 % des patientes atteintes d’un cancer du sein sans ganglions lymphatiques axillaires, tous deux atteints d’un cancer du sein à un stade précoce. Dans l'étude de Thery et al.231, le taux de positivité des CTC était respectivement de 21 % et 24 % dans les cancers du sein avec ganglions lymphatiques négatifs et positifs. Sur la base de cette hypothèse, les CTC peuvent être détectés plus tôt avant que la tumeur primitive ne soit visible sur les études d'imagerie, tandis que le plus grand défi de l'application des CTC dans le diagnostic précoce du cancer est en effet leur rareté et leur isolement. La sensibilité limitée des méthodes de détection des CTC entrave leur utilisation comme biomarqueur efficace dans le diagnostic précoce du cancer.

Évaluation du pronostic du cancer

La valeur pronostique des CTC a été largement étudiée. CellSearch est le seul système approuvé par la FDA pour la détection des CTC et utilisé en clinique. Sur la base du système CellSearch46,232,233,234,235,236,237,238,239,240,241,242,243,244,245, les CTC représentent un facteur pronostique indépendant. Des études évaluant d'autres systèmes de détection de CTC tels que CanPatol et la puce CTC ont obtenu des résultats similaires. Le dénombrement des CTC est la principale cible de l'investigation, avec une valeur seuil de ≥5 pour la positivité, ce qui indique généralement un pire pronostic. On considère généralement que l’augmentation du nombre de CTC est corrélée à une probabilité plus élevée de métastases et d’agressivité du cancer. Dans une méta-analyse regroupant 2 239 patientes atteintes d'un cancer du sein, incluant 21 études246, le nombre de CTC avant la chimiothérapie néoadjuvante avait un impact négatif et décrémentiel sur la survie des patientes, et les patientes avec un, deux, trois à quatre et cinq CTC ou plus présentaient une FC de décès (IC à 95 %) de 1,09 (0,65 à 1,69), 2,63 (1,42 à 4,54), 3,83 (2,08 à 6,66) et 6,25 (4,34 à 9,09), respectivement. De plus, des niveaux initiaux élevés de CTC étaient associés à une survie inférieure, la présence d'amas de CTC prédisait souvent un mauvais pronostic247,248,249, et l'augmentation du nombre de CTC ou l'incapacité à éliminer les CTC pendant le traitement était également un facteur pronostique d'une pire survie234,250,251. De nombreuses études ont montré que les phénotypes moléculaires des CTC ont une forte valeur pronostique. L'EMT et la souche sont les principaux phénotypes moléculaires des CTC étudiés cliniquement. CTC avec expression de marqueurs liés au mésenchyme252 ou à la souche253 associés à une survie inférieure. L'expression d'autres marqueurs moléculaires, tels que HER246, CD47254, PD-L1254, ont également des implications pronostiques. La plupart des études étudient la valeur pronostique des CTC à un moment donné, tandis que, curieusement, certaines études ont pris en compte la dynamique des CTC. Magbanua et al.237 ont développé un nouveau modèle de mélange latent pour stratifier les groupes présentant des schémas de trajectoire de CTC similaires au cours du traitement, et ils ont découvert que l'analyse des CTC en série peut stratifier davantage les patients de mauvais pronostic en sous-groupes de pronostic distincts. Les changements dynamiques des CTC peuvent agir comme un biomarqueur de pronostic de substitution au cours de la longue progression du cancer. Compte tenu des progrès rapides dans l'accessibilité et le renforcement des technologies de séquençage au niveau cellulaire, nous pouvons nous attendre à ce qu'à l'avenir, les profils génomiques/transcriptionnels des CTC servent de marqueur pronostique exceptionnel, représentant des informations biologiques plus complètes et plus précises. étroitement lié au pronostic. Les études sur les CTC visant à prédire le pronostic au cours des trois dernières années sont résumées dans le tableau 3.

Suivi de la réponse thérapeutique

Dans de nombreux essais cliniques, les CTC ont été utilisés comme biomarqueurs utiles pour surveiller les réponses aux traitements contre le cancer234,255,256,257, soit en combinaison avec des examens d'imagerie, des biomarqueurs sériques, soit seuls. Les chercheurs préfèrent impliquer les CTC dans l’évaluation de l’efficacité thérapeutique, compte tenu de leur sensibilité plus élevée que l’examen par imagerie dans certains cas9. En tant que méthode non invasive, la détection des CTC peut également contribuer à éviter une exposition fréquente aux rayonnements provenant des études d'imagerie lors de l'évaluation de la réponse au traitement. La plupart des études ont montré qu'une diminution ou une clairance du nombre de CTC était associée à une bonne réponse thérapeutique, tandis que l'augmentation du nombre de CTC signifiait le contraire258,259. Les lignes directrices RECIST (Response Evaluation Criteria in Solid Tumors) constituent la norme la plus souvent utilisée pour évaluer la réponse thérapeutique dans les tumeurs solides. Cependant, dans certaines études, les modifications du CTC après le traitement n'étaient pas corrélées aux réponses RECIST chez les patients cancéreux260. En effet, l'évaluation des CTC n'a pas été incluse dans les lignes directrices RECIST. Certaines technologies de mesure des CTC ont été récemment développées pour réaliser le génotypage des CTC, qui peuvent également détecter des mutations génétiques cruciales, telles que ER39, 49, HER239, 49, EGFR261, KRAS262 et TP53263, aidant ainsi les cliniciens dans la personnalisation du traitement et les options de résistance au niveau moment de la progression tumorale. Les études utilisant les CTC pour surveiller la réponse au traitement au cours des trois dernières années sont résumées dans le tableau 3.

Le grand potentiel des CTC dans l’application clinique du diagnostic du cancer est apparu, même si, sur le plan clinique, leur utilisation comme biomarqueur de substitution pour le dépistage du cancer, la surveillance du traitement et la prévision du pronostic est encore limitée. Une fois les métastases apparues, il est généralement difficile d’obtenir des biopsies répétées des lésions métastatiques et les différentes métastases sont hétérogènes, même chez les mêmes patients. Les tests CTC utilisant des échantillons de sang périphérique sont pratiques et peuvent être plus représentatifs des caractéristiques des cellules métastatiques, dérivées de différentes lésions métastatiques chez les patients. Néanmoins, il manque encore des lignes directrices pour l’utilisation clinique des CTC, telles qu’un test standardisé de détection des CTC pour différents cancers, un schéma de diagnostic combiné avec d’autres examens cliniques et des indications sur les moments appropriés pour le prélèvement sanguin.

New insights into the correlations between circulating tumor cells and target organ metastasis

Les métastases attirent de plus en plus l'attention dans le monde entier car elles constituent une cause majeure de mortalité liée au cancer, avec un taux élevé de plus de 90 %.1 Les données statistiques rapportées par Patricia et al.2 indiquent que les taux de survie globaux à 5 ans des patients présentant des métastases , en particulier chez les patients présentant des métastases à distance, étaient significativement inférieurs à ceux des patients diagnostiqués avec des tumeurs localisées. Les métastases sont une maladie systémique complexe qui est non seulement responsable du déclin, voire de la perte totale, de la fonction des organes cibles, mais également de l'augmentation du pouvoir destructeur et de l'impact apportés par les tumeurs dans divers organes, c'est-à-dire des syndromes paranéoplasiques plus graves.3 De plus, il laisse des « mauvaises graines » après le traitement, ce qui entraîne un risque élevé de récidive. Bien que les traitements actuels contre les tumeurs, y compris la chirurgie traditionnelle, la chimioradiothérapie, l'immunothérapie et leurs combinaisons flexibles, aient évidemment prolongé la survie des patients atteints de cancer, les taux de mortalité des patients atteints de cancer avec métastases restent stagnants ou augmentent en raison de l'échec du traitement causé par l'inaccessibilité de la chirurgie. résistance aux médicaments et dormance des cellules cancéreuses métastatiques.4,5 En conséquence, les métastases posent toujours un défi important et il est urgent d’explorer de nouvelles stratégies pour la détection, la prévention et le traitement efficace des métastases.

Les cellules tumorales circulantes (CTC) sont des cellules tumorales excrétées à partir des foyers primaires ou métastatiques dans le sang ou le système lymphatique.6 En 1869, Thomas Ashworth a signalé pour la première fois l'existence de CTC.7 Cependant, en raison des limites des conditions et des techniques expérimentales , ce n'est qu'en 1976 que Nowell a officiellement confirmé la définition des CTC.8 Avec les progrès de la biologie moléculaire, de l'immunomarquage et de la technologie de la biologie moléculaire, la technologie d'isolement et d'enrichissement des CTC a évolué de la méthode initiale basée sur les propriétés physiques des CTC9 à la méthode des billes immunomagnétiques qui se lient spécifiquement aux antigènes de surface (CK/EpCAM+, Nuclear+, CD45−) des CTC10, à la technologie actuelle des puces.11 (Fig. 1) Le développement de la technologie d'isolement des CTC a approfondi la compréhension des CTC, notamment caractérisation plus complète des CTC dynamiquement hétérogènes et exploration plus détaillée de la survie des CTC et des mécanismes de métastases à distance. En outre, les grandes perspectives d’application des CTC dans le diagnostic précoce12,13, l’évaluation du pronostic14,15,16, le traitement de précision17,18 et l’efficacité des médicaments19 ont été constatées. Par exemple, les CTC ont été officiellement inclus dans les lignes directrices cliniques pour le diagnostic et le traitement du cancer du sein20 et du cancer de la prostate.21

En plus des différentes caractéristiques biologiques qui existent déjà dans les cellules cancéreuses primaires elles-mêmes, les CTC subissent une série d'évolutions continues, telles que l'acquisition de caractéristiques mésenchymateuses ou de cellules souches afin de s'adapter à l'environnement changeant au cours du processus allant de l'entrée dans le sang à formant des foyers métastatiques.22,23 Ainsi, les CTC, même les populations parentales, présentent évidemment une hétérogénéité temporelle et spatiale dans divers aspects tels que le phénotype moléculaire, le transcriptome et les caractéristiques cytologiques. L'hypothèse « graine et sol » proposée par Stephen Paget suggère que les métastases tumorales se produisent lorsque les CTC, en tant qu'une des principales sources de « graines » de métastases, ne peuvent coloniser que des microenvironnements d'organes spécifiques avec des environnements de croissance appropriés qui servent de « sol » à métastases, après avoir été capturées par les capillaires par des facteurs mécaniques.24 Cette hypothèse révèle que les métastases des CTC ont un organotropisme évident et que les CTC peuvent avoir des propriétés distinctives conduisant à la genèse de métastases à distance. De plus, pour résister au stress environnemental dans la circulation sanguine et accélérer l’extravasation, certains CTC s’agrègent entre eux ou recrutent des plaquettes, des cellules myéloïdes et des fibroblastes associés au cancer (CAF) pour former des clusters, ce qui facilite grandement la dissémination des CTC et la formation de métastases. 25,26,27,28

Les données cliniques29,30,31,32 ont montré que la quantité et le phénotype moléculaire des CTC étaient étroitement associés au pronostic et à la résistance au traitement. Le taux de détection élevé des CTC laisse présager de mauvais résultats pour les patients atteints de cancer. Il a été prouvé que leur persistance tout au long du processus de traitement est essentielle à la rechute et à l'échec du traitement dans de nombreux types de cancer.33 Par conséquent, éliminer les CTC ou bloquer leur processus métastatique est de la plus haute importance pour les patients atteints d'un cancer qui présentent un risque de métastases ou qui avez une maladie métastasée. Cependant, les CTC, qui dérivent de sous-clones de la tumeur primaire présentant un potentiel métastatique, sont rarement capables de coloniser et de coloniser avec succès l'organe cible en interagissant avec le microenvironnement spécifique des loci secondaires.34,35 Ainsi, une compréhension approfondie des caractéristiques biologiques de Les CTC et l’interaction entre les CTC et le microenvironnement de la circulation et des organes cibles, qui favorisent les métastases spécifiques à un organe, permettront de prédire précocement les métastases et faciliteront les stratégies de traitement clinique.36

L'organotropisme des CTC

Ces dernières années, de nombreux résultats intéressants ont été obtenus dans l'étude des CTC impliqués dans les métastases spécifiques à un organe, qui ont non seulement fourni des données fondamentales pour explorer le mécanisme, mais ont également proposé de nouvelles idées et méthodes aux chercheurs ultérieurs. Metmap est une stratégie représentative et une ressource en ligne qui contient les profils métastatiques de plus de 500 lignées cellulaires provenant de 21 types de tumeurs solides, détaillant le potentiel métastatique de diverses lignées cellulaires cancéreuses et fournissant un modèle pour explorer le mécanisme des métastases.85 Metmap montre que les caractéristiques intrinsèques des cellules tumorales sont des facteurs importants dans la détermination de l'organe métastatique, fournissant la preuve de l'apparition de CTC et de métastases spécifiques à un organe. Cette technique de codage à barres ADN a également été utilisée dans une autre étude qui a révélé le changement des types clonaux entre la tumeur primitive et la tumeur métastatique correspondante à l'aide d'un modèle de xénogreffe dérivé du patient86. Ces résultats offrent la possibilité de prédire l'apparition de métastases en fonction des caractéristiques de CTC. Comparé au séquençage traditionnel du transcriptome, Flura-seq, une technologie de séquençage in situ, présente un plus grand potentiel d'application dans l'étude de l'organotropisme des métastases en raison de sa sensibilité élevée et de son efficacité dans la détection des changements dans les molécules typiques qui dépendent des changements dans le microenvironnement. 87 Selon les données Flura-seq, le développement de métastases pulmonaires à un stade précoce dans le cancer du sein est lié à un stress oxydatif accru et à une activité anti-apoptose accrue dans les CTC.87 En outre, une étude à haut débit utilisant le séquençage unicellulaire a révélé le différenciation et caractéristiques spécifiques de l'expression génique des CTC liées aux métastases, et démontré un modèle hiérarchique pour les métastases.88 En termes d'expérimentation animale, une méthode de criblage in vivo à haut débit chez la souris a identifié les régulateurs des CTC associés aux métastases.89 Ensemble, ces outils de recherche avancés offrent plus de chances de comprendre pleinement l’organotropisme des CTC lors des métastases et de concevoir des thérapies anticancéreuses plus efficaces.

Il est évident que les métastases ont des caractéristiques spécifiques à certains organes, par exemple les métastases osseuses dans le cancer de la prostate90 et les métastases hépatiques dans le cancer du pancréas91 et le mélanome uvéal92. Différents sous-types d’une même tumeur présentent différentes préférences de site métastatique. Par exemple, les carcinomes canalaires invasifs du sein présentent un risque plus élevé de métastases pulmonaires, hépatiques et osseuses, tandis que le carcinome lobulaire invasif présente une tendance à métastaser en entérocoélie.93 En outre, le cancer du sein luminal avec positivité ER et PR présente un taux plus élevé de métastases osseuses, et le cancer du sein luminal avec HER2 positif a une préférence pour les métastases cérébrales.94 Les caractéristiques anatomiques des tissus localisés dans la tumeur primaire et des organes métastatiques distants peuvent dans une certaine mesure expliquer l'organotropisme de certaines tumeurs, mais des études récentes sur les interactions complexes entre les CTC et leurs les organes cibles métastatiques correspondants préfèrent montrer que certaines molécules de signalisation importantes pourraient jouer un rôle vital dans le processus d'organotropisme.95,96 (Fig. 3) (Tableau 1).

Métastases d'organes à distance

Métastases cérébrales

Le cerveau, qui dispose d'un apport sanguin adéquat, est un site courant de métastases tumorales, les cinq principales tumeurs primaires étant le cancer du poumon, le carcinome du sein, le mélanome, le cancer du rein et l'adénocarcinome colorectal.97 Le microenvironnement cérébral impose des exigences plus strictes et plus distinctes. pour les cellules tumorales invasives en raison de ses types de cellules uniques, de ses structures anatomiques, de ses contraintes métaboliques et de son environnement immunitaire.98 Les CTC impliqués dans les métastases cérébrales acquièrent toujours des propriétés moléculaires uniques grâce à une évolution continue sous la pression de l'environnement. Premièrement, les CCSC, avec un potentiel tumorigène et métastatique plus fort99, possèdent une supériorité particulière en termes de métastases cérébrales. Sihto et coll. ont confirmé que les tumeurs du sein dont le premier emplacement métastatique était le cerveau partageaient généralement les caractéristiques des cellules souches neurales qui montraient l'expression de la nestine et du CD133 et pourraient être plus adaptées au microenvironnement cérébral pour initier des métastases cérébrales.100 De même, un sous-ensemble de tumeurs du sein triple négatives La lignée cellulaire GI-101 du cancer (TNBC) avec une expression élevée de CD133 et CD44 s'est avérée avoir un plus grand potentiel de formation de métastases cérébrales.101 La surexpression de l'isoforme variante CD44, CD44v6, dans les CTC est associée à des métastases cérébrales du cancer du poumon à petites cellules. , ce qui peut renforcer le caractère invasif des cellules en activant le processus EMT et en favorisant ainsi les métastases.102 De plus, Zhang et al.103 ont identifié une caractéristique potentielle des métastases cérébrales du cancer du sein dans laquelle les EpCAM-CTC surexpriment des marqueurs sélectionnés par les métastases cérébrales (HER2, EGFR, HPSE et Notch1) et ont démontré que ces CTC étaient effectivement très invasives et capables de générer des métastases cérébrales chez la souris nue. En outre, RAC1 est également fortement associé aux métastases cérébrales de l'adénocarcinome du poumon (LUAD), principalement en facilitant la dégradation de la MEC médiée par les invadopodes et en affectant la réorganisation du cytosquelette d'actine, qui peut réguler la motilité des CTC.104,105 Pour réussir à survivre dans la circulation ou s'adaptent au microenvironnement cérébral, les CTC subissent également une série de mutations génétiques cytoprotectrices adaptatives et une reprogrammation métabolique adaptative. Les CTC dans le microenvironnement des métastases cérébrales présentent des niveaux élevés de glycolyse, une oxydation accrue des acides gras et une voie accrue du pentose phosphate.106 Ces changements sont nécessaires pour répondre à la demande énergétique élevée requise pour soutenir la croissance et le développement soutenus des CTC dans le microenvironnement des métastases cérébrales. .107,108 Simultanément, la régulation positive de la protéine kinase activée par l'AMP (AMPK) améliore la voie de la chaîne respiratoire mitochondriale pour produire de l'énergie et activer les mécanismes de défense antioxydants, maintenant ainsi une concentration intracellulaire élevée d'ATP.109 En raison de l'amélioration de la voie du pentose phosphate entraînant une production plus élevée de NADPH. , parallèlement à une fonctionnalité accrue de la glutathion réductase, les CTC possédant une propension aux métastases cérébrales maintiennent des niveaux élevés de glutathion.106 Cette élévation améliore efficacement leurs défenses antioxydantes, prévenant ainsi le stress oxydatif. De plus, une mutation et une activation de Nrf2 ont été trouvées dans des CTC présentant des métastases cérébrales de cancer du poumon, ce qui était étroitement lié au mauvais pronostic des patients.110 Nrf2 est un facteur de transcription qui se déplace vers le noyau en cas de stress et se lie aux éléments de réponse antioxydants (ARE ), et détermine l'expression de gènes antioxydants.111 De plus, la signature génétique RPL/RPS dans les CTC est associée aux métastases cérébrales du mélanome.112 Cette signature génétique est associée à la production de ribosomes, à la traduction et au métabolisme des CTC, à la prolifération cellulaire des CTC et à la tumeur. progression.113

La pénétration de la barrière hémato-encéphalique (BBB) est une étape importante pour la dissémination du CTC dans le cerveau qui implique des médiateurs d'extravasation à travers des capillaires non fenestrés complétés par des amplificateurs spécifiques du passage de la BBB (Fig. 4a). Avant l’arrivée des CTC, les EV dérivés des sous-lignées cancéreuses qui métastasaient dans le cerveau pouvaient voyager exclusivement vers le cerveau et être absorbés par les cellules endothéliales vasculaires, créant ainsi un milieu favorable pour que les CTC traversent efficacement la BHE.115 Ces tumeurs Il a été confirmé que les véhicules électriques dérivés réveillaient les DTC dormants ou facilitaient l'hyperperméabilité microvasculaire. Par exemple, après transfert dans les cellules endothéliales, miR-105 dans les EV provenant de cellules métastatiques du cancer du sein diminue les jonctions étroites entre les cellules et affaiblit la fonction barrière des monocouches endothéliales en ciblant la zonula occludens 1 (ZO-1), ce qui augmente la perméabilité vasculaire et facilite la pénétration du BBB par les CTC.116 Bos et al. identifié plusieurs médiateurs possibles qui peuvent pousser les CTC à traverser la BBB et à coloniser le cerveau : la cyclooxygénase COX2 (également connue sous le nom de PTGS2), le ligand de l'EGFR HBEGF et la 2,6-aldoltransférase ST6GALNAC5. La COX2 et l'HBEGF sont impliquées dans l'infiltration cérébrale, affectant l'accessibilité des capillaires non fenêtrés et favorisant l'extravasation des CTC dans le cerveau.114 De plus, une augmentation de la COX2 dans les CTC du TNBC active la métalloprotéinase 1 (MMP-1), brisant les connexions des cellules endothéliales et aidant les CTC à traversant la BBB.117 Dans le cancer du sein, ST6GALNAC5 semble être un médiateur spécifique de la transmigration des CTC dans le cerveau, et une expression élevée de ST6GALNAC5 améliore l'adhésion des CTC aux cellules endothéliales cérébrales et augmente la perméabilité de la BBB.114,118 Klotz et al.15 ont montré que la sémaphorine 4D (SEMA4D) était également liée à l'apparition de métastases cérébrales, probablement parce qu'elle médie la capacité des CTC à migrer à travers la BHE. L'interaction de SEMA4D et de PlexinB1 active la voie Rho pour favoriser la transition des cellules tumorales vers un phénotype proangiogénique.119

Une fois que les CTC pénètrent dans le cerveau, les cellules résidentes du microenvironnement métastatique cérébral sont activées pour résister à la dissémination des CTC. Par exemple, les astrocytes modifient le microenvironnement cérébral en sécrétant des activateurs du plasminogène (AP) à sérine protéase (Fig. 4a). Les AP transforment le zymogène plasminogène en plasmine, ce qui limite la survie des cellules tumorales en favorisant la destruction des cellules cancéreuses médiée par Fas et en supprimant l'inactivation de la cooptation vasculaire médiée par la molécule d'orientation des axones (L1CAM).120 Pour survivre dans le cerveau, les CTC produisent des niveaux élevés de serpines anti-PA, y compris la neuroserpine et la serpine B2, pour protéger contre les effets des AP.121 De plus, MYC, un cofacteur de SEMA4D, est un régulateur crucial de l'adaptation du DTC au microenvironnement cérébral activé.122 Via une régulation positive directe de la glutathion peroxydase 1 (GPX1), MYC atténue le stress oxydatif et aide les CTC colonisateurs à échapper à la destruction par les microglies activées dans le microenvironnement cérébral.15 Il est intéressant de noter que certaines découvertes suggèrent que les astrocytes sont toujours détournés par les cellules tumorales pour soutenir la croissance métastatique.123 Par exemple, le cerveau les cellules cancéreuses métastatiques peuvent exprimer la protocadhérine 7 (PCDH7) pour favoriser l'assemblage des canaux carcinomes-astrocytaires et transférer le cGAMP aux astrocytes via ces canaux.124 Le cGAMP excite les astrocytes pour qu'ils expriment et sécrétent des cytokines inflammatoires telles que l'interféron-α (IFN-α) et le facteur de nécrose tumorale (TNF), qui active les voies STAT1 et NF-κB dans les cellules cancéreuses métastatiques du cerveau en tant que signaux paracrines pour soutenir la croissance tumorale. Curieusement, les véhicules électriques dérivés du stroma peuvent également être intégrés par les CTC métastatiques cérébrales et réguler leur expression génétique pour favoriser les métastases cérébrales. Par exemple, Zhang et al.125 ont découvert que le miR-19a ciblant le PTEN dans les véhicules électriques dérivés des astrocytes était absorbé par les CTC métastatiques du cerveau et régulait négativement l'expression du PTEN dans les cellules, ce qui contribuait au recrutement de cellules suppressives dérivées des myéloïdes (MDSC). via l'activation du facteur nucléaire-κB (NF-κB) et la régulation positive du ligand CC-chimiokine 2 (CCL2).

Lung metastasis

Le poumon est un autre site privilégié pour les métastases de multiples tumeurs malignes, telles que le cancer du sein et du côlon et le mélanome. Outre l'apport sanguin important qui circule vers les poumons, permettant aux CTC de métastaser facilement dans la circulation sanguine jusqu'aux poumons, il existe également une variété de mécanismes moléculaires différents impliqués dans la génération de tumeurs pulmonaires secondaires (Fig. 4b). Les tumeurs primaires reprogramment systémiquement le microenvironnement pulmonaire par la sécrétion précoce de divers TDSF, et les EV excrétés se sont révélés nécessaires à la colonisation et à la croissance des DTC dans les poumons.126,127 Après mobilisation et recrutement dans les poumons prémétastatiques par les TDSF, les BMDC exprimant le facteur de croissance endothélial vasculaire le récepteur 1 (VEGFR1) et le VLA-4 (intégrine α4β1) interagissent avec la fibronectine hautement exprimée pour médier l'adhésion des BMDC en tant que cluster prémétastatique et pour améliorer l'expression de la MMP-9.128 Ensuite, la MMP-9 modifie le microenvironnement et améliore l'expression de SDF-1, qui crée un gradient de chimiokine pour attirer les CTC exprimant CXCR4 à incorporer dans la niche. Les gradients de la chimiokine CCL2 existant dans le PMN peuvent recruter des monocytes inflammatoires positifs au récepteur de chimiokine CC 2 (CCR2) pour favoriser la survie des cellules tumorales en produisant le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF).129 En plus d'agir directement sur les BMDC, certains TDSF peuvent stimulent également l’expression d’agents chimioattractants (tels que S100A8 et S100A9), qui provoquent l’accumulation d’un grand nombre de cellules myéloïdes dans le poumon prémétastatique en induisant la cascade de signalisation sérique amyloïde A3-TLR4-NF-κB.130 Erler JT et al.131 ont découvert que les cellules hypoxiques des tumeurs primaires du sein sécrétaient de la lysyl oxydase, qui réticulait le collagène IV dans les poumons, recrutant des cellules myéloïdes pour soutenir la colonisation métastatique. Outre les facteurs dérivés de la tumeur, d'autres facteurs participent également à la reprogrammation du microenvironnement pulmonaire et favorisent la croissance métastatique.132 Par exemple, l'inflammation pulmonaire médiée par les lipopolysaccharides (LPS) permet le recrutement de neutrophiles dérivés de la moelle osseuse qui libèrent les protéases Ser élastase et cathepsine G pour détruire protéolytiquement le facteur antitumorigène thrombospondine-1 (Tsp-1). L'inflammation dans les poumons peut également réveiller les DTC dormants grâce à l'activation du programme EMT induit par ZEB1.133 Le facteur de croissance transformant actif β1 (TGF-β1) et la périostine dérivée des cellules endothéliales sont les facteurs favorisant la tumeur qui permettent aux DTC d'échapper au cancer. dormance et étincelle de croissance micrométastatique.134

De nouvelles preuves impliquent également la contribution des exosomes qui peuvent directement réguler ou délivrer des molécules sous forme de vésicules pour faciliter les métastases spécifiques à un organe. Par exemple, miR-105 délivré par les exosomes du cancer du sein brise les barrières endothéliales vasculaires dans les monocouches endothéliales, facilitant ainsi la capacité des CTC à franchir les barrières vasculaires dans le parenchyme pulmonaire en dégradant la protéine de jonction serrée ZO-1.116. Dans les microenvironnements pulmonaires riches en laminine, les intégrines Les α6β4 et α6β1 dans les exosomes dérivés du cancer sont préférentiellement absorbés par les fibroblastes et les cellules épithéliales résidant dans les poumons et régulent positivement l'expression d'un facteur favorisant les métastases, S100A4, via un mécanisme impliquant Src, Akt et NFAT.93,135,136. Il a été rapporté que Le miR-122 dérivé de cellules cancéreuses augmente la disponibilité des nutriments dans le PMN pulmonaire en régulant négativement l'enzyme glycolytique pyruvate kinase afin de supprimer l'absorption du glucose par les cellules de niche .

Le profil moléculaire spécifique des CTC détermine la plasticité et l’adaptation cellulaires, qui reflètent le potentiel tumorigène des CTC dans le poumon. La régulation positive de la désaturase des acides gras (FADS3) dans les CTC du cancer du sein peut améliorer la fluidité de la membrane cellulaire, ce qui favorise la propagation des CTC ou des amas de CTC individuels dans les vaisseaux sanguins et la colonisation des poumons.138 Les CTC exprimant les récepteurs LT (BLT2 et CysLT2) possèdent une tumorigénicité intrinsèquement plus élevée qui est renforcée par les leucotriènes sécrétés par les neutrophiles CD11b+Ly6G+ dans les PMN pulmonaires.139 Dans une étude sur le TNBC, l'expression de la molécule d'adhésion cellulaire intercellulaire-1 (ICAM-1), qui contribue à la médiation des interactions homophiles, s'est avérée piloter la formation de clusters de CTC. et conduire à des métastases pulmonaires.140 L'expression aberrante de la molécule d'adhésion des cellules vasculaires-1 (VCAM-1) dans les DTC du cancer du sein active la voie VCAM-1-Ezrin-PI3K/Akt, qui offre un avantage de survie pour les DTC dans les cellules riches en leucocytes. microenvironnements pulmonaires.141 Les DTC pourraient également induire l’expression stromale pulmonaire de la périostine et de la ténascine C, qui peuvent activer la signalisation Wnt et Notch, nécessaires au maintien des cellules souches cancéreuses.142,143

Métastases hépatiques

En raison de l'accessibilité des sinusoïdes capillaires hépatiques et des caractéristiques uniques de la circulation mésentérique, le foie est considéré comme le site métastatique le plus courant du cancer colorectal (CCR) et un site métastatique courant du cancer du poumon, du cancer gastrique et du cancer du pancréas144,145,146,147 (Fig. .4c). Les types de CTC déterminent si des métastases intrahépatiques ou extrahépatiques se produiront.148 Les CTC hybrides comportant à la fois des marqueurs épithéliaux et mésenchymateux interviennent principalement dans l’apparition de métastases intrahépatiques, tandis que les CTC mésenchymateuses sont plus susceptibles de conduire à l’apparition de métastases extrahépatiques.149 Les propriétés moléculaires des CTC pourraient également impliquer leur association avec des métastases hépatiques. Zhang et coll. ont démontré que la lignée cellulaire du cancer du poumon A549 avait une préférence évidente pour les métastases hépatiques lorsqu'elle exprimait un niveau élevé de CD133.150 Wu et al. ont montré que les CTC CRC exprimant CD110, le récepteur de liaison à la thrombopoïétine (TPO), étaient modulés par le catabolisme de la lysine médié par la TPO et la reprogrammation de la TPO et présentaient donc une préférence significative pour le foie.151 Le catabolisme de la lysine contribue à l'auto-renouvellement des CTC et améliore la capacité antioxydante des CTC, qui contribue à la survie et à la colonisation réussie des CTC dans le foie. Dans les métastases hépatiques du cancer colorectal, les CTC expriment des métabolites qui diffèrent de ceux des cellules tumorales parentales. Ces métabolites sont associés aux voies du pool de carbone, notamment le folate, la biosynthèse du folate et le métabolisme de l'histidine.152 Notamment, la biosynthèse du folate joue un rôle central dans le transport du carbone unique, avec une expression accrue de MTHFD2, contribuant à l'élimination des espèces réactives de l'oxygène (ROS) intracellulaires. 153 De plus, les CTC ont la capacité de produire de la sérine grâce à la régulation positive de trois enzymes cruciales dans la voie de synthèse de la sérine (SSP) : PHGDH, PSAT1 et PSPH.154,155 Cette augmentation de l’approvisionnement en unités de carbone uniques facilite une prolifération rapide.152 Avant l’arrivée des CTC, les EV dérivés de tumeurs libérés dans la circulation agissent sur les cellules résidant dans le foie, telles que les cellules de Kupffer et les cellules étoilées hépatiques, et régulent leur expression génétique pour induire la formation de PMN hépatiques.156 Le facteur inhibiteur de la migration des macrophages (MIF) est fortement exprimé dans les exosomes dérivés des cellules d'adénocarcinome canalaire pancréatique et est sélectivement absorbé par les cellules de Kupffer pour induire les cellules à sécréter du TGF-β, ce qui amène les cellules étoilées hépatiques à produire un excès de fibronectine.157 Ensuite, les dépôts de fibronectine favorisent les macrophages dérivés de la moelle osseuse et l'agrégation des neutrophiles dans le foie, qui joue un rôle crucial dans la formation des PMN hépatiques. Dans les microenvironnements hépatiques riches en fibronectine, l’intégrine αvβ5 dans les exosomes à tropisme hépatique dérivés du cancer du pancréas peut également stimuler les cellules de Kupffer à exprimer les pro-inflammatoires S100A8 et S100P, qui déclenchent la formation de PMN dans le foie en recrutant des MDSC.136,158 Une autre étude159 a montré que le miR-135a exosomal -5p a été libéré dans la circulation sanguine à partir de lésions primaires du CCR sous l'induction d'un microenvironnement hypoxique et a été préférentiellement phagocyté par les cellules de Kupffer. Par la suite, miR-135a-5p a initié l'activation de l'axe LATS2-YAP1/TEAD1-MMP-7 pour favoriser les métastases hépatiques du CCR en inhibant l'activation médiée par CD30 des cellules CD4+T et en améliorant l'adhésion du CRC CTC. Selon Xie et al.146, le complexe CD44v6/C1QBP délivré par l’exosome du cancer du pancréas a activé le facteur de croissance analogue à l’insuline 1 (IGF-1) après incorporation par les cellules étoilées hépatiques, ce qui a initié l’activation des cellules étoilées hépatiques et facilité la fibrose hépatique. Outre la formation de PMN hépatiques induite par les exosomes d'origine tumorale, l'inflammation systémique induite par les lipopolysaccharides améliore également l'adhésion des neutrophiles et des CTC, qui est médiée par les interactions sélectine-ligand sélectine, augmentant ainsi la rétention des CTC pulmonaires dans les sinusoïdes hépatiques.160

En plus de la formation d’un microenvironnement pro-inflammatoire, les EV fonctionnent également en favorisant l’EMT et en induisant un remodelage vasculaire. En raison du double apport sanguin et du gradient de pression artérielle sinusoïdale beaucoup plus faible, la transmission hématogène est une voie majeure de métastases hépatiques.79 Lorsqu'ils circulent dans la circulation, certains CTC seront piégés dans la microvascularisation hépatique et s'extravaseront dans le parenchyme hépatique grâce à la participation de mécanismes multiples.161 Par exemple, miR-122-5p enrichi sélectivement en EV provenant du cancer du poumon avec une expression extrêmement faible dans d'autres tissus et tumeurs s'est avéré être spécifiquement internalisé par les cellules épithéliales hépatiques et faciliter la migration et l'EMT des cellules épithéliales hépatiques vers bénéficier de l'extravasation des CTC dans le foie.162 Zeng et al.163 ont révélé que l'absorption de miR-25-3p dérivée du CRC par les cellules endothéliales sinusoïdales du foie régulait négativement ZO-1, occludine et claudine-5 et régulait positivement VEGFR2 en supprimant les facteurs de transcription. Facteur 4 de type Krüppel (KLF4) et KLF2 dans les cellules endothéliales, améliorant ainsi la perméabilité vasculaire et l'angiogenèse. De même, miR-638, miR-663a, miR-3648, miR-4258 et miR-103 dans les exosomes dérivés de cellules de carcinome hépatocellulaire métastatique hautement intrahépatique (CHC) peuvent également réguler négativement l'expression endothéliale des protéines de jonction endothéliale, telles que ZO- 1, VE-cadhérine et p120-caténine, qui améliorent la perméabilité vasculaire.164,165 Takano et al. ont montré que les exosomes dérivés du CRC délivraient miR-203 dans les monocytes et que miR-203 pouvait induire la polarisation des macrophages en macrophages associés aux tumeurs M2 (TAM), qui exercent des fonctions prométastatiques.166 Ils ont également observé la tendance de miR-203- des CTC CRC transfectés pour métastaser dans le foie dans un modèle de xénogreffe. Les cellules iNKT17 résidant dans les tissus produisent de l'IL-22, qui induit l'expression endothéliale de l'aminopeptidase N pour faciliter la perméabilité endothéliale et ainsi l'extravasation des cellules cancéreuses dans les métastases hépatiques.167

Métastases osseuses

Les os sont l’un des organes cibles les plus courants des métastases du cancer, comme les cancers du sein, de la prostate et de la thyroïde, qui ont tendance à se propager aux os. L’environnement des sinusoïdes de la moelle osseuse est probablement plus propice à la colonisation par les CTC que celui de tout autre type de capillaires.121 Les cellules cancéreuses se disséminant dans les os peuvent stimuler l’activité des cellules osseuses locales et perturber l’homéostasie osseuse normale maintenue par les ostéoclastes et les ostéoblastes, ce qui favorise la entraînant la destruction osseuse et la croissance métastatique.168 La capacité à finalement stimuler la résorption osseuse induite par les ostéoclastes dérivés de monocytes/macrophages et à augmenter la formation osseuse médiée par les ostéoblastes est essentielle à la progression tumorale et constitue l'étape la plus critique des métastases osseuses169 (Fig. 4d). Les métastases osseuses du cancer du sein sont toujours lytiques avec une perte osseuse importante et environ 25 % des cas impliquent des lésions ostéoblastiques.170 Les métastases osseuses du cancer de la prostate s'accompagnent généralement d'un recrutement d'ostéocytes et d'une augmentation de la phosphatase alcaline et de l'ostéocalcine, dans lesquelles l'activité des ostéoblastes stimule la formation osseuse adjacente à la tumeur métastatique.169 Une fois qu'une métastase manifeste se produit, les CTC modifient non seulement leur profil d'expression moléculaire, mais également le microenvironnement de l'organe cible en faveur de leur colonisation et de leur survie. Le processus par lequel les CTC de la prostate envahissent les os conforte cette perspective.171 Les métastases osseuses perturbent l'équilibre de l'ostéogenèse et de l'ostéoclase, renforçant l'activité ostéoblastique. Les CTC présentent un ostéomimétisme, acquérant les caractéristiques des cellules osseuses après avoir traversé la barrière vasculaire et pénétré dans la moelle osseuse.93,172 Par la suite, plusieurs protéines, dont l'ostéopontine (OPN), le peptide lié à l'hormone parathyroïdienne (PTHrP) et le HPSE, ainsi que des cytokines, telles que l'IL- 1, l'IL-6 et la prostaglandine E2 (PGE2), dérivées des CTC, sont libérées pour augmenter la production d'ostéoclastes et favoriser le renouvellement osseux.173,174 De plus, la dégradation et la résorption osseuse induites par les ostéoclastes provoquent la libération de facteurs de croissance liés à la tumeur, notamment l'IGF. -1, le facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF) et le TGF-β.175 Ces effets fournissent un espace et un sol fertile pour la croissance tumorale.93,176 À mesure que la tumeur se développe, davantage de facteurs dérivés de la tumeur détruisent l'os, formant un cercle vicieux93,173. (Fig. 4d).

Ce cercle vicieux implique l’action conjointe des CTC, des cellules résidentes des PMN osseux et de leurs facteurs sécrétés. Des facteurs dérivés de la tumeur, tels que PTHrP, Dickkopf-1 (DKK-1), IL-8, TNF, TGF-β et HPSE, peuvent activer la maturation des ostéoclastes et favoriser la résorption osseuse par l'activateur du récepteur du ligand NF-κB (RANKL) -mécanismes dépendants et indépendants de RANKL. DKK-1, un inhibiteur de la signalisation Wnt sécrété par les cellules cancéreuses du sein, provoque la métastase préférentielle des CTC dans les os plutôt que dans les poumons. Yue et al.177 ont révélé que RSPO2 et RANKL régulaient positivement l'expression de la protéine sécrétoire DKK-1 en se liant aux récepteurs LGR4 à la surface des cellules cancéreuses du sein et en activant la voie de signalisation β-Caténine/Gαq. Après être entré dans le microenvironnement osseux, DKK-1 recrute des cellules précurseurs d'ostéoclastes et forme un PMN adapté à la survie des CTC afin de favoriser les métastases osseuses du cancer du sein en limitant la signalisation Wnt non classique impliquée dans Wnt/PCP-RAC1-JNK et Wnt/Ca2C. -Voies de signalisation CaMKII-NF-κB.178 La résorption osseuse conduit à la sécrétion de divers facteurs liés à la tumeur, notamment les FGF, les IGF, les VEGF, l'endothéline 1, les facteurs de la voie de signalisation Wnt et les protéines morphogénétiques osseuses (BMP), qui accélèrent le renouvellement de la matrice osseuse et éventuellement provoquer le remplacement de la moelle osseuse121 (Fig. 4d). Zhang et al.179 ont montré dans un modèle de métastases osseuses du cancer du sein que le TGF-β agit comme un facteur de survie cellulaire pour favoriser la colonisation du CTC dans le microenvironnement osseux d'une manière médiée par la voie Src. Yoneda et al.180 ont prouvé que le TGF-β inhibe spécifiquement la croissance des cellules séparées des tumeurs métastatiques cérébrales in vitro, mais qu'il n'inhibe pas la croissance des cellules prélevées sur les tumeurs métastatiques osseuses. L'IGF-1 s'est avéré avoir un effet favorisant la croissance uniquement sur les CTC qui métastasaient préférentiellement dans les os et non sur les cellules provenant de métastases cérébrales ou de tumeurs primaires. Le récepteur IGF-1 (IGF-1R) est plus phosphorylé dans les CTC provenant de métastases osseuses en réponse à la stimulation de l'IGF-1 que dans les CTC provenant de métastases cérébrales.180

Gay et Felding-Habermann181 ont décrit chaque étape de la formation des métastases osseuses à laquelle participent les plaquettes, notamment la survie dans le sang, le passage à travers la barrière vasculaire et l'adaptation au microenvironnement métastatique. Les plaquettes libèrent toutes sortes de cytokines ou interagissent avec la surface des CTC pour protéger les CTC de la réponse immunitaire et les aider à adhérer aux cellules endothéliales des vaisseaux et à envahir les vaisseaux pour finalement coloniser les sites métastatiques secondaires.181 Après avoir pénétré dans la circulation sanguine, les plaquettes peuvent rapidement recouvrir les CTC et les altérer. la fonction des cellules NK pour empêcher les cellules NK de reconnaître et de lyser les CTC en libérant du TGF-β et du PDGF.182 Carvalho et al.183 ont découvert que la surexpression du PDGFR-α, un sous-type de ligand du PDGF, provoquait la transformation des CTC du cancer du sein en un phénotype agressif et acquiert le potentiel de métastaser, en particulier lorsqu'il est coexprimé avec Bcl-2. Leblanc et al.184 ont confirmé que les CTC induisent l'activation et l'agrégation plaquettaires, conduisant à la sécrétion d'autotaxine (ATX). ATX interagit directement avec l'intégrine αvβ3 pour favoriser la colonisation précoce des os dans le cancer du sein (Fig. 4d). Ce processus dépend de l'acide lysophosphatidique.184 Il a été identifié que les mégacaryocytes, à l'origine des plaquettes, sont augmentés dans la moelle osseuse lorsque des métastases osseuses surviennent dans le cancer du sein. Des recherches plus poussées ont montré que les mégacaryocytes pourraient également affecter l’extravasation des CTC.185

De plus, Nguyen et al.186 ont suggéré que la spécificité d'organe des métastases formées par les CTC pourrait dépendre des pressions sélectives du microenvironnement de l'organe correspondant. Ces pressions peuvent conduire les CTC capturés à développer la capacité de métastaser. La récidive tumorale après une période de latence prolongée est plus susceptible de se produire dans l'organe où la métastase s'est produite en dernier lieu, en particulier dans le cancer du sein et de la prostate, ce qui conforte l'idée ci-dessus.186 Sun et al.187 (2005) ont démontré que SDF-1/CXCR4 est impliqué. dans la localisation des tumeurs de la moelle osseuse dans le cancer de la prostate et que l'activation de SDF-1/CXCR4 favorise l'établissement de métastases osseuses. Il a été rapporté que SDF-1 médiait l'adhésion entre les cellules endothéliales de la moelle osseuse et les CTC dans le cancer de la prostate. Produit par les CTC, le SDF-1 pourrait aider à établir un système migratoire qui amènerait les CTC à se localiser parmi les cellules endothéliales et les ostéoblastes qui produisent le SDF-1 dans la moelle osseuse, et les chimiokines pourraient directement stimuler la prolifération des CTC.188 CXCR4 pourrait non seulement être responsable pour l'invasion, mais peut également être critique pour la croissance des micrométastases dans certains cancers.187 Wu et al.189 ont révélé que la protéine sécrétoire régulée par ER (SCUBE2) contribue au tropisme osseux du cancer du sein luminal en modulant la différenciation des ostéoblastes et les ostéoblastes immunosuppresseurs. niches. Autocrine SCUBE2 induit les cellules tumorales à libérer du SHH ancré dans la membrane, ce qui entraîne l'activation de la signalisation Hedgehog et la différenciation des cellules ostéogéniques. Il a également été constaté que les CTC tendant vers les métastases osseuses expriment un niveau plus élevé de facteur trèfle 3 (TFF3) que les métastases ganglionnaires ou les tumeurs primaires.190

Métastases ganglionnaires

Les métastases ganglionnaires sont un facteur important dans la stadification des tumeurs malignes et, dans de nombreux cas, les ganglions lymphatiques (LN) sont les premiers organes à métastaser. Il a été démontré dans plusieurs études191 que la plupart des types de carcinomes, en particulier le cancer du sein, le cancer colorectal et le mélanome, métastasent presque invariablement en LN régionales. Bien que riche en divers types de cellules immunitaires intrinsèquement hostiles aux cellules extrinsèques, le microenvironnement endogène LN est capable de favoriser la survie et même la croissance métastatique des tumeurs, à l'exception de certaines tumeurs pouvant provoquer des réponses immunologiques, telles que le mélanome et le carcinome rénal. 191 192 Il a été constaté que le mélanome induisait des réponses cytotoxiques spécifiques à la tumeur des lymphocytes T CD8+ lors de l'injection directe dans les LN, entraînant un rejet de la tumeur.193 Avant la métastase du LN, les CTC, en plus de préparer des PMN appropriés, induisent un microenvironnement immunosuppresseur dans les ganglions lymphatiques qui joue un rôle essentiel dans le maintien de la croissance tumorale et des métastases. Les ganglions lymphatiques drainants (dLN) primaires extra-lymphoïdes induits par une tumeur sont dans un état d'immunosuppression. Par exemple, le VEGF dérivé d'une tumeur induit un milieu inflammatoire chronique médié par Th2 chez les patients atteints de mélanome métastatique.194 De plus, le VEGF-C protège les mélanomes exprimant un antigène étranger ovalbumine (OVA) contre l'immunité antitumorale préexistante et contribue à augmenter les taux d'apoptose et à réduire le taux d'apoptose. activité cytotoxique des lymphocytes T CD8-positifs spécifiques à l'OVA.195 Dans le microenvironnement de la tumeur ovarienne murine, la PGE2 et le TGF-β dérivés de la tumeur restreignent l'amorçage des lymphocytes T dans les dLN en induisant l'immunosuppression des cellules dendritiques (DC).196 Par exemple, Des cellules T régulatrices s'accumulant dans les ganglions lymphatiques drainant les tumeurs (TDLN) ont été trouvées dans un modèle murin inductible de patientes atteintes de mélanogenèse et de cancer du sein.197,198 Enfin, la fonction des cellules B subit un changement dépendant de la tumeur dans les TDLN pour favoriser les métastases du LN. Ce changement pourrait être initié par les EV véhiculés par la lymphe et permettre aux lymphocytes B de présenter un phénotype régulateur capable de générer des cytokines immunosuppressives (IL-10 et TGF-β) et de convertir les lymphocytes T auxiliaires en lymphocytes T régulateurs.199

Dans le cancer du sein, la sécrétion de VEGF-A/C peut activer la lymphangiogenèse LN et induire l'expansion du réseau lymphatique.200,201,202 Il a également été démontré que le VEGF-C améliore le flux interstitiel dans le stroma tumoral, ce qui contribue à l'activation des fibroblastes, au renforcement de la matrice et à l'amélioration du flux lymphatique. le biais des gradients de chimiokines, créant des conditions favorables à la survie des CTC et favorisant ainsi les métastases.195,203 La lymphangiogenèse est également associée aux neutrophiles associés aux tumeurs (TAN). Les cellules tumorales sécrètent CXCL1 et CXCL8 pour recruter des neutrophiles, activer les voies ERK et JNK dans les neutrophiles et exprimer VEGF-A et MMP-9, conduisant à des métastases LN.204

La surexpression de gènes et de facteurs spécifiques exprimés ou sécrétés par les CTC peut contrôler les métastases LN et joue un rôle central dans l'organotropisme des métastases tumorales. Dans les cancers du col de l’utérus205 et du sein206, les CTC présentant un phénotype mésenchymateux ont tendance à métastaser dans les ganglions lymphatiques, notamment ceux exprimant VIM, uPAR et CXCR4. (Fig. 5) En effet, les CTC présentant un phénotype mésenchymateux sont plus agressifs, ce qui leur confère un phénotype particulièrement malin. De plus, les CTC portant les marqueurs de cellules souches CD44207,208 et CD24209 sont également associés aux métastases ganglionnaires. Les FR+ CTC210,211 dans LUAD montrent également une propension aux métastases ganglionnaires, qui peuvent être utilisées comme prédicteur de métastases ganglionnaires. KRT19, le gène codant pour la cytokératine 19, est exprimé dans l'épithélium normal, les tumeurs épithéliales primitives et les tumeurs métastatiques, mais n'est pas exprimé dans le sang périphérique normal et les tissus lymphoïdes.212 De plus, les CTC régulées positivement par KRT-19 sont étroitement liées à l'apparition de lymphocytes. métastases ganglionnaires.213 La régulation positive d’autres marqueurs tumoraux, tels que la mammaglobine (hMAM),214 Survivin,215 et la transcriptase inverse de la télomérase humaine (hTERT),216 a également été associée aux métastases ganglionnaires.217 et à la surexpression de Bcl-xL dans le cancer du sein. Il a été prouvé que les cellules avaient une activité métastatique spécifique à un organe améliorée qui guidait les cellules cancéreuses à métastaser préférentiellement en LN.218

Les métastases ganglionnaires à distance sont fortement associées aux métastases ganglionnaires régionales. Lorsque des LN régionales sont impliquées, les CTC sont susceptibles de se propager au niveau suivant des ganglions lymphatiques via les vaisseaux lymphatiques, entraînant des métastases ganglionnaires à distance. La formation de vaisseaux lymphatiques joue un rôle crucial dans la survenue de métastases ganglionnaires à distance. Les cellules cancéreuses primaires libèrent du VEGF-A/C, qui déclenche la lymphangiogenèse des LN et induit l'expansion du réseau lymphatique dans les LN régionaux.200,201,202 Les caractéristiques des CTC influencent également l'incidence des métastases ganglionnaires à distance. L'agressivité des CTC est en corrélation avec la probabilité de métastases ganglionnaires à distance. De plus, le niveau de FR+ CTC montre une corrélation positive avec l’étendue de l’atteinte ganglionnaire, ce qui signifie qu’un nombre plus élevé de FR+ CTC augmente la probabilité de développer des métastases ganglionnaires à distance.210,211

Sarcome

Le carcinome canalaire in situ est caractérisé par la prolifération anormale de cellules épithéliales au sein du système canalaire-lobulaire du sein. Il représente environ 20 % des cas de cancer du sein nouvellement diagnostiqués. 1,2,3 Histologiquement, le carcinome canalaire in situ a été classé en comédo, papillaire, solide, cribriforme et micropapillaire . 4 Il existe le même sytéme de grade histologique que la cancer du sein avec des lésions de bas grade (I), de grade intermédiaire (II) et de haut grade (III) ; ces derniers sont associés à une probabilité plus élevée de carcinome canalaire invasif.5,6 Le carcinome canalaire in situ est généralement considéré comme un précurseur direct du carcinome canalaire invasif. Environ 25 à 60 % des cas des carcinomes canalaire in situ non traités ont évolué vers un cancer invasif dans les 9 à 24 ans suivant le suivi, sur la base de statistiques fait sur des échantillons de taille limitée .7,8,9,10

Le carcinome canalaire in situ est souvent classé comme stade non invasif ou pré-invasif du cancer du sein. Néanmoins, la compréhension des causes sous-jacentes du carcinome canalaire in situ ainsi que de la façon dont il évolue pour devenir invasif est limitée .11,12 Notamment, des similitudes et des différences ont été observées entre le carcinome canalaire in situ et le cancer canalaire invasif. Au fil des années, l'augmentation rapide de l'incidence du carcinome canalaire in situ a accompagné l'adoption généralisée de la mammographie (principalement basée sur les calcifications détectées lors du dépistage) .13,14,15 Dans ce contexte, les calcifications mammographiques sont plus fréquemment détectées dans le carcinome canalaire in situ que dans le cancer canalaire invasif. Un cancer canalaire invasif présentant des calcifications à la mammographie est plus susceptible d'être associé à un carcinome canalaire in situ synchrone de haut grade .16

La caractéristique histologique qui distingue principalement le carcinome canalaire in situ de l'invasif est que les cellules tumorales du carcinome canalaire in situ restent confinées au système canalaire-lobulaire mammaire sans envahir le système canalaire-lobulaire mammaire. le parenchyme environnant, la couche myoépithéliale et la membrane basale sont intacts, tandis que les cellules tumorales de l'invasif se sont échappées de la couche myoépithéliale et se sont propagées dans les tissus environnants.17 Sur la base des caractéristiques moléculaires, certaines études ont classé le carcinome canalaire in situ en quatre sous-types intrinsèques similaires à ceux du cancer canalaire ; ceux-ci incluent les sous-types luminal A, luminal B, le HER2/ERBB2 positifs et le triple négatif. Cependant, il existe une variation dans la prévalence, car le sous-type HER2-positif est plus fréquemment observé dans le carcinome canalaire in situ que dans l'invasif (environ 35 % contre 15 à 20 %, respectivement) .18,19,20 Notamment, différents sous-types intrinsèques de carcinome canalaire in situ ont été associé à des microenvironnements tumoraux et à des voies évolutives distincts par rapport à l'invasif .21 Le carcinome canalaire in situ et l'invasif partagent certains facteurs de risque qui contribuent à leur incidence ; ceux-ci incluent l'âge, les antécédents familiaux, la densité mammaire et l'hormonothérapie .22 Le carcinome canalaire in situ n'est pas considéré comme une maladie potentiellement mortelle et est lié à un taux élevé de survie globale et à une espérance de vie normale .23 Après les traitements, le taux de récidive global du carcinome canalaire in situ est d'environ 20 %, dont 50 % sont des récidives in situ tandis qu'un autre 50 % de récidive invasive .24 Il est donc essentiel d'identifier l'initiation de ces lésions et les relations entre elles.

Différentes études se sont appuyées sur une variété d'échantillons de populations et sur diverses techniques, ce qui a rendu nécessaire une revue systématique de toutes ces études connexes pour obtenir une image claire des mécanismes biologiques précis connus sous-tendant la transition carcinome canalaire in situ-invasif . Les aspects cliniques et pathologiques Les marqueurs actuellement utilisés pour prédire le pronostic reposent principalement sur une combinaison de facteurs, notamment l'âge du patient, les marges chirurgicales, la taille de la tumeur et le grade nucléaire. Cependant, tous ces facteurs ne permettent pas de prédire le pronostic de manière indépendante avec un niveau de confiance élevé .27,28,29,30. Ainsi, la question de savoir quelle est le traitement adéquate pour le carcinome canalaire in situ reste sans réponse.

Classification BI-RADS de la densité mammaire

A

• Seins presque entièrement graisseux
• Moins de 25 % de tissu glandulaire

B

• Seins composés de zones de densités fibroglandulaires éparses
• Entre 25 % et 50% de tissu glandulaire

C

• Seins denses de façon hétérogène, pouvant masquer des petites masses
• Entre 50 % et 75% de tissu glandulaire

D

• Seins extrêmement denses, diminuant la sensibilité de la mammographie
• Plus de 75 % de tissu glandulaire

Classification moléculaire du cancer du sein

Le rôle des ARN non codants dans le cancer du sein Le développement de la biologie moléculaire a permis de mener des recherches au niveau du génome humain. En 2003, sa séquence complète a été publiée. Par la suite, on a découvert que seulement 1,2 % du matériel génétique humain code pour des protéines, et que 93 % des gènes sont transcrits. L’immense pool de molécules d’ARN non codantes a suscité un grand intérêt parmi les scientifiques. Le sujet d’une analyse minutieuse dans le cancer du sein est devenu les micro-ARNs, molécules d’ARN simple brin d’une longueur de 21 à 23 nucléotides, régulant l’expression d’autres gènes [116, 117, 118, 119]. Les premiers rapports sur l'importance possible de l'expression altérée des micro-ARNs dans le cancer du sein ont été publiés en 2005. Au cours de la dernière décennie, plusieurs molécules de micro-ARN impliqués dans l'initiation, la progression et les métastases du cancer du sein ont été identifiées (104). La relation entre l’expression de micro-ARN individuels et les caractéristiques clinico-pathologiques du cancer du sein, ou la réponse au traitement causal de cette tumeur maligne », a également été déterminée (115). Par exemple, des études ont montré que dans le cancer du sein triple négatif, il existe une surexpression des molécules oncogènes micro-ARN-21, micro-ARN-210, micro-ARN-221, qui est associée à un temps sans maladie plus court et à une pire survie (86). Les molécules à expression réduite, et donc à potentiel suppresseur, sont par exemple micro-AR-125-b dans le cas des cancers HER-2 positifs, ou micro-ARN-520 dans les cancers hormono-dépendants [117,118].

La famille micro-ARNs -10, dont micro-ARN-10a et micro-ARN-10b sont impliqués dans le développement et les métastases du cancer du sein (116). La surexpression de micro-ARN-10b est associée à un degré plus élevé de cancer selon la classification TNM (taille plus grande de la tumeur primitive, présence de métastases dans les ganglions lymphatiques), à un degré plus élevé de prolifération cellulaire, à une surexpression ou à une amplification du HER2 récepteur . Cependant, elle est négativement corrélée à la présence de récepteurs hormonaux et à la concentration de cadhérine E, qui semble jouer un rôle dans la suppression du processus métastatique dans le mécanisme de la transition épithéliale-mésenchymateuse . Les métastases, ainsi qu'une évolution plus grave du cancer du sein, en particulier canalaire, et par conséquent une durée de survie globale plus courte, sont également associées à la famille oncogène micro-ARN-21 . Parmi les familles de miARN suppresseurs, avec une expression réduite dans les tissus mammaires cancéreux par rapport aux tissus sains, les auteurs susmentionnés ont mentionné la famille micro-ARN-200 et micro-ARN-205 et micro-ARN-145. le micro-ARN-200 et le micro-ARN-205 inhibent probablement le processus métastatique associé au mécanisme de la transition épithélio-mésenchymateuse, et micro-ARN-145 affecte l'apoptose cellulaire . La famille des famille miR-200 a un potentiel oncogène décisif . Des concentrations accrues de miR-200 individuels étaient associées non seulement à la capacité du cancer du sein à former des métastases à distance, mais également à la résistance à la chimiothérapie .

Les ARN longs non codants, ou lncRNA, sont particulièrement intéressants depuis peu. Une description détaillée de l'ARNnc a été présentée par les auteurs de cet article dans un article de synthèse Smolarz et al. [122].

Article

Décrit pour la première fois en 2000 par le chercheur Charles Perou , la classification moléculaire du cancer du sein a constitué un changement important dans la prise en charge thérapeutique du cancer du sein. Il a étudié à l'aide de puce à ADN 8601 gènes humains et sélectionné 496 gènes les plus fréquents dans les tumeurs cancéreuses. Après regroupement en fonction de leur similarité (regroupement non supervisé) deux sous-ensembles sont apparus , le groupe à récepteur des œstrogènes présent ou RE + et le groupe à récepteur des œstrogènes absent ou RE -. Cette classification a été ensuite affiné .

En pratique courante, la classification moléculaire utilise une méthode immunohistochmique qui donne parfois des résultats discordants lorsque des sondes à ADN sont utilisées.

Cancer du sein à récepteur des œstrogènes positif

Ce groupe est caractérisé par l'expression relativement élevée de nombreux gènes exprimés par les cellules luminales du sein (cellules bordant le canal galactophore). Ce groupe a été appelé le type luminal

Luminale A

Le luminale A est le sous-type le plus courant et représente 50 à 60 % de tous les cancers du sein. Ces tumeurs ont souvent un faible grade histologique, et comprennent des types histologiques spéciaux (c'est-à-dire tubulaires, cribriformes invasifs, mucineux et lobulaires) avec un bon pronostic. Le taux de récidive est nettement inférieur à celui des autres sous-types. Les métastases sont fréquentes au niveau osseux, alors que les métastases hépatiques, pulmonaires et du système nerveux central surviennent chez moins de 10 % des patients et que le traitement repose principalement sur l'hormonothérapie .

Luminale B

Les tumeurs luminales B représentent 15 à 20 % des cancers du sein et ont un phénotype plus agressif, un grade histologique plus élevé, un indice de prolifération et un pronostic plus défavorable . Ce sous-type a un taux de récidive plus élevé et des taux de survie après rechute plus faibles que les tumeurs luminales A . La principale différence entre les deux sous-groupes est l'expression accrue de gènes liés à la prolifération cellulaires , une expression accrue des gènes de signalisation des récepteurs de croissance . Environ 30 % des tumeurs HER2-positives définies par immunohistochimie sont attribuées au sous-type luminale B . L'hormonothérapie est moins efficace. La chimiothérapie néo-adjuvante est plus efficace

Cancer du sein à récepteur des œstrogènes négatif

Groupe sur-exprimant le récepteur 2 du facteur de croissance de l'endothélium vasculaire ou HER2 positif

Le cancer HER2-positif représente 15 à 20 % des sous-types de cancer du sein. La positivité de HER2 confère un comportement biologique et clinique plus agressif. Ces tumeurs sont caractérisées par une forte expression du gène HER2 . Morphologiquement, ces tumeurs sont très prolifératives donc un grade histologique. Près de la moitié des cancers du sein HER2-positifs sont positifs pour l’ER mais ils expriment généralement des taux bas des récepteur des œstrogènes. Ils présentent une sensibilité accrue à certains agents cytotoxiques tels que la doxorubicine, une résistance relative aux agents hormonaux et une propension à métastaser au cerveau et aux organes viscéraux .

Groupe basal en raison de l'absence de récepteur des œstrogènes, récepteur de la progestérone et de l'absence d'expression du récepteur 2 du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire : Triple négatif

La plupart de ces tumeurs sont des tumeurs canalaires infiltrantes avec un modèle de croissance solide, un comportement clinique agressif et un taux élevé de métastases au cerveau et aux poumons .

Biological subtypes of breast cancer: Prognostic and therapeutic implications

Biological subtypes of breast cancer: Prognostic and therapeutic implications

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Les études par puces à ADN d'expression génique ont identifié des classes moléculaires distinctes de tumeurs sur la base d'analyses d'expression simultanées de milliers de gènes au cours d'une seule expérience. Perou et al[5] ont d'abord analysé les modèles d'expression génique dans des tissus mammaires humains normaux ou malins grossièrement disséqués dans 65 échantillons de tumeurs provenant de 42 personnes atteintes d'un cancer du sein localement avancé traitées avec de la doxorubicine néoadjuvante, en utilisant des puces à ADN complémentaires représentant 8 102 gènes humains. Les auteurs ont sélectionné 496 gènes sur la base des critères d'une variation d'expression significativement plus grande entre différentes tumeurs et d'une variation minimale entre des échantillons appariés du même patient et ces gènes ont été appelés sous-ensemble de gènes intrinsèques. Les échantillons et les gènes ont été regroupés en fonction de leur similarité (regroupement non supervisé). L'analyse groupée de sous-ensembles a révélé un dendogramme comportant deux branches principales cliniquement décrites comme ER-positives et ER-négatives. Les tumeurs du groupe ER-positif étaient caractérisées par l'expression relativement élevée de nombreux gènes exprimés par les cellules luminales du sein (gènes sensibles à l'ER, cytokératines luminales et autres marqueurs luminaux associés), elles ont donc été appelées groupe luminal. Le groupe ER négatif a ensuite été divisé en sous-classes de type basal, ErbB2-positif et normal. Les tumeurs de type basal exprimaient de nombreuses caractéristiques des cellules épithéliales basales du sein qui n'exprimaient pas ER et présentaient une coloration avec les kératines basales. Un autre groupe de tumeurs était caractérisé par l'expression de niveaux élevés d'oncogène HER2, qui présentaient également de faibles niveaux d'expression de ER et d'autres gènes associés à l'expression de ER. Finalement, les auteurs ont identifié quatre groupes d'échantillons utilisant l'ensemble de gènes intrinsèques qui pourraient être liés à différentes caractéristiques moléculaires de la biologie épithéliale mammaire et les ont nommés ER-positifs de type luminal, de type basal, ErbB2-positifs et de type normal. Ces résultats ont été confirmés par des expériences de suivi portant sur un plus grand nombre de cas[6].

Des études ultérieures ont révélé que des sous-types moléculaires similaires de cancer du sein pouvaient être identifiés dans plusieurs cohortes de cancers du sein et que les cancers luminaux pouvaient être sous-classés en 2 ou 3 groupes et que différents sous-types moléculaires avaient des résultats cliniques distincts. Sørlie et al[7] ont étudié la pertinence clinique des profils d'expression génique chez 78 patientes atteintes d'un cancer du sein. Parmi ces patients, 51 faisaient partie d'une étude prospective portant sur des tumeurs localement avancées (T3-T4 et/ou N2) et avaient reçu une chimiothérapie à base de doxorubicine avant l'intervention chirurgicale. Les auteurs ont montré une différence très significative de survie globale entre les sous-types. Les sous-types basal-like et ErbB2-positifs étaient associés aux durées de survie les plus courtes. Les auteurs ont sous-classé le cancer du sein de type luminal en trois sous-classes comprenant luminal-A, luminal-B et luminal-C et ont identifié le sous-groupe luminal-A de tumeurs ER-positives comme étant associé au meilleur résultat. Van't Veer et al[8] ont également étudié des patientes atteintes d'un cancer du sein sans ganglions et ont trouvé 231 gènes significativement associés à l'évolution de la maladie, telle que définie par la présence de métastases à distance à la 5e année. Ces données ont révélé que chaque tumeur du sein possède son propre portrait moléculaire unique, fournissant ainsi la base d’une taxonomie moléculaire améliorée de la maladie.

SOUS-CLASSIFICATION DU LUMINAL COMME LE CANCER DU SEIN

Environ 75 % des cancers du sein sont positifs pour ER et/ou PR. Les tumeurs ER-positives expriment des gènes sensibles à ER, PR, ER et d'autres gènes qui codent pour des protéines typiques des cellules épithéliales luminales et sont donc appelées groupe luminal. La caractérisation du cancer du sein de type luminal variait selon les différentes études, probablement en raison de l'identification et de l'utilisation d'ensembles de gènes intrinsèques distincts pour l'analyse groupée. Hu et al[9] ont évalué un ensemble de gènes intrinsèques issus de trois études indépendantes (Sørlie et al[7], 2001 ; Van't Veer et al[8], 2002 ; Sotiriou et al[10], 2003), les ont rejoints. ensemble dans un ensemble de données combinées et identifié deux principales sous-classes de type luminal correspondant à luminal-A et luminal-B. La plupart des études ultérieures ont soutenu le concept de deux sous-classes de type luminal [10-12].

Luminal-A

Le luminal-A est le sous-type le plus courant et représente 50 à 60 % de tous les cancers du sein. Ces tumeurs ont souvent un faible grade histologique et comprennent des types histologiques spéciaux (c'est-à-dire tubulaires, cribriformes invasifs, mucineux et lobulaires) avec un bon pronostic. Luminal-A se caractérise par des niveaux plus élevés de récepteur des estrogénes et des niveaux plus faibles de gènes liés à la prolifération. Elle est caractérisée par l'expression des cytokératines épithéliales luminales (CK) 8 et 18, d'autres marqueurs associés à la lumière, dont ER1, de gènes associés à la fonction ER tels que LIV1

(transporteur de zinc ZIP6 ou SLC39A6 ; transporteur de zinc de la famille 39 des transporteurs de solutés, membre 6), facteur nucléaire hépatocytaire 3 alpha (FOXA1), protéine de liaison à la X-box 1 (XBP1), protéine de liaison à GATA 3 (GATA3), lymphome à cellules B 2 (BCL2), erbB3 et erbB4[13]. 

Le sous-type Luminal-A est défini comme une tumeur ER-positive et/ou PR-positive avec un indice HER2 négatif et un faible indice Ki67 (antigène nucléaire cellulaire en prolifération) par immunohistochimie [14].

Les patientes atteintes d'un cancer du sein luminal-A ont un bon pronostic ; le taux de rechute est nettement inférieur à celui des autres sous-types. Les récidives sont fréquentes au niveau osseux, alors que les métastases hépatiques, pulmonaires et du système nerveux central surviennent chez moins de 10 % des patients et que le traitement repose principalement sur l'hormonothérapie[15,16].

Luminal-B

Les tumeurs luminales-B représentent 15 à 20 % des cancers du sein et ont un phénotype plus agressif, un grade histologique plus élevé, un indice de prolifération et un pronostic plus défavorable[17]. Ce sous-type a un taux de récidive plus élevé et des taux de survie après rechute plus faibles que les tumeurs luminales. -Un sous-type[18]. La principale différence entre les deux sous-groupes luminaux est l'expression accrue de gènes liés à la prolifération tels que l'homologue de l'oncogène viral de la myéloblastose aviaire (v-MYB), la gamma glutamyl hydrolase (GGH), la protéine transmembranaire 4-bêta associée au lysosome (LAPTMB4), l'élément sensible à la nucléase. protéine de liaison 1 (NSEP1) et cycline E1 (CCNE1) dans les cancers du sein luminal-B. Les tumeurs Luminal-B démontrent également une expression accrue des gènes de signalisation des récepteurs de croissance [19]. Environ 30 % des tumeurs HER2-positives définies par immunohistochimie sont attribuées au sous-type luminal-B[20]. Il convient de noter que les niveaux d'expression des gènes liés à la prolifération dans les maladies ER-positives forment un continuum ; par conséquent, les seuils permettant de définir les cancers luminal-A et luminal-B sont fixés de manière arbitraire plutôt que d’émerger d’une distribution bimodale des niveaux d’expression de ces gènes[21]. Diverses études menées pour différencier les sous-types luminal-A et luminal-B ont défini des critères plus pragmatiques pouvant être largement appliqués à la pratique clinique. L'indice Ki67 est suggéré comme marqueur de prolifération potentiel qui pourrait différencier avec succès les tumeurs luminal-B des tumeurs luminal-A dans la pratique clinique. Cheang et al [22] ont étudié 357 sous-types de cancer du sein en utilisant le profilage de l'expression génique basé sur des puces à ADN, le récepteur hormonal Ki67 et le statut HER2 par immunohistochimie. Les auteurs ont déterminé le seuil Ki67 (14 %) qui distingue les tumeurs luminal-A des tumeurs luminal-B, puis l'ont appliqué à une série de micropuces indépendantes de 4046 cancers du sein et ont conclu que les deux sous-types pouvaient être distingués par l'indice Ki67. Cependant, l'immunohistochimie Ki67 présente des limites connues, telles qu'une faible reproductibilité intra et interlaboratoires, une sélection arbitraire des anticorps optimaux pour les tests et différentes méthodes de comptage cellulaire (manuelle ou automatisée), en plus des problèmes potentiels résultant de l'hétérogénéité des tumeurs [23]. Il existe également un besoin urgent de standardiser l’analyse de l’expression de Ki67 et de valider son utilité clinique. Du point de vue immunohistochimique, le sous-type luminal-B est défini comme étant des tumeurs ER-positives, HER2-négatives et Ki 67 élevées ou ER et HER-2 positives, mais cette définition n'inclut pas toutes les tumeurs luminales-B jusqu'à 6 % d'entre eux sont négatifs à la fois pour ER et HER2. De plus, le seuil Ki67 permettant de distinguer les luminaux A et B n'a pas été standardisé [24]. La survie globale dans les cancers du sein luminal-B non traités est similaire à celle des sous-types basaux et HER2-positifs qui sont largement reconnus comme des tumeurs à haut risque [9]. Les tumeurs Luminal-B ont de moins bons résultats avec l’hormonothérapie. Plusieurs études ont suggéré que le cancer du sein luminal-B était relativement insensible au traitement endocrinien par rapport au cancer du sein luminal-A et à la chimiothérapie préopératoire contenant du paclitaxel et de la doxorubicine par rapport aux cancers du sein HER2-positifs et de type basal. Cependant, le cancer du sein luminal-B répond mieux à la chimiothérapie néoadjuvante que le sous-type luminal-A, atteignant des taux de réponse pathologique complète plus élevés [25-29]. L’augmentation des taux de rechute observée dans les tumeurs luminales B est limitée aux 5 premières années suivant le diagnostic [30]. Des preuves récentes suggèrent que certaines voies alternatives des facteurs de croissance, telles que le récepteur 1 du facteur de croissance des fibroblastes (FGFR1), HER1, le polypeptide alpha catalytique de la phosphoinositide 3 kinase (PI3K) et le proto-oncogène du sarcome (Src), pourraient contribuer à une prolifération plus élevée et à une prolifération plus pauvre. Le pronostic du cancer du sein luminal-B et les agents thérapeutiques associés sont en développement clinique actif [31]. Dans le cancer du sein, les modifications de la signalisation du facteur de croissance des fibroblastes sont considérées comme importantes pour l'oncogenèse, principalement par l'amplification de FGFR1 et FGFR2. FGFR1 est amplifié dans 10 % de tous les cancers du sein. Des données récentes suggèrent que le sous-type luminal-B est enrichi pour l'amplification du gène FGFR1 [32]. Des études suggèrent que l'amplification du gène FGFR1 pourrait contribuer au mauvais pronostic observé dans le cancer du sein luminal-B en raison d'une prolifération et d'une résistance accrues au traitement endocrinien. Plusieurs anticorps et inhibiteurs de petites molécules du FGFR sont actuellement en cours d’études cliniques. Dans le cancer du sein, la voie PI3K est fréquemment activée. L'amplification de récepteurs en amont tels que HER2, la perte de régulateurs négatifs tels que PTEN, l'amplification de cibles en aval telles que la protéine kinase B (PKB ou Akt) et les mutations activatrices ou l'amplification génétique de la sous-unité catalytique alpha de PI3K ont toutes été décrites dans le cancer du sein. . Le ciblage de la voie PI3K semble prometteur, même si des études plus approfondies sont nécessaires[33].

HER2-positive

Human epidermal growth factor receptor-2 is a member of the family of four membrane tyrosine kinases. The HER2 receptor is encoded by the HER2 gene, which is a proto-oncogene mapped in chromosome 17q21. Upon ligand binding to their extracellular domains, HER proteins undergo dimerization and transphosphorylation of their extracellular domains. HER2 does not have a ligand and relies on heterodimerization with another family member or homodimerization with itself to be activated when expressed at very high levels. These phosphorylated tyrosine residues interact with numerous intracellular signaling molecules, leading to activation of downstream second messenger pathways and crosstalk with other membrane signaling pathways. Transcription factors activated by the pathway regulate many genes involved in cell proliferation, survival, differentiation, angiogenesis, invasion and metastasis[34-37]. HER2-positive cancer accounts for 15-20% of breast cancer subtypes. HER2 positivity confers more aggressive biological and clinical behavior. These tumors are characterized by high expression of the HER2 gene and other genes associated with the HER2 pathway and/or HER2 amplicon located in the 17q12 chromosome. Morphologically, these tumors are highly proliferative, 75% have a high histological and nuclear grade and more than 40% have p53 mutations[38]. Nearly half of HER2-positive breast cancers are positive for ER but they generally express lower ER levels. The immunohistochemical profile of ER-negative and HER2-positive does not correspond perfectly with the intrinsic subtype since only 70% of HER2 tumors by microarray have the protein overexpressed on immunohistochemistry. Conversely, all tumors with HER2 amplification or overexpression are not included in the HER2 cluster by microarray analysis[39,40]. Staaf et al[41] identified three separate subtypes of HER2-positive tumors, one with a clearly poor prognosis with a 12% 10 year survival compared to the 50-55% survival in the other two groups using HER2 derived prognostic predictor (HDPP) gene analysis. The HDPP was not directly related to the expression of proliferation gene and HER2 pathway but was mostly associated with genes related to immune response to tumor invasion and metastasis. In the absence of treatment, HER2-positive tumors have a poor prognosis. They have increased sensitivity to certain cytotoxic agents such as doxorubicin, relative resistance to hormonal agents and a propensity to metastasize to the brain and visceral organs. Doxorubicin sensitivity is possibly due to coamplification of the topoisomerase-2 gene which is near the HER2 locus on chromosome 17 and is the target of this drug[42,43]. Advances in translational science have led to the development of a large spectrum of HER directed therapies.

De type basal

Le sous-type basal-like représente de 8 % à 37 % de tous les cancers du sein, selon la proportion de cas G3 peu différenciés inclus dans la population étudiée[44]. Les cancers de type basal sont associés à un grade histologique et nucléaire élevé, à une mauvaise formation de tubules et à la présence de zones centrales nécrotiques ou fibrotiques, repoussant les frontières, d'un infiltrat lymphocytaire visible et de caractéristiques médullaires avec des indices mitotiques et prolifératifs exceptionnellement élevés. La plupart de ces tumeurs sont des tumeurs canalaires infiltrantes avec un modèle de croissance solide, un comportement clinique agressif et un taux élevé de métastases au cerveau et aux poumons [45].

Les tumeurs appartenant au sous-groupe de type basal expriment des niveaux élevés de marqueurs myoépithéliaux basaux, tels que CK5, CK 14, CK 17 et laminine, et n'expriment pas ER, PR et HER2, donc appelées triple négatif. Ils surexpriment également la P-cadhérine, la fascine, les cavéolines 1 et 2, la cristalline alpha-bêta et le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR). Les cancers de type basal présentent des mutations fréquentes dans le gène de la protéine tumorale 53 (TP53), des preuves d'instabilité génomique et d'inactivation de la voie du rétinoblastome (Rb). Une expression dérégulée de l'intégrine a également été détectée et peut contribuer aux comportements cellulaires agressifs et à la progression de ce sous-type [45].

Il est important de préciser que les termes triple négatif et basal-like ne sont pas complètement synonymes et qu'il existe une discordance d'environ 20 à 30 % entre les études. Le terme triple négatif fait référence à la classification immunohistochimique des tumeurs du sein dépourvues d’expression des protéines ER, PR et HER2, tandis que le sous-type de type basal est défini via une analyse par micropuce d’expression génique. La classification de type basal n'est disponible à ce jour que dans le cadre de la recherche et le phénotype triple négatif est donc actuellement un substitut fiable en milieu clinique [46].

Il existe plusieurs biomarqueurs associés au groupe de type basal ainsi que des candidats putatifs adaptés au dépistage immunohistochimique. Cependant, il n’existe actuellement aucun consensus international spécifique sur les biomarqueurs complémentaires permettant de définir les cancers de type basal[47].

Plusieurs gènes liés au sous-type basal-like ont été impliqués dans la promotion de la prolifération cellulaire, de la survie cellulaire, de la migration cellulaire et de l'invasion. Malgré la grande diversité des voies impliquées, les molécules de signalisation, telles que la protéine kinase activée par un mitogène (MAPK), la PI3K, l'Akt et le facteur nucléaire kappa B (NF-κB), sont généralement dérégulées, comme on le voit dans d'autres sous-types de cancer du sein. D'autres altérations telles que l'accumulation cytoplasmique et nucléaire de bêta-caténine ont également été observées dans les cancers de type basal, étant le marqueur suggéré comme cible thérapeutique potentielle pour ce cancer[48].

Les analyses par puces à ADN et immunohistochimiques ont démontré que le sous-type de type basal constitue environ les trois quarts des cancers du sein liés au gène du cancer du sein 1 (BRCA1). Ce gène, souvent appelé gardien du génome, est situé sur le chromosome 17 et est lié à la fois aux processus inhérents de détection des dommages à l'ADN et aux mécanismes de réparation de l'ADN. Les cancers du sein liés à BRCA1 expriment souvent un phénotype triple négatif et sont fréquemment positifs pour les cytokératines basales Ki67, TP53, EGFR et P cadhérine et des anomalies du chromosome X. Les résultats pour les femmes atteintes de tumeurs de type basal et de cancers du sein liés à BRCA1 sont similaires, en particulier en ce qui concerne les rechutes précoces et le type de maladie métastatique [49]. Les cancers de type basal avec une voie BRCA1 déficiente peuvent répondre à des schémas thérapeutiques spécifiques tels que les inhibiteurs de l'enzyme poly-ADP ribose polymérase (PARP). En outre, les cellules déficientes en BRCA1 présentent des défauts dans les mécanismes de réparation des cassures double brin de l’ADN qui pourraient les rendre particulièrement sensibles aux agents thérapeutiques générant des cassures double brin de l’ADN tels que les inhibiteurs de l’enzyme PARP [50]. Comme il est souvent surexprimé dans les cancers de type basal, l’EGFR pourrait également constituer une autre cible thérapeutique potentielle. Dong et al [51] ont identifié la voie Notch comme l'un des mécanismes de résistance à l'inhibition de l'EGFR dans le cancer du sein de type basal, ce qui constitue une information précieuse pour vaincre cette résistance. L'inhibition de la double voie peut constituer une stratégie clinique viable dans les cancers de type basal.

Herschkowitz et al[52] ont décrit le cancer du sein à faible claudine comme l'un des sous-types triple négatif. Ce sous-type est caractérisé par une faible expression de gènes impliqués dans les jonctions serrées et les adhésions cellule-cellule, notamment les claudines 3, 4 et 7, l'occludine et la E cadhérine, montrant une expression élevée des gènes de transition épithéliale à mésenchymateuse et des caractéristiques des cellules souches. Actuellement, il a été rapporté que les patients atteints de tumeurs à faible taux de claudine ont également de mauvais résultats cliniques, comme d'autres tumeurs triples négatives.

Ressemble à un sein normal

Ces tumeurs représentent environ 5 à 10 % de tous les carcinomes du sein. Ils sont mal caractérisés et ont été regroupés dans la classification des sous-types intrinsèques avec des fibroadénomes et des échantillons de sein normaux. Ils expriment les caractéristiques génétiques du tissu adipeux présentant un pronostic intermédiaire entre les cancers luminaux et basaux et ne répondent généralement pas à la chimiothérapie néoadjuvante. Comme elles n’expriment pas ER, PR et HER2, ces tumeurs peuvent également être classées comme triples négatives mais elles ne sont pas considérées comme des cancers de type basal car elles sont négatives pour CK5 et EGFR. Il existe peu d’études sur ce sous-type et leur signification clinique reste indéterminée. Il existe des doutes quant à leur existence en tant que sous-type de cancer du sein et certains chercheurs pensent qu'il pourrait s'agir d'un artefact technique dû à une forte contamination des tissus normaux lors de l'utilisation des puces à ADN[53]. En fait, dans une large série d'échantillons où les cellules néoplasiques ont été isolées par microdissection, aucun cas de sous-type normal ressemblant à un sein n'a été trouvé, ce qui conforte cette hypothèse.

Les implications de la classification moléculaire à l'ère thérapeutique ont été acceptées par des panels internationaux. Lors des conférences internationales sur le cancer du sein de Saint-Gall en 2011 et en 2013, les membres du groupe d'experts ont convenu que les décisions thérapeutiques devaient être prises sur la base de la reconnaissance des sous-types intrinsèques du cancer du sein. Les membres du panel ont convenu que les différents sous-types de cancer du sein peuvent être définis uniquement par des tests génétiques, mais qu'une approximation de cette classification peut être réalisée par immunohistochimie[54,55] (Tableau 1).

Conclusion

Bien que la taxonomie moléculaire du cancer du sein ait attiré une grande attention, à ce jour, l’adaptation pratique réelle semble limitée. Certaines questions critiques ont été soulevées, telles que la validation, la reproductibilité et l'utilité clinique. Les quatre principales classes moléculaires fréquemment rapportées peuvent être considérées comme une simplification excessive d'un nouveau système de classification moléculaire et n'apportent que peu de choses à notre compréhension de la biologie et du comportement du cancer du sein. La sous-classification de la plus grande classe luminale reste non résolue. La plupart des tumeurs luminales sont positives pour les récepteurs hormonaux et peuvent être identifiées en pratique courante par immunohistochimie. L'expression des récepteurs hormonaux dans le phénotype luminal est reconnue comme un prédicteur validé des traitements hormonaux. La différence entre les types basal et triple négatif est contestée, la triple négativité dans la pratique clinique fournissant une classification plus pratique et applicable en routine. De même, les patientes atteintes d'un cancer du sein fortement HER2-positif par immunohistochimie se verront probablement proposer un traitement anti-HER2, en particulier si leurs tumeurs présentent des signes d'amplification du gène HER2, quelle que soit leur classification moléculaire. De plus, la classe normale des seins n'est pas bien définie et la proportion de certaines classes définies par le GEP varie considérablement. Enfin, la contribution de cette taxonomie moléculaire à la pratique clinique actuelle réside simplement dans la modification des protocoles de traitement liés au statut ER, PR, HER2 et Ki67 du cancer du sein. La classification moléculaire basée sur la combinaison de marqueurs immunohistochimiques classiques bien définis peut être considérée comme une approche plus simple et plus pratique et devrait rester telle à moins que de nouvelles molécules cibles à l'origine de classes individuelles ne soient identifiées.

Yersal O, Barutca S. Sous-types biologiques du cancer du sein : implications pronostiques et thérapeutiques. Monde J Clin Oncol 2014 ; 5(3) : 412-424 [PMID : 25114856 DOI : 10.5306/wjco.v5.i3.412]

Molecular Classification of Breast Cancer: Relevance and Challenges

La classification moléculaire pionnière a été poursuivie par Perou et al2 au début de ce siècle. À l’aide de puces à ADN complémentaires représentant 8 102 gènes humains, ils ont d’abord caractérisé un ensemble de 65 échantillons chirurgicaux de tumeurs du sein provenant de 42 individus et ont découvert que les tumeurs pouvaient être classées en sous-types distingués par des différences omniprésentes dans leur profil d’expression génique (GEP). Avec des études plus approfondies et des améliorations3,4, les auteurs ont proposé un schéma de classification qui divise le cancer du sein en 4 sous-types moléculaires intrinsèques : gène luminal A, luminal B, v-erb-b2 (ERBB2)/gène du récepteur 2 du facteur de croissance épithélial humain (HER2). -surexprimant (HER2+) et de type basal. Les carcinomes luminaux expriment de manière caractéristique le récepteur des œstrogènes (ER) avec des proliférations cellulaires variables. La surexpression de HER2 est la marque des tumeurs surexprimant ERBB2 qui manquent également d’expression de ER et de récepteur de progestérone (PR). Le carcinome de type basal ne parvient pas à exprimer ER, PR ou HER2 (carcinome triple négatif ; TNBC), exprimant à la place des marqueurs cellulaires basaux, tels que la cytokératine (CK) 5/6 et/ou le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR). Ces sous-types présentaient des schémas histologiques, des caractéristiques cliniques et un pronostic distincts. Le développement semblait assez excitant. Cependant, l'adoption du test GEP par les laboratoires de pathologie générale s'est avérée difficile en raison de sa complexité technique et de son inefficacité financière. Par conséquent, d’autres moyens ont été recherchés pour simuler les résultats du GEP. Cheang et al5-7 ont identifié un nouveau panel immunohistochimique (IHC), comprenant 6 marqueurs IHC, et ont découvert qu'il pouvait récapituler les sous-groupes biologiques du cancer du sein dérivés du GEP complet. Schnitt8 a ensuite résumé les critères de diagnostic IHC de la classification intrinsèque comme suit : (1) luminal A : ER+ et/ou PR+, HER2− et faible Ki-67 (<14 %) ; (2) luminal B : ER+ et/ou PR+, HER2+ ou HER2− et Ki-67 élevé (> 14 %) ; (3) HER2+ : ER−, PR− et HER2+ ; et (4) de type basal (BLBC) : ER−, PR−, HER2− (triple négatif), plus CK 5/6+ et/ou EGFR+. Les critères ont été adoptés par le Consensus européen de Saint-Gall de 2013 avec des modifications mineures en augmentant le Ki-67 à 20 % ou plus et en diminuant le PR à 20 % ou moins pour de meilleures séparations.9

Le sous-typage moléculaire intrinsèque a posé un jalon dans le développement de la classification du cancer du sein. Cependant, ce n’est pas parfait. Premièrement, il classe uniquement le cancer du sein en 4 types durables, ce qui est évidemment trop simpliste car il reflète la complexité moléculaire de la tumeur sous-jacente. En fait, chaque type est encore hétérogène avec un pronostic variable et des réponses thérapeutiques diversifiées. Deuxièmement, il pourrait être remplacé en grande partie par l’IHC. Par conséquent, son application ne gagne pas en popularité dans la pratique courante. Cependant, cela constitue une base pour l’exploration plus approfondie des analyses moléculaires pronostiques et prédictives. Suite à l'identification de sous-typages moléculaires intrinsèques, des tests ont été développés et sont actuellement plus matures dans les cancers luminaux pour guider la prise en charge clinique d'un patient.

Molecular Classification of Breast Cancer: Relevance and Challenges

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Hyperplasie atypique canalaire du

Légende

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Métastase

La dissémination des cellules cancéreuses précède les étapes initiales de la cascade invasion-métastase . Cette cascade est la conséquence de l'instabilité chromosomique provoquée par des erreurs continues dans la ségrégation des chromosomes au cours de la mitose . Les défauts de ségrégation chromosomique provoquent la rupture des micronoyaux et la sécrétion d'ADN génomique dans le cytosol, qui active ensuite les voies de détection de l'ADN cytosolique .

La recherche suggère que la nature de la cellule cancéreuse primaire détermine les différentes propriétés métastatiques comme la croissance et la réponse au traitement .

Des études in vivo et in vitro montrent que les cellules cancéreuses métastatiques migrent individuellement.10 Chez l'homme, cependant, l’ensemencement nécessite l’action conjointe d’un groupe de cellules tumorales se déplaçant ensemble 11, ce qui introduit la transition épithéliale-mésenchymateuse (EMT).

 (GMP-AMP synthase cyclique – stimulateur des gènes de l'interféron (IFN)) et le facteur nucléaire en aval κ-light- amplificateur de chaîne de la signalisation B activée (NF-κB).7

La transition épithélio-mésenchymateuse est le processus d'acquisition des cellules épithéliales qui développent la capacité d'envahir, de résister et de se disséminer . Les cellules épithéliales sont étroitement liées les unes aux autres et à la matrice extracellulaire . La transition épithélio-mésenchymateuse régit les altérations biochimiques réversibles qui permettent à une cellule épithéliale d'atteindre un phénotype mésenchymateux et confère une plasticité épithéliale-mésenchymateuse à la cellule cellules épithéliales , ce qui est crucial pour la progression du cancer et les métastases. Cependant, toutes les cellules provenant du site tumoral primaire ne contribuent pas au développement de métastases.

L'étude des déterminants du potentiel métastatique dans un modèle murin de cancer du sein a révélé que l'asparagine synthétase, une enzyme métabolique, est corrélée au développement de métastases.14 La diminution des niveaux d'asparagine par le biais d'un traitement à l'ʟ-asparaginase ou d'une restriction alimentaire a diminué la propagation métastatique. Ainsi, la disponibilité de l’asparagine a favorisé l’EMT.14

La transition épithélio-mésenchymateuse est un spectre d'étapes de transition entre les phénotypes épithéliaux et mésenchymateux , et elle est régie par un certain nombre de facteurs de croissance et de voies de signalisation . La transition épithélio-mésenchymateuse spontanée dans les cellules tumorales primaires se déplace entre différents stades intermédiaires présentant différentes caractéristiques invasives, métastatiques et de différenciation . Les cellules tumorales qui expriment un mélange de phénotypes épithéliaux et mésenchymateux sont plus efficace dans la circulation, la colonisation et le développement de métastases . Le séquençage transcriptionnel de la chromatine et de l'ARN unicellulaire montre des expressions géniques différentes qui sont régulées par des facteurs de transcription et des voies de signalisation communs et distincts. Les différents stades de la La transition épithélio-mésenchymateuse sont situés dans divers microenvironnements et en contact avec diverses cellules stromales. Les cellules tumorales libèrent de grandes quantités de chimiokines pour attirer les cellules immunitaires et stimuler l'angiogenèse, favorisant ainsi le développement d'une niche inflammatoire unique et hautement vascularisée . Les fibroblastes associés aux cancers conduisent et dirigent la migration des cellules cancéreuses via l'alignement de la fibronectine . L’hypoxie , les facteurs de stress métaboliques et la rigidité matricielle déclenchent la transition épithélio-mésenchymateuse dans les cellules cancéreuses.

 La transition est souvent motivée par des facteurs de transcription programmés pour réprimer les gènes épithéliaux et activer les gènes mésenchymateux.22 Les modulateurs épigénétiques et post-traductionnels jouent également un rôle essentiel dans le contrôle du processus EMT.15

Il existe un débat important sur l'importance de la transition épithélio-mésenchymateuse dans les métastases du cancer et la résistance à la chimiothérapie . Elle ne semble pas essentielle aux métastases des cancers du pancréas et du poumon mais elle contribue à la chimiorésistance .

Bien que la transition épithélio-mésenchymateuse n'est peut être pas indispensable puisse être nécessaire pour l'initiation des métastases, le processus inverse de transition mésenchymateuse-épithéliale est nécessaire pour la progression métastatique. Dans les métastases osseuses, la sélectine-E dans le système vasculaire osseux induit l'activation de transition mésenchymateuse-épithéliale et l'activation de la protéine Wnt dans les cellules cancéreuses est nécessaire la formation de tumeurs métastatiques .

Niche

Les sites secondaires ne reçoivent pas passivement les cellules cancéreuses. En fait, le micro-environnement tumorale sélectionne une zone appelé niche prémétastatique avant même l'initiation des métastases . Le développement d'un niche pré-métastatique est un processus en plusieurs étapes impliquant des facteurs de sécrétion et des vésicules extracellulaires induisant un remodelage de la matrice extra-cellulaire et une immunosuppression locale . Les microscopes à haute définition ont obtenu des images de cellules cancéreuses partageant du matériel biologique avec des cellules moins cancéreuses rendant ces cellules plus cancéreuses . Les cellules cancéreuses libèrent des vésicules qui transportent l'ARN messager transcrit à partir de gènes impliqués dans la migration cellulaire et métastases, qui sont ensuite acceptées par d'autres cellules . Une fois que les cellules saines ont englouti ces vésicules, les cellules qui n'expriment pas de phénotype malin commencent à migrer plus rapidement. Les gènes transférés améliorent également la capacité des cellules à envahir d’autres organes . Ainsi, les caractéristiques métastatiques peuvent être transférées par échange de vésicules extracellulaires .

Circulation

Les cellules tumorales circulantes interagissent-elles avec les cellules immunitaires ?

Les CTC doivent s’adapter à l’environnement sélectif strict présent dans la lumière du système vasculaire. La dissémination des CTC est soutenue par une association étroite avec les plaquettes et les macrophages activés.198 Par conséquent, les CTC forment des hétéroagrégats qui maintiennent l'adhésion à l'endothélium et contribuent ainsi aux métastases.190 Cependant, cette croyance a été remise en question en montrant qu'une augmentation des mégacaryocytes confère certains mesure de protection contre les métastases.199 De plus, il a été démontré que les neutrophiles en circulation inhibent les métastases.6 200. Des prélèvements sanguins effectués auprès de 70 femmes atteintes d’un cancer du sein à un stade avancé ont montré une association CTC-cellules immunitaires.201 Les globules blancs qui présentaient la plus grande interaction étaient des neutrophiles, ce qui suggère que le regroupement des neutrophiles avec les CTC augmente le potentiel métastatique des CTC.201 L’évolution de la maladie chez les personnes atteintes d’un cancer du sein avancé était plus rapide chez les personnes présentant des clusters CTC-neutrophiles que chez les personnes dépourvues de tels clusters.201 Ces souris présentaient des métastases retardées dans les poumons par rapport à celles des souris porteuses de tumeurs du sein dont les neutrophiles n’étaient pas épuisés. .201 De plus, l’échange complexe entre les cellules cancéreuses et les globules blancs facilite les métastases, car les cellules métastatiques possèdent du sucre à leur surface cellulaire qui se lie à la galectine-3.202 Cela améliore la capacité des cellules à coloniser en interagissant avec les globules blancs mobilisés.202

La circulation des cellules tumorales dépend-elle du trajet de la circulation sanguine ?

Il est désormais admis que les CTC peuvent exploiter et survivre dans la circulation sanguine pendant les métastases tumorales.204,207 

Cependant, il a également été constaté que les CTC provoquent des métastases à distance par la circulation lymphatique.215,216,217 

Le « modèle de progression séquentielle » constitue la base de l'excision des drains tumoraux. ganglions lymphatiques pendant une intervention chirurgicale.215 Les cellules cancéreuses métastatiques peuvent se déplacer d’une tumeur primitive vers un site distant via deux parcours : directement par la circulation sanguine ou par un ganglion lymphatique situé à proximité du site du cancer primitif.218

Les mécanismes biologiques par lesquels les cellules tumorales survivent et se développent dans les ganglions lymphatiques ne sont pas encore clairs. 

Dans les modèles murins, les cellules cancéreuses s’acclimatent au microenvironnement des ganglions lymphatiques en déplaçant leur métabolisme vers l’oxydation des acides gras.218 La voie de signalisation sur laquelle repose le processus d’adaptation est pilotée et activée par le facteur de transcription de la protéine associée au oui (YAP).218 Notamment , l'inhibition de l'oxydation des acides gras ou la signalisation YAP ont bloqué les métastases ganglionnaires chez la souris.218

Diagnostics en circulation : où en sommes-nous ?

L'enrichissement des CTC a permis leur classification et l'analyse ultérieure des tumeurs.219 La caractérisation des CTC aide à réfléchir sur les fondements moléculaires des tumeurs métastatiques, tandis que 

l'ADN acellulaire (cfDNA) offre un nouveau matériel génétique pour une exploration plus approfondie dans les essais.220 cfDNA reflète l'hétérogénéité des CTC dans patients présentant un nombre élevé de CTC et permet ainsi de surveiller le fardeau métastatique pour la prise de décision clinique.221 De plus, le profilage du cfDNA suit la nature sous-clonale des métastases cancéreuses.222 En tant que telle, la biopsie liquide des CTC et/ou du cfDNA dans le sang périphérique pourrait avoir le potentiel d'approfondir la compréhension actuelle de la biologie des métastases.219 

Cependant, il vaut la peine de se demander si les techniques actuellement utilisées pour l'enrichissement et la détection des CTC nous permettent d'identifier les cellules initiatrices réelles des métastases et si la biopsie liquide peut être utilisée pour étudier la efficacité du traitement du cancer.

Cibler les cellules tumorales circulantes : est-ce réalisable ?

Pendant longtemps, la faible sensibilité des tests de détection des CTC a stoppé l’élimination des CTC. De plus, l’exclusion des patients présentant des métastases des essais cliniques a empêché des progrès plus rapides.223 Cependant, les progrès dans le domaine ont changé le paradigme dominant et ont laissé espérer des succès futurs. Une méthode photoacoustique destinée à une utilisation directe chez les patients atteints de mélanome a été développée, permettant la détection d'un très faible nombre de CTC in vivo et leur destruction ultérieure par des impulsions laser.224 Cela reflète le potentiel thérapeutique de telles approches. En outre, des profils de méthylation de l'ADN distincts sont présents parmi les groupes de CTC provenant de patients et de modèles murins atteints d'un cancer du sein, par rapport à ceux de CTC uniques.225 Ceci, ainsi que les différences phénotypiques, peuvent être ciblés dans de futures options thérapeutiques.

Matrice cellulaire

La matrice extra-cellulaire est un échafaudage de macromolécules interconnectées formant un réseau qui englobe les cellules présentes dans les tissus et les organes . Cette environnement spécialisé modifie les propriétés des cellules et affecte leur propension à proliférer, à migrer et à survivre . Suite à des déclencheurs physiologiques et pathologiques, la protéolyse partielles des des macromolécules libérent des peptides , appelées matrikines, sont libérées pour remodeler la matrice extra-cellulaire, rétablir un maillage fonctionnel et maintenir l'homéostasie des tissus . Dans les métastases cancéreuses, le remodelage de la matrice extra-cellulaire est détourné, conduisant à une tumorigenèse stromale . Une variété de composants majeurs de la matrice extra-cellulaire, comme les protéoglycanes, le collagène, les laminines, la fibronectine, l'élastine, d'autres glycoprotéines et les protéinases, sont impliqués dans les processus invasifs et métastatiques des cellules cancéreuses.

Une étape importante de l’invasion est le désassemblage de la matrice extra-cellulaire et de ses constituants grâce à des enzymes telles que les métalloprotéinases matricielles . Les métalloprotéinases matricielles jouent un rôle majeur dans l’invasion, la prolifération cellulaire, la survie, la réponse immunitaire et l’angiogenèse . Les métalloprotéinases matricielles sont élevés dans la plupart des types de cancer et sont continuellement associés à un mauvais pronostic . Les cellules cancéreuses ajustent la niche métastatique pour stimuler la croissance en remodelant la matrice extra-cellulaire. Les changements dans l’accessibilité des nutriments et les réactions métaboliques dans les tissus déterminent la probabilité que les cellules cancéreuses se métastasent. Par exemple, les cellules métastatiques du cancer du sein métabolisent le pyruvate, qui est abondant dans les poumons, pour piloter le remodelage de la matrice extra-cellulaire à base de collagène dans la niche métastatique pulmonaire .

Le versicane, une protéoglycane présent dans la matrice extra-cellulaire interstitielle, active la signalisation de le récepteur du facteur de croissance épidermique conduisant à la croissance et à l'invasion des cellules cancéreuses.127,128 Le protéoglycane 4 du sulfate de chondroïtine est un autre composant de la matrice extra-cellulaire qui joue un rôle essentiel dans la stabilisation de la matrice extra-cellulaire.

interactions entre les cellules de la matrice ECM. CSPG4 interagit avec l'intégrine α2β1 lors de la liaison du collagène de type VI pour activer la voie de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) dans les cellules de sarcome.129 De plus, CSPG4 forme des complexes avec la MMP-2 et la MMP membranaire de type 3 à la surface des cellules de mélanome pour faciliter la MMP. -2 activation et éventuelle dégradation de l'ECM.130

Le lumicane, autre protéoglycane, est une protéine ECM qui organise l'organisation des fibrilles et leur croissance circonférentielle. Il joue un rôle majeur dans la transparence cornéenne, la migration des cellules épithéliales et la réparation des tissus. Dans le cancer, le lumican atténue la prolifération, la migration et l'invasion des cellules cancéreuses du sein. Il modifie les jonctions cellulaires et favorise MET131 par des interactions directes avec d'autres molécules de MEC ou par la modulation des récepteurs membranaires132,133 et MMP-14.134,135,136

Les glypicans sont des protéoglycanes qui participent à la morphogenèse développementale. Ils jouent un double rôle en favorisant ou en supprimant la tumorigenèse.114,137 Le Glypican-3 présente un phénotype suppresseur de tumeur. La diminution de l’expression du glypican-3 entraîne la progression des tumeurs malignes, alors que sa perte est associée à une faible survie globale.138 Cependant, une expression élevée du glypican-3 est en corrélation avec une différenciation réduite des cellules cancéreuses et la présence de métastases ganglionnaires dans le cancer du poumon.139,140 La surexpression de -5 favorise également la progression tumorale et les métastases dans le carcinome adénoïde kystique salivaire et dans le rhabdosarcome.141,142,143

La serglycine est un protéoglycane intracellulaire exprimé par les cellules hématopoïétiques. Son expression entraîne la croissance du cancer et les métastases.144 La serglycine induit l'EMT et la chimiorésistance, et améliore la biosynthèse des enzymes protéolytiques qui contribuent au remodelage de la MEC.145 Dans le cancer du sein, la serglycine active la signalisation CD44/CREB1 pour améliorer la sécrétion du facteur de croissance transformant. β (TGF-β2) et EMT.146 Dans les cancers non-SCLC et de la tête et du cou, la serglycine active les cellules CD44/NF-κB/claudin-1 et la signalisation protéine kinase activée par le mitogène (MAPK)/β-caténine pour conduire EMT et chimiorésistance.147,148 L’inhibition de la serglycine restreint le développement de métastases en diminuant l’expression de chimiokines telles que CCL2.149 La surexpression de la serglycine contrôle la sécrétion d’exosomes dérivés de la tumeur et leur capacité à déclencher l’invasion des cellules cancéreuses et les métastases.150

L'acide hyaluronique (HA) est un glycosaminoglycane qui est l'un des principaux constituants du stroma tumoral et des surfaces des cellules cancéreuses. Il s’agit d’un médiateur EMT important et les cancers métastatiques expriment des niveaux accrus d’HA, de son récepteur CD44 et de sa synthase dans le microenvironnement des cellules tumorales,151 en particulier dans les cancers du sein, de la bouche, de la prostate et de l’ovaire.152,153

L'amélioration de l'EMT médiée par l'HA est pilotée par l'expression de l'homéobox 1 (ZEB1) se liant à la boîte E à doigt de zinc et son interaction avec CD44, qui à son tour active l'expression de la HA synthase 2 (HAS2).154 L'expression de HAS2 régule l'EMT155 induite par le TGFβ via l'expression de la fibronectine, de l'escargot 1 et de ZEB1. Il a également été démontré que HAS2 est vital pour la communication entre les cellules souches cancéreuses et les macrophages associés aux tumeurs (TAM).156 Cette interaction conduit à une sécrétion accrue du facteur de croissance BB dérivé des plaquettes à partir des TAM, qui active les cellules stromales et rajeunit les cellules souches cancéreuses. cellules.156 L'inhibition de l'activité HAS2 via la 4-méthylumbelliférone limite la synthèse de l'HA et prévient les métastases dans plusieurs modèles de cancer.156,157,158,159.

L'effet frappant de l'HA sur la progression tumorale est fortement associé à son poids moléculaire et à ses interactions avec d'autres protéines dans la MEC.160,161 L'HA de faible poids moléculaire (LMW) a des propriétés tumorigènes bien établies.161,162 Dans le cancer du sein, la production d'HA de faible poids moléculaire diminue de manière significative.161,162 inhibe la migration et l'invasion des cellules cancéreuses.163 De plus, un excès de LMW-HA dans le microenvironnement tumoral facilite les métastases lymphatiques via la perturbation de l'adhésion intercellulaire entre les cellules endothéliales lymphatiques.164 De plus, dans le liquide interstitiel tumoral des patients atteints d'un cancer colorectal, les concentrations de LMW-HA sont augmentée et associée à l’invasion des vaisseaux lymphatiques par des cellules cancéreuses et au développement de métastases ganglionnaires.160

Dans l’ensemble, la MEC est un système complexe et dynamique composé d’un large spectre de cellules et de matrikines qui participent à l’invasion et aux métastases.

Cancer primitif inconnu

Le cancer primitif inconnu est un terme générique utilisé pour classer un groupe hétérogène de cancers métastatiques dont l'origine (tumeur primitive) est inconnue. Cliniquement, les cancers primitifs inconnus se caractérisent par une dissémination métastatique selon un schéma atypique, une évolution clinique agressive, une mauvaise réponse à la chimiothérapie empirique et, par conséquent, une courte espérance de vie. Deux approches existent pour améliorer l'espérance de vie :

• l'approche traditionnelle de gnostic tissulaire, des tests de classificateur de tissus d'origine (TOO) de plus en plus sophistiqués sont utilisés pour pousser l'identification du primaire putatif à ses limites dans le but clair de permettre un traitement spécifique au site de la tumeur. Cependant, des preuves solides soutenant son utilisation clinique de routine font toujours défaut, notamment avec deux essais cliniques randomisés récents qui n'ont pas réussi à démontrer le bénéfice pour le patient d'un traitement spécifique au site basé sur la prédiction TOO par rapport à la chimiothérapie empirique dans la CUP.
• D’un autre côté, en ce qui concerne une stratégie indépendante des tissus, les approches de médecine de précision ciblant des altérations génomiques exploitables ont déjà transformé le traitement de nombreux types de tumeurs connus.

Tumeur dormante

Dormancy in cancer

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The Biology and Therapeutic Implications of Tumor Dormancy and Reactivation

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La dormance tumorale est classiquement définie comme l'arrêt de la croissance tumorale dans le site primitif ou dans les métastases . Le concept de dormance découle de constatations cliniques de cancer récidivant plusieurs années, voire plusieurs décennies après la résection chirurgicale de la tumeur primitive, en particulier dans les cancers du sein et de la prostate .Dans la dormance tumorale, il existe un équilibre entre l'augmentation du nombre de cellules cancéreuses par prolifération et la diminution par mort cellulaire ; alors que, en dormance cellulaire, les cellules cancéreuses sont dans un état de repos.

Constations cliniques

Les cancers du sein sont divisés en plusieurs sous-groupes en fonction de l'expression des récepteurs et de l'activité de prolifération. Les durées de survie sans rechute diffèrent selon les sous-types. Dans les sous-types positifs ou triples négatifs du récepteur du facteur de croissance épidermique humain 2 , qui ont une activité de prolifération élevée, les périodes de latence sont plus courtes que pour les autres sous-types. Dans ces tumeurs agressives, la fréquence des récidives tardives après 5 ans est plutôt réduite 3, 4 par rapport à d'autres sous-types qui peuvent récidiver même après 20 ans .5, 6 Le cancer du sein à récepteurs d'œstrogènes positifs est un modèle clinique de récidive tardive. Une étude clinique a été réalisée évaluant le traitement adjuvant au tamoxifène contre le cancer du sein récepteurs d'œstrogènes positifs .7 La poursuite du tamoxifène pendant 10 ans plutôt que l'arrêt au bout de 5 ans a encore réduit la récidive et la mortalité, en particulier après 10 ans. Ces résultats indiquent que les cellules cancéreuses récepteurs d'œstrogènes positifs pourraient être dormantes et survivre pendant plus de 5 ans ; un traitement prolongé est donc nécessaire. Des récidives après une latence à long terme sont également signalées dans d'autres cancers, tels que le mélanome et le carcinome rénal .8, 9 Dans le cancer de la prostate, il existe certains cas dans lesquels les taux sériques d'antigène prostatique spécifique augmentent sans récidive apparente de la tumeur. après le traitement primaire ; c’est ce qu’on appelle la « récidive de l'antigène prostatique spécifique». Les récidives réelles surviennent en moyenne 8 ans après la récidive de l'antigène prostatique spécifique .10 Ainsi, dans des cas de récidive aussi tardive, les cellules cancéreuses pourraient déjà s'être disséminées au moment ou avant l'ablation chirurgicale des tumeurs d'origine, et récidiver cliniquement après avoir été dormantes pendant des années . .11

Dormance tumorale

Pour expliquer les récidives tardives, un modèle de « dormance de la masse tumorale » a été proposé, supposant que l'équilibre entre l'augmentation des cellules cancéreuses par prolifération et la diminution par mort cellulaire était à l'équilibre. La dormance de la masse tumorale peut être obtenue par deux mécanismes différents : la dormance angiogénique et la dormance immunitaire.

Dormance angiogénique

Pour soutenir leur prolifération active, les cellules cancéreuses consomment de grandes quantités de ressources énergétiques. Pour répondre à cette nécessité, la croissance tumorale doit s'accompagner de la génération d'un nouveau réseau de vaisseaux sanguins ou angiogenèse .12 L'angiogenèse est finement régulée par des facteurs pro-angiogéniques et des facteurs anti-angiogéniques .13 Après le changement angiogénique, lorsque la balance penche vers du côté pro-angiogénique, une tumeur entre dans la phase de progression .14 Avant le changement angiogénique, un nombre accru de cellules cancéreuses provoque la mort cellulaire dans une région éloignée des vaisseaux sanguins préexistants en raison d'un manque d'oxygène et de nutriments. L’équilibre entre la prolifération et la mort des cellules cancéreuses est appelé dormance angiogénique. L'implication de la dormance angiogénique dans la régulation de la croissance tumorale a été démontrée dans un grand nombre d'études utilisant des modèles murins .

Dormance immunitaire

Le système immunitaire est connue depuis longtemps comme un facteur critique pour la suppression du développement et de la croissance des tumeurs, et les cellules tumorales des tumeurs établies acquièrent la capacité d'échapper aux cellules immunitaires . Le système immunitaire joue un rôle essentiel non seulement en évitant l'établissement précoce de tumeurs , mais aussi dans la dormance de la masse tumorale. Les lymphocytes T CD8+ sont impliqués dans le maintien de la dormance tumorale au niveau du site métastatique . Dans ce modèle, la suppression du système immunitaire par les anticorps CD8+ favorisait de manière significative la croissance métastatique. Le profilage du génome a montré que les modèles d'altérations génétiques sont fortement partagés entre les sites primaires et métastatiques, ce qui indique que les métastases pourraient provenir de cellules tumorales disséminées à partir de la tumeur primaire à un stade précoce. Ces résultats suggèrent que les cellules tumorales disséminées seraient dormantes et éviteraient la surveillance immunitaire, et que la fuite du système immunitaire entraînerait une croissance métastatique. Les cellules immunitaires et de leurs cytokines dans la suppression de la repousse des cellules tumorales après irradiation et la perturbation des cellules immunitaires ont inversé l'équilibre post-irradiation .

Dormance cellulaire

La dormance cellulaire est un autre modèle de dormance tumorale . La dormance cellulaire est caractérisée par trois caractéristiques : (1) une prolifération minimale ; (2) décès minimum ; et (3) la réversibilité. La dormance est omniprésente dans les organismes vivants, notamment les bactéries, les levures, les insectes et les mammifères, comme stratégie de survie contre un environnement détérioré. Au niveau cellulaire, le statut dormant est observé dans les cellules souches tissulaires et dans le cancer. La dormance cellulaire du cancer a principalement été étudiée dans le contexte de récidives tardives, notamment métastasiques, dans lesquelles le microenvironnement du site métastatique joue un rôle critique. Cependant, la dormance cellulaire peut également exister dans les tumeurs se développant au niveau du site primaire ; par exemple, dans les régions hypoxiques. Étant donné que des cellules dormantes existent dans les tumeurs, elles sont probablement résistantes aux thérapies conventionnelles telles que les médicaments anticancéreux et les radiations, qui ciblent les cellules en prolifération active. Plusieurs mécanismes de dormance cellulaire existent .

Matrice extracellulaire et dormance

Le microenvironnement du site métastatique dans un organe distant ne devrait pas être le même que celui de la tumeur d'origine, et dans un tel milieu aberrant, les cellules cancéreuses meurent ou deviennent dormantes. La matrice extracellulaire est un facteur microenvironnemental important. Le rapport entre les kinases extracellulaires régulées (ERK) activées et le p38 mitogen-activated protein kinases par fixation à la matrice extracellulaire constitue le commutateur moléculaire de la dormance cellulaire . La prolifération des cellules HEp3 du carcinome épidermoïde humain est régulée par deux voies : (i) l'activation de ERK par le récepteur urokinase (CD87) et l'intégrine α5β1 et ; (ii) suppression de p38MAPK par la fibronectine.30 Lorsqu'une des voies est altérée, l'équilibre entre ERK et p38MAPK penche du côté de la suppression de la croissance et, par conséquent, les cellules HEp3 deviennent dormantes. En bloquant p38MAPK, les cellules cancéreuses sont extraites de leur dormance et reprennent leur prolifération.31 Dans le cancer du sein, l'inhibition de l'intégrine β1 induit la dormance in vitro et in vivo.32, 33 Ainsi, l’interaction entre la matrice extracellulaire et les cellules cancéreuses joue un rôle important dans la dormance cellulaire.

Métastase et dormance

In vitro, Les lignées cellulaires du cancer de la prostate peuvent être dormantes lorsqu’elles sont co-cultivées avec une lignée cellulaire ostéoblastique. La signalisation du facteur de croissance transformant bêta-2 activé via le récepteur de la tyrosine kinase Axl et le growth arrest – specific 6, un ligand d'Axl sécrété par les ostéoblastes, joue un rôle essentiel dans l'induction de la dormance.35

Dans le myélome, Les cellules de la muqueuse osseuse peuvent constituer une niche pour les cellules de myélome. L’imagerie in vivo montre que les cellules du myélome deviennent dormantes après s’être attachées aux cellules qui tapissent les os. Le remodelage du microenvironnement osseux par les ostéoclastes force les cellules myélomateuses à sortir de leur dormance et à reprendre leur prolifération. De même, le facteur de nécrose tumorale alpha l'interleukine 6 remodèlent le microenvironnement osseux pour inciter les cellules métastatiques dormantes du cancer du sein dans la moelle osseuse à reprendre leur prolifération.37 Les cellules cancéreuses deviennent dormantes lorsque la thrombospondine-1 est produite par la microvascularisation stable dans les cocultures de cellules cancéreuses du sein et de cellules endothéliales,. La régulation négative de CXCR4 dans les sites métastatiques pulmonaires était également associée au phénotype dormant d'une lignée cellulaire de cancer du sein.39

Microenvironnement hypoxique et dormance

La prolifération désordonnée des cellules cancéreuses et l’angiogenèse désorganisée rendent le microenvironnement cancéreux hypoxique. La consommation d'oxygène par les cellules tumorales joue un rôle essentiel dans la génération d'un microenvironnement hypoxique.40 L'hypoxie induit une agressivité accrue et une résistance au traitement dans le cancer.41 Le facteur de croissance endothélial vasculaire est nécessaire à l'angiogenèse et à la formation de cellules des îlots pancréatiques. tumeurs chez les souris transgéniques RIP1-Tag2,42 alors que des tumeurs existent toujours chez les souris Vegf null RIP1-Tag2 de manière dépendante du facteur induit par l'hypoxie 1α.43 Les tumeurs résiduelles sont hautement hypoxiques avec une diminution de la prolifération et de la mort cellulaire. L'inhibition génétique et pharmacologique de l'angiogenèse aboutit à un phénotype invasif des tumeurs.44 Grâce à des expériences de suivi cellulaire, il a été montré que les cellules hypoxiques sont à l'origine de récidives après irradiation in vivo 45.

Le facteur de transcription HIF joue un rôle central dans la réponse hypoxique aiguë des cellules cancéreuses.46 Dans des ons hypoxiques aiguës, la consommation de glucose augmente considérablement en raison de l'activation de la glycolyse activée . Dans un microenvironnement dans lequel l’apport de glucose est limité, il est peu probable que les cellules cancéreuses continuent à consommer de grandes quantités de glucose. Ainsi, il devrait y avoir d’autres mécanismes différents de la réponse hypoxique aiguë typique pour les cellules cancéreuses dormantes en hypoxie.

Une lignée cellulaire du cancer du pancréas était en dormance dans une hypoxie chronique au cours d'expériences in vitro.40 La consommation de ressources énergétiques, telles que l'oxygène et le glucose, et le renouvellement de l'ATP sont diminués à l'état de dormance et la production de lactate a également diminué. La suppression de l'activité des protéines kinases est nécessaire à la dormance des cellules AsPC-1, car les cellules avec une forme active de l'AKT ne pouvaient pas être en dormance, continuaient à consommer des ressources énergétiques et mouraient dans des conditions hypoxiques chroniques. Ainsi, la suppression de l’activité cellulaire dans un microenvironnement détérioré est bénéfique pour la survie des cellules cancéreuses.

Le membre 1A de la famille du domaine génétique inductible par l'hypoxie (HIGD1A) est exprimé près de la région nécrotique des tumeurs solides.Dans des conditions de privation de glucose, l'activité de l'ADN méthyltransférase est supprimée induisant HIGD1A . HIGD1A supprime la phosphorylation oxydative, active l'AMPK et supprime la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Par conséquent, HIGD1A soutient la survie des cellules cancéreuses dans des conditions d'hypoxie sévère.47 Le récepteur nucléaire orphelin, NR2F1, joue un rôle dans le maintien de la dormance grâce aux inhibiteurs de SOX9, PARβ et CDK dans les cellules HEp3.48

Suppression de la voie oncogène

L'oncogène MYC est l'un des gènes les plus fréquemment dérégulés dans de nombreux cancers.52 Chez les souris présentant une expression du gène MYC spécifique au tissu hépatique, le MYC est surexprimé en l'absence de traitement par la doxorubicine et des tumeurs apparaissent dans le foie. .53 Après la formation d'une tumeur, lorsque MYC est inactivé par le traitement par la doxorubicine, les tumeurs cessent de croître et les cellules reprennent leur apparence normale de cellules hépatiques. Après le l'arrêt de la doxorubicine, les cellules tumorales montre une repousse massive avec réactivation de MYC. L'analyse comparative génomique montre que le schéma de gain et de perte chromosomique est presque le même entre les tumeurs primaires et récurrentes, ce qui indique que la tumeur repoussée après réactivation de MYC n'est pas une tumeur de novo mais dérive du même clone que les tumeurs. avant l'inactivation de MYC. Ces résultats suggèrent que les cellules tumorales sont dans un état dormant pendant l'inactivation de MYC. Ainsi, l’inhibition de la voie oncogène, MYC dans ce cas, induit une dormance.

L'activation de MYC stimule à la fois la consommation d'oxygène et de glucose.54 Les niveaux de protéine MYC diminuaient considérablement dans des conditions de manque de glucose et d'oxygène grâce à l'amélioration de la dégradation des protéines. La mort cellulaire des cellules HCT116 du cancer colorectal est atténuée par la suppression de MYC dans des conditions prolongées de manque de glucose et d'oxygène. La régulation des niveaux de MYC pourrait également être impliquée dans l'induction de la dormance.

Une mutation motrice est une mutation au sein d’un gène qui joue un rôle essentiel dans le développement et la progression du cancer. Le blocage de la voie de la mutation motrice est la base de la thérapie par ciblage moléculaire. Nous avons signalé que les CTOS de patients atteints d'un cancer du poumon non à petites cellules présentant des mutations du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) peuvent être dormantes dans des conditions hypoxiques.51 La signalisation intracellulaire de la voie de l'EGFR est supprimée en dormance, alors que la phosphorylation constitutive de l'EGFR est maintenue. Ces CTOS dormants étaient résistants à un inhibiteur de la tyrosine kinase de l'EGFR. Contrairement à l'EGFR, la phosphorylation des membres de la famille ERBB, HER2 et HER3, a été remarquablement supprimée. L'inhibiteur intrinsèque de l'EGFR, MIG6 (ERRFI1/RALT/Gene33), bloque la dimérisation des membres de la famille ERBB en se liant au domaine intracellulaire de l'EGFR. MIG6 est induit par l'hypoxie et est nécessaire à la dormance des cellules cancéreuses du poumon hébergeant des mutations actives de l'EGFR. Dans le modèle de cancer du sein induit par le récepteur du facteur de croissance des fibroblastes (FGFR) inductible par Wnt1, les tumeurs deviennent dormantes lorsqu'elles sont traitées avec des inhibiteurs du FGFR.56 Finalement, les tumeurs deviennent résistantes aux inhibiteurs du FGFR par activation de l'EGFR. Dans un modèle de souris MMTV Neu inductible par Dox, une diminution de la signalisation HER2 par retrait de Dox a conduit à la dormance des cellules tumorales. Certaines cellules cancéreuses ont activé la signalisation Notch et ont repris leur prolifération.57

Le virus du papillome humain est un virus oncogène et le produit E6/E7 est important pour l'oncogenèse. La sénescence cellulaire est induite par la suppression de E6/E7 dans des conditions normoxiques, tandis que la dormance cellulaire est induite dans des conditions hypoxiques.58 Ainsi, la suppression de la voie motrice conduit à la mort ou à la sénescence des cellules cancéreuses à l'état actif mais pas à l'état dormant. La dormance cellulaire des cellules cancéreuses n’est pas une réponse passive ; il est plutôt régulé par des mécanismes actifs.

Stress du réticulum endoplasmique et dormance

Comme mentionné ci-dessus, certaines cellules ne peuvent être dormantes que sous certaines conditions. Pour être en sommeil, il doit y avoir un contexte ou un signal cellulaire particulier, comme une réponse hypoxique. Un autre signal peut être le stress du réticulum endoplasmique (RE). En divisant activement les cellules cancéreuses, la synthèse des protéines qui nécessite de grandes quantités de ressources énergétiques est favorisée. La synthèse des protéines et la molécule clé, mTORC1, sont régulées négativement dans les cellules cancéreuses cultivées en hypoxie.59 Lorsqu'une lignée cellulaire de cancer colorectal, COLO320, a été stimulée par le facteur de croissance analogue à l'insuline (IGF) dans des conditions hypoxiques, une apoptose robuste a été induite par un facteur de croissance augmenté. Réponse au stress du RE.60 Un repliement protéique altéré dans des conditions hypoxiques est responsable du stress du RE, et l'IGF pourrait induire un stress du RE en stimulant la synthèse protéique aberrante et la mort cellulaire qui en résulte. Ainsi, trop de stress aux urgences doit être évité. Ranganathan et al61 ont rapporté que l'activation de p38 MAPK via le stress ER est essentielle à l'induction de la dormance.

Angiogenèse tumorale

Caractéristiques fonctionnelles des vaisseaux sanguins tumoraux et mécanismes moléculaires

Alors que la formation de vaisseaux sanguins physiologiques se produisant au cours du développement, du cycle menstruel ou de la cicatrisation des plaies est un processus étroitement contrôlé qui cesse lorsque le besoin de nouveaux vaisseaux sanguins est satisfait, l'angiogenèse tumorale est dérégulée en raison de la persistance de facteurs pro-angiogéniques dans le microenvironnement tumoral. Une circulation efficace dépend d’une division ordonnée de l’arbre vasculaire en artères, artérioles, capillaires, veinules et veines. Cependant, en présence d'une signalisation pro-angiogénique constante dans la tumeur, les réseaux vasculaires nouvellement formés peuvent ne pas parvenir à mûrir et à s'élaguer, la division en artérioles, capillaires et veinules peut faire défaut, la taille des vaisseaux peut être nettement hétérogène et le flux sanguin à travers les vaisseaux mal organisés et mal formés peuvent être chaotiques . Cela peut entraîner un flux sanguin inégal dans le parenchyme tumoral, entraînant des zones d'hypoxie tissulaire persistante ou intermittente .

Les jonctions endothéliales sont souvent perturbées dans les vaisseaux tumoraux, entraînant une augmentation de la perméabilité et une augmentation de la pression du liquide interstitiel . Cela peut à son tour réduire l'efficacité du traitement du cancer, car la compression des vaisseaux tumoraux et une mauvaise perfusion vasculaire entravent l'administration du médicament . Les péricytes sont généralement partiellement détachés des cellules endothéliales dans les vaisseaux tumoraux et la membrane basale est inégalement répartie, entraînant une fragilité vasculaire accrue et des risques d'hémorragie . Les défauts de la fonction et de l'intégrité vasculaires modifient profondément le microenvironnement tumoral. Cependant, l’étendue des anomalies structurelles et fonctionnelles observées dans les vaisseaux tumoraux varie considérablement en fonction du type de tumeur et de sa localisation anatomique, ainsi qu’au sein d’une même tumeur en fonction du microenvironnement tumoral.

mécanismes moléculaires

Conformément à cela, une méta-analyse des profils transcriptionnels de différents types de cancer humain a identifié une signature génétique principale comprenant, par ex. VEGFR2, TIE1 et TIE2 qui sont des régulateurs centraux de la signalisation pro-angiogénique du VEGF et de l'angiopoïétine (100). Cette signature génétique centrale de l'angiogenèse tumorale comprenait également CLEC14A et CD93, qui, avec l'endosialine et la thrombomoduline, constituent une famille de lectine de type C qui sont fréquemment régulées positivement dans les vaisseaux tumoraux (95, 101, 102, 103, 104, 105, 106). CLEC14A, CD93 et l'endosialine se lient tous à la protéine multimérine-2 associée à la matrice extracellulaire sécrétée (107, 108). L'interaction entre le CD93 endothélial et le MMRN2 régule le dépôt de fibronectine au cours de l'angiogenèse des gliomes, et la perte d'endosialine, principalement exprimée dans les péricytes, protège contre le développement de la fibrose, suggérant que cette famille de protéines participe à la régulation de la matrice extracellulaire (105, 109). Cependant, le déficit en CD93 est associé à une perméabilité accrue, tandis que l'expression de l'endosialine dans les péricytes favorise l'intravasation des cellules tumorales et la dissémination métastatique, indiquant des rôles opposés dans la régulation de l'intégrité vasculaire (104, 110). La réponse transcriptionnelle spécifique des cellules endothéliales tumorales n'est pas seulement liée à l'angiogenèse et à l'intégrité des vaisseaux, mais peut également affecter l'activation endothéliale et le recrutement des leucocytes. La signalisation pro-angiogénique entraîne une anergie endothéliale, une réponse réduite à la signalisation pro-inflammatoire et une diminution de la régulation des molécules d'adhésion et des chimiokines nécessaires à la capture et à la migration trans-endothéliale des leucocytes (111, 112, 113, 114). La régulation positive du FASL dans les vaisseaux tumoraux renforce encore la barrière endothéliale et contribue à la suppression immunitaire en induisant l'apoptose des lymphocytes T cytotoxiques (115). De même, il a été démontré que l’expression de l’endothéline B dans les vaisseaux tumoraux du cancer de l’ovaire diminue la localisation des lymphocytes T (116). En particulier dans les tumeurs cérébrales, les modifications de l’expression des gènes endothéliaux induites par le microenvironnement tumoral peuvent également être bénéfiques pour le traitement. La signature d'expression génique spécifique induite dans les cellules endothéliales tumorales du médulloblastome WNT conduit à une perturbation de la barrière hémato-encéphalique et rend ainsi la tumeur sensible à la chimiothérapie (117). Les protéines régulées positivement dans les vaisseaux tumoraux altèrent la fonction vasculaire et peuvent constituer de nouvelles cibles thérapeutiques, comme indiqué ci-dessous.

Facteur de croissance et chimiokines dans l'angiogenèse tumorale

Intégrines

Les intégrines sont des facteurs d'adhésion majeurs dans la matrice extracellulaire, qui participent à divers processus cellulaires dans le corps humain en régulant la transduction de signalisation entre les cellules et de ces cellules avec la matrice environnante . Contrairement aux récepteurs à tyrosine kinase, les intégrines reposent sur des complexes d'adhésion locale pour activer les voies de signalisation cellulaire. Sous la médiation de ligands solubles, de matrice extracellulaire ou de ligands liés à la surface cellulaire, notamment des facteurs de croissance, des protéases, des cytokines, des constituants structurels de la matrice extra-cellulaire (comme le collagène et la fibronectine), des protéines plasmatiques, des agents pathogènes microbiens ou des récepteurs des cellules immunitaires. , l'intégrine joue un rôle central dans l'homéostasie cellulaire, l'immunité, l'inflammation, l'infection, la thrombose, la lymphangiogenèse, l'angiogenèse et la tumorigenèse au sein de l'environnement interne complexe de l'homme .

Dans l'angiogenèse tumorale, les intégrines αv surexprimées peuvent être exploitées par les carcinomes pour lutter pour les ressources vasculaires et stromales afin de favoriser la progression tumorale et le cancer. L'intégrine αvβ6 est le premier facteur d'adhésion parmi les intégrines αv ayant des effets angiogéniques et est largement exprimée sur les cellules épithéliales vasculaires activées au sein des tissus de remodelage et pathologiques. αvβ3 est un facteur indispensable dans l'angiogenèse initiée par les voies de signalisation du facteur de croissance des fibroblastes et du facteur de nécrose tumoraleα, tandis que αvβ5 est nécessaire à l'angiogenèse médiée par le facteur de croissance transformant alpha et le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire.307 En outre, αvβ5 module le rôle du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire dans la promotion de la perméabilité vasculaire et des métastases tumorales.263 Dans certaines premières études précliniques, les anticorps ciblant les intégrines αvβ3 et αvβ5 ont empêché l'angiogenèse tumorale et la propagation métastatique, les soutenant ainsi comme cibles pour le traitement anti-angiogénique du cancer. α9β1, α6β1 et α6β4 interviennent dans l'angiogenèse tumorale de différentes manières. Par exemple, α4β1 maintient la stabilité des cellules endothéliales et des péricytes sous la médiation des facteurs pro-angiogéniques facteur de croissance de l’endothélium vasculaire, bFGF et TNF-α pour soutenir l'angiogenèse tumorale.317 L'intégrine α5β1 et son ligand, la fibronectine, peuvent être régulés positivement dans l'angiogenèse médiée par le bFGF. et l'IL-8.318 L'intégrine α9β1 favorise l'angiogenèse tumorale de manière dépendante du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire et régule la lymphangiogenèse en interagissant avec le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire-C et le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire-D.319 Bien que les fonctions biologiques et les mécanismes des intégrines soient si complexes, l'avenir de l'anti-intégrine dans l'anti-intégrine -la thérapie angiogénique est prometteuse en raison de son rôle crucial et fondamental dans l'angiogenèse et la lymphangiogenèse tumorales.

Thérapie anti-angiogénique : succès et échecs

Le concept de ciblage de l'angiogenèse comme moyen d'affamer les tumeurs a été introduit par Judah Folkman. Depuis lors, plusieurs thérapies antiangiogéniques, ciblant principalement la voie de signalisation du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire, ont été développées et approuvées pour le traitement de diverses tumeurs. Malgré les résultats prometteurs montrés par les études précliniques, les monothérapies anti-facteur de croissance de l’endothélium vasculaire telles que le bevacizumab, le sunitinib et l'aflibercept, entre autres, n'ont apporté que des bénéfices limités dans certains types de tumeurs, notamment le carcinome rénal à un stade avancé, le carcinome hépatocellulaire et le carcinome colorectal, et n'ont pas montré d'efficacité. dans l'adénocarcinome pancréatique, le cancer de la prostate, le cancer du sein ou le mélanome . Les données obtenues par l'essai AVANT sur l'adjuvant bevacizumab dans le cancer colorectal montrent une incidence plus élevée de rechutes et de décès chez les patients traités par bevacizumab en raison de la progression de la maladie suggérant une agressivité tumorale accrue après un traitement anti-angiogénique . Ceci est cohérent avec les études sur des modèles expérimentaux de cancer, qui corrèlent le traitement anti-angiogénique avec un caractère invasif accru de la tumeur locale et la formation de métastases à distance . Dans le gliome, de nombreuses études cliniques montrent collectivement que le traitement anti-angiogénique peut prolonger la survie sans progression mais ne parvient pas à améliorer la survie globale . Le succès limité du traitement anti-angiogénique dans le gliome est probablement dû, au moins en partie, à une fuite du traitement par des cellules tumorales invasives cooptant le système vasculaire du tissu cérébral environnant. Plusieurs mécanismes moléculaires ont été identifiés pouvant expliquer la résistance et l'invasion accrue après un traitement anti-angiogénique dans le gliome, notamment la transition mésenchymateuse des cellules tumorales, la régulation positive des facteurs pro-angiogéniques, l'activation du microenvironnement tumorale et la régulation positive des métalloprotéases matricielles . Les effets favorisant les métastases ont principalement été obtenus à partir de modèles expérimentaux et les preuves claires issues des études cliniques font encore défaut. Les raisons de l’efficacité insuffisante incluent les mécanismes de résistance du stroma et des cellules tumorales .

Mécanismes des effets thérapeutique des inhibiteurs de l'angiogenèse

Bien que les médicaments anti-angiogéniques aient été initialement conçus pour bloquer la formation de vaisseaux sanguins, leur capacité à contrôler la croissance tumorale peut être due à plusieurs mécanismes différents, qui ne s'excluent pas mutuellement. Pour améliorer le ciblage vasculaire, une compréhension approfondie des mécanismes cellulaires et moléculaires qui entravent la progression tumorale en réponse à un traitement anti-angiogénique dans des tumeurs spécifiques est nécessaire. Le mécanisme d'action possible des inhibiteurs de l'angiogenèse sur les vaisseaux sanguins tumoraux peut être globalement classé en trois catégories : (a) déplétion vasculaire, (b) normalisation des vaisseaux et (c) activation immunitaire (Fig. 3).

Mécanismes de résistance au traitement anti-angiogénique

La résistance au traitement anti-angiogénique est un problème important qui explique probablement la réponse variable selon les différents types de tumeurs et les bénéfices limités en termes de survie globale. La résistance peut être classée en résistance intrinsèque, observée dès le début du traitement, et en résistance acquise, observée après une première réponse positive au traitement . Plusieurs mécanismes ont été proposés pour la résistance aux traitements anti-angiogéniques, notamment les effets directs de l'hypoxie tels que l'induction d'une invasion tumorale et de métastases, la cooptation de vaisseaux normaux dans les tissus environnants, le mimétisme vasculaire ainsi que la contribution des cellules stromales, notamment le recrutement de macrophage associé aux tumeurs, de cellule progénitrice endothéliale et cellules myéloïdes pro-angiogéniques ainsi que la régulation positive de facteurs pro-angiogéniques .

Le traitement anti-angiogénique peut favoriser l'invasion tumorale et les métastases dans les modèles de cancer précliniques, qui pourraient être déclenchées par une hypoxie accrue due à l'épuisement des vaisseaux. En effet, la transcription des gènes régulés par le facteur induit par l'hypoxie contrôle différentes étapes de l'invasion tumorale et des métastases, notamment l'activation de la signalisation du micro-environnement tumoral , le recrutement de cellules stromales, le mimétisme vasculaire et la cooptation des vaisseaux . La cooptation vasculaire est définie comme un processus non angiogénique par lequel les cellules tumorales utilisent directement le système vasculaire préexistant du tissu non malin comme apport d'oxygène et de nutriments, entraînant une résistance au traitement anti-angiogénique . La première preuve de la cooptation des vaisseaux en tant que mécanisme de résistance acquise au traitement anti-angiogénique a été démontrée par une étude sur un modèle murin de carcinome hépatocellulaire étudiant la réponse au traitement par le sorafénib . En plus de la cooptation des vaisseaux, les cellules tumorales peuvent développer un mimétisme vasculaire comme système de transport sanguin alternatif pour contrecarrer le manque d'oxygène et de nutriments lors d'un traitement anti-angiogénique. En effet, des études précliniques menées sur un modèle de carcinome rénal ont rapporté que le sunitinib, inhibiteur du récepteur 2 du [facteur de croissance de l’endothélium vasculaire]], augmente le mimétisme vasculaire sous hypoxie en transformant les cellules tumorales en cellules de type endothélial, entraînant une résistance tumorale .

Le recrutement de cellules stromales, de cellules immunitaires et de progéniteurs est un autre mécanisme potentiel de résistance au traitement anti-angiogénique. En particulier, de nombreuses études ont souligné le rôle important des cellules de la moelle osseuse dans cet aspect. Le recrutement de cellule myéloïde dans le glioblastome peut provoquer une résistance au traitement par le vatalanib et la déplétion des cellules myéloïdes peut potentialiser les effets de ce médicament anti-angiogénique . La libération de facteurs proangiogéniques et une hypoxie accrue en réponse au blocage de la vascularisation peuvent conduire au recrutement de cellules progénitrices endothéliales de la moelle osseuse, qui contribuent à la vascularisation tumorale et ont été associées au développement d'une résistance au traitement anti-angiogénique (303). De plus, le recrutement de cellules myéloïdes pro-angiogéniques est également considéré comme un mécanisme par lequel les tumeurs contournent les effets inhibiteurs des médicaments anti-angiogéniques. Les tumeurs peuvent recruter différentes populations de cellules myéloïdes dotées de propriétés pro-angiogéniques qui peuvent à leur tour être utilisées comme source alternative de chimiokines et de cytokines pro-angiogéniques (304).

De plus, des voies de signalisation pro-angiogéniques alternatives, notamment ANGPT-2, FGF-2, IL-8, peuvent être induites par les cellules tumorales en réponse à une inhibition pharmacologique de la voie de signalisation VEGF (297). Ces dernières années, des progrès ont été réalisés dans la compréhension du mécanisme d'action des médicaments anti-angiogéniques grâce à l'évaluation des effets des inhibiteurs anti-angiogéniques sur les vaisseaux tumoraux dans le cadre d'études précliniques et cliniques. Un aspect important qui a émergé est le large spectre d’effets couverts par les inhibiteurs angiogéniques et la diversité en termes de réponse thérapeutique [305].

Fibroblaste associé aux cancers

Structure et fonctions

Morphologiquement les fibroblastes associés aux tumeurs sont légèrement plus gros, avec des noyaux plus foncés et un cytoplasme ramifié.

Les fibroblastes associés aux tumeurs sont présents à tous les stades des tumeurs malignes solides et leur impact fonctionnel sur la biologie du cancer semble être similaire pour tous les types de tumeurs .

Les fibroblastes associé aux cancers sont le type cellulaire prédominant dans le stroma tumoral et contribuent au micro-environnement tumoral prolifératif, pro-inflammatoire, immunosuppresseur, angiogénique, pro-invasif et pro-métastatique nécessaire à l'évolution et à la progression du cancer .

Les médiateurs inflammatoires tels que le facteur de croissance transformant , l'interleukine 1 et l'interleukine 6 produits par les cellules tumorales et les cellules stromales favorisent l'activation du fibroblaste associé aux tumeurs et contribuent à un profil pro-inflammatoire qui soutient directement la carcinogenèse .

Les fibroblastes associés aux tumeurs conduisent la transition épithéliale-mésenchymateuse par laquelle les cellules cancéreuses perdent leur polarité et leurs molécules d'adhésion et acquièrent la motilité nécessaire à la dissémination . Malgré les effets globalement pro-tumorigènes, il semble qu'au début les fibroblastes associés aux tumeurs suppriment les tumeurs, mais qu'à mesure que le cancer évolue, ils se transforment en cellules pro-tumorigènes .

Facteurs sécrétés et exosomes dans l'interaction CAF-cellules tumorales

Les cytokines et chimiokines produites par le CAF peuvent avoir des effets à la fois immunosuppresseurs et immunoactivateurs sur divers leucocytes, notamment les lymphocytes T CD8+, les lymphocytes T régulateurs immunosuppresseurs (Tregs) et les macrophages (Figure 1). Cependant, le consensus est que les effets globaux du CAF sont immunosuppresseurs (14). L'IL-6, le ligand de chimiokine CXC (CXCL) 9 et le TGF-β, produits par le CAF, jouent un rôle bien établi dans la suppression des réponses antitumorales des lymphocytes T (34). Ceci est également étayé par une association inverse entre la cytotoxicité du CAF et des lymphocytes T CD8+.

La coloration du ligand de mort programmé 2 (PD-L2) et du ligand du facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) OX40L dans des coupes de cancer du sein humain a révélé des lymphocytes T à la surface du CAF. Cela a confirmé que des sous-ensembles de CAF attirent et retiennent les lymphocytes T à la périphérie de la tumeur par le biais de mécanismes distincts impliquant la signalisation des chimiokines (ligand de chimiokine [CCL]-11, CXCL12-14), les molécules d'adhésion cellulaire, l'activation de points de contrôle immunitaires inhibiteurs et le CD8+ T. anergie cellulaire (36).

Dans un modèle murin PDAC, il a été démontré que les CAF, programmés par le TGF-β pour exprimer une protéine riche en leucine (LRRC15), étaient associés à une faible réponse au traitement anti-PD‐L1 (42). De plus, les CAF sont une source de divers facteurs de croissance, notamment le TGF-β, le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF), le facteur de croissance des fibroblastes 5, le facteur de différenciation de la croissance 15, le facteur de croissance des hépatocytes et le facteur de croissance de type insuline (43, 44). La sécrétion de facteurs paracrines pro-souche tels que les facteurs de croissance de type insuline, les cytokines inflammatoires (IL-6 et IL-8) et les chimiokines (CCL2 et CCL5) favorisent la conversion des cellules cancéreuses en cellules souches cancéreuses et renforcent l'origine souche du cancer. cellules souches cancéreuses existantes (45-47). De plus, la sécrétion d’IL-6 fait du CAF un médiateur important de l’EMT dans les cellules cancéreuses (48, 49).

Les exosomes sont des vésicules extracellulaires libérées par tous les types de cellules et se retrouvent dans tous les fluides corporels (50). Ils contiennent du matériel génétique, des protéines et des lipides et sont essentiels à la communication intercellulaire. L'activation, le recrutement et la conversion des fibroblastes en CAF activé dépendent du TSF et des exosomes sécrétés par la tumeur (TSE) contenant diverses molécules oncogènes telles que des microARN (miR), des ARNm de gènes de fusion, des ARN longs non codants, des fragments d'ADN mutés et un une variété de molécules de signalisation cellulaire (51). Les niveaux circulants de miARN exosomal reflètent avec précision la progression de la maladie et pourraient servir d’outil pronostique parmi divers cancers après résection de la tumeur primitive (52–58).

En plus du TSF, les exosomes dérivés du TSE et du CAF (CAFEx) sécrétés respectivement par les cellules tumorales et le CAF dans la tumeur primitive sont des médiateurs essentiels de la communication entre les cellules cancéreuses et les cellules immunitaires et conduisent à la formation de niches pré-métastatiques (PMN). (59). De plus, le CAF peut pénétrer dans la circulation et favoriser le développement de PMN et de lésions métastatiques ultérieures (60, 61).

Les intégrines (ITG) sont connues pour déterminer l’organotropisme des cellules tumorales. Dans un modèle murin, le CAF a favorisé les métastases pulmonaires par la construction de PMN via CAFEx. Il a été constaté que les ITGα2β1 dérivés de CAFEx hébergent les fibroblastes pulmonaires et activent ensuite la voie de signalisation du TGF-β. Pour préparer la colonisation ultérieure du tissu pulmonaire par extravasation de cellules tumorales circulantes (CTC), le microenvironnement pulmonaire est remodelé par les fibroblastes pulmonaires activés (58). L'ITG de surface guide le TSE vers des ligands ECM spécifiques à un organe (collagène, fibronectine, fibrinogène et E-cadhérine) dans les organes cibles, par ex. ITGα6β1 et ITGα6β4 adhèrent aux cellules épithéliales et aux fibroblastes du poumon et ITGαvβ5 se lie aux macrophages hépatiques résidents (cellules de Kupffer) et régulent positivement les gènes de migration cellulaire et la protéine S100 (62). Des EST spécifiques à un organe ont été identifiées pour 28 lignées cellulaires métastatiques différentes. De plus, les TSE comprenant le TGF-β et le PDGF interviennent dans l'activation, la différenciation et le recrutement du CAF à tous les stades de tous les cancers solides (13).

Dans le cancer colorectal (CCR) à un stade précoce, il a été observé que les EST favorisent le CAF hautement prolifératif et angiogénique, tandis que celles provenant de lignées cellulaires métastatiques de stade avancé du CRC induisent un CAF hautement invasif qui, par la sécrétion de protéases dégradant l'ECM et une augmentation l'expression des modulateurs pro-invasifs de la saillie membranaire a permis la pénétration de la MEC (51).

De plus, les EST modifient le métabolisme du CAF et induisent la production de métabolites nutritifs contenant du CAFEx (acides aminés et intermédiaires du cycle de l'acide tricarboxylique) qui alimentent les cellules tumorales et augmentent leur survie (31, 63). Une étude sur les lignées cellulaires du cancer du sein a révélé que les TSE contenant miR-105 pourraient reprogrammer le métabolisme du CAF et leur permettre d'augmenter le métabolisme du glucose lorsque les niveaux de nutriments étaient suffisants, ainsi que de détoxifier les déchets métaboliques en métabolites riches en énergie lorsque les nutriments étaient rares (64 ).

Comme le montre le PDAC, le lactate produit par les cellules cancéreuses favorise une reprogrammation épigénomique étendue du CAF (65). Dans le CCR et pendant la privation de protéines, les CAF accumulent des acides gras, des phospholipides et de la synthétase d'acide gras. La captation des métabolites lipidiques par les cellules CRC sécrétées par le CAF semble essentielle à leur migration (66).

Un autre puissant promoteur de malignité est le facteur de choc thermique 1 qui est fréquemment activé dans le CAF. Il pilote un programme qui soutient la survie et le potentiel métastatique des cellules cancéreuses en inhibant l'apoptose et en favorisant la migration. L’activation du facteur de choc thermique 1 a été associée à de mauvais résultats dans le cancer du CCR, du poumon, du sein et hépatocellulaire (CHC) (67).

Parmi les acteurs importants, le gène qui mérite d'être mentionné est la HMG-box 2 (SOX2). Il code pour des facteurs de transcription contrôlant l’expression de plusieurs gènes impliqués dans le développement embryonnaire précoce. Le SOX2 stromal régulé positivement entraîne la reprogrammation des fibroblastes du côlon, ce qui entraîne une signalisation améliorée de la β-caténine et du TGF-β dans les cellules CRC soutenant la progression du cancer. Néanmoins, le mécanisme précis reste à déterminer (68).

Le sous-ensemble de CAF présentant les caractéristiques des myofibroblastes (myCAF) intervient dans un programme de cicatrisation des plaies chroniquement perturbé dans les tumeurs et joue un rôle clé dans le développement d'un stroma fibreux en évolution continue. myCAF est très sensible aux chimiokines et se distingue métaboliquement et morphologiquement du CAF. Lorsqu'ils sont activés, leur taux de prolifération diminue et la production de composants ECM augmente considérablement. Les microfilaments cytoplasmiques de myCAF se connectent aux domaines extracellulaires de fibronectine, créant ainsi des mécanismes très contractiles. Le dépôt extracellulaire de collagène qui suit renforce et rigidifie la MEC (69).

Non seulement cela contribue à l’augmentation de la densité du stroma, mais le remodelage du stroma par les enzymes matricielles produites par le CAF fournit également des pistes pour l’invasion et la migration des cellules cancéreuses (14). La rigidité stromale entraîne une augmentation de la pression interstitielle, un système vasculaire anormal, un effondrement des vaisseaux sanguins, une hypoxie et une acidité qui conduisent à une administration inefficace du médicament et à une réponse réduite au traitement. Ces barrières physiques et chimiques sont hostiles aux cellules immunitaires cytotoxiques telles que les cellules T CD8+ et les cellules tueuses naturelles (NK) (70).

Fibroblaste associè aux cancers et cellules tumorales circulantes

La présence de fibroblaste associè aux cancers dans la circulation des patients atteints de cancer et leurs niveaux dans le sang périphérique sont en corrélation avec la progression du cancer et un taux de survie très faible. Notamment, les niveaux élevés d’agrégats de fibroblaste associè aux cancers et de cellules tumorales circulantes dans les échantillons de sang des patients doivent être considérés comme un marqueur important de taux de survie très faibles . Par exemple, les cellules tumorales circulantes ont une plus grande viabilité dans la circulation sanguine lorsqu'ils sont accompagnés de cellules de stroma, ce qui offre également un avantage en termes de survie précoce et de croissance des cellules tumorales au niveau du site métastatique . Voyageant en groupes avec des macrophages, des cellules immunitaires et des plaquettes, le fibroblaste associè aux cancers soutient, protège et augmente la survie des cellules tumorales circulantes. Les neutrophiles adjacents peuvent contribuer à la survie des cellules tumorales circulantes grâce à la suppression de l'activation des leucocytes . Grâce à de fortes adhésions intercellulaires, le fibroblaste associè aux cancers a maintenu la viabilité et la capacité proliférative des cellules tumorales circulantes dans les agrégats cellulaires en présence de niveaux élevés de forces hémodynamiques (> 1 000 dyn/cm2). Ce rôle protecteur a été observé dans le cancer de la prostate, se propageant généralement par les vaisseaux sanguins plutôt que par le système lymphatique .

Comme le micro-environnement tumoral des cellules tumorales peut se dérouler au sein des clusters, l'association entre les neutrophiles et les cellules tumorales circulantes entraîne la mitose des cellules tumorales et augmente le potentiel métastatique des cellules tumorales circulantes . À leur arrivée dans la niche pré-métastatique, les fibroblastes résidant dans les tissus contribuent à la transition mésenchymateuse-épithéliale. Ainsi, les fibroblastes associès aux cancers sont considérées comme des acteurs clés dans la promotion de la survie du cellules tumorales circulantes .

Cibler les parcours associés aux FAC

Ramener le CAF à un état de repos en ciblant les voies d’activation est un concept attrayant. Wnt2 sécrété par le CAF accélère la voie de signalisation Wnt/β-caténine, ce qui correspond à l'absence de lymphocytes T CD8+. Les effets de la vitamine D observés dans les études épidémiologiques sur la PDAC et le CCR sont en partie liés à la réduction de la signalisation Wnt/β-caténine liée au CAF, relayée par les métabolites de la vitamine D (Tableau 1) (75).

Alternativement, le ciblage des cytokines et des chimiokines dérivées du CAF (par exemple CXCL, IL-6 et TGF-β) pourrait améliorer l’efficacité anticancéreuse en association avec l’immunothérapie. Plusieurs inhibiteurs de l'IL-6, tels que le sarilumab et le tocilizumab, déjà approuvés pour le traitement des troubles auto-immuns et myéloprolifératifs, sont étudiés pour leur rôle dans le traitement anticancéreux, seuls ou en association.

L'anti-TGF-β en combinaison avec les anticorps anti-PD-L1 a inhibé la signalisation du TGF-β dans le CAF et a facilité la pénétration des lymphocytes T dans les tumeurs solides (76). Un résumé des ECR examinant les effets du ciblage de l'IL-6 et du TGF-β a été présenté dans le tableau 2. La complexité et la compréhension incomplète des fonctions du CAF nécessitent des recherches plus approfondies avant que la thérapie ciblée anti-CAF puisse être intégrée dans la pratique clinique.

Macrophage péritonéal

Le macrophage péritonéal est le macrophage qui se situe dans la cavité péritonéale. résidant est divisé en deux groupes: le grand macrophage péritonéal et le petit macrophage péritonéal en fonction de leur taille . En plus de leur différence de taille, il existe des différences phénotypiques : les grands macrophages péritonéaux ont beaucoup de F4/80 (EGF-like module-containing mucin-like hormone receptor-like 1) et ont peu de complexe majeur d'histocompatibilité de classe II tandis que les petits macrophages péritonéaux ont peu de complexe majeur d'histocompatibilité de classe II et beaucoup de F4/80 (EGF-like module-containing mucin-like hormone receptor-like 1). Les grands macrophages péritonéaux sont des macrophages à longue durée de vie car ils expriment des marqueurs plus matures tels que CD40, CD80 et CD86 .. Certains marqueurs uniques sont spécifiquement exprimés sur chaque sous-ensemble, par exemple le récepteur des cellules T, la TIM4 (T-cell membrane protein 4) et la molécule d'adhésion intercellulaire 2 (ICAM2) exprimés sur les grands macrophages péritonéaux tandis que CCR2 et CD226 sont exprimés sur les petits macrophages péritonéaux . En dehors de l'inflammation, les grands macrophages péritonéaux constituent la population dominante (plus de 90 %) avec des profils très identiques, tandis que les petits macrophages péritonéaux constituent une population très petite (moins de 10 %) et hétérogène composée de plusieurs sous-ensembles monocytaires .

Comme pour le reste des macrophages résidents, en dehors de l'inflammation, la plupart des macrophages résidant dans les tissus humains proviennent du stade embryonnaire et sont maintenus par auto-renouvellement . Les études de cartographie démontrent que les précurseurs des grands macrophages péritonéaux migrent et résident dans la cavité péritonéale au cours du stade embryonnaire et sont façonnés par le microenvironnement tissulaire . Cependant, les macrophages dérivés de la moelle osseuse peuvent se différencier et acquérir les caractéristiques clés de la population embryonnaire dans la cavité péritonéale et finalement reconstituer ,avec le vieillissement, les grands macrophages péritonéaux dérivés de l'embryon .

Macrophage associé au tumeur

Rôle dans le traitement

Une approche récemment développée pour encourager plus spécifiquement l’activation du TAM est la transduction des CAR. Les CAR sont constitués d'un anticorps à fragment variable à chaîne unique qui cible un antigène tumoral fusionné à un domaine transmembranaire qui fixe l'anticorps à la membrane cellulaire et à un domaine intracellulaire qui transmet les signaux d'activation et de costimulation [114] et est reconnu comme l'une des plus grandes innovations. dans le traitement du cancer après avoir montré d'excellents résultats chez les patients atteints de cancer du sang et de lymphomes [115], bien qu'aucun progrès comparable dans ses applications dans les tumeurs solides n'ait encore été prouvé bénéfique car les cellules T ne peuvent pas facilement pénétrer et survivre dans le TME [116]. Le TME dans les tumeurs solides recrute des cellules myéloïdes, ce qui entraîne une infiltration importante de macrophages. Par conséquent, les macrophages peuvent constituer un substitut viable aux cellules T en tant que receveurs de CAR. Les thérapies basées sur les macrophages dépendent dynamiquement des TAM, qui présentent à la fois des récepteurs Fc activateurs et inhibiteurs modulés en un phénotype immunosuppresseur favorisant la tumeur et manquent de spécificité antigénique (117). Le CAR pour la phagocytose (CAR-Ps) est une approche très récente explorée pour induire la phagocytose directe des tumeurs ou la dégradation de la MEC afin d'inhiber la croissance tumorale et la progression des tumeurs solides. Morrissey et ses collègues ont été les premiers à prouver que les macrophages créés par CAR peuvent favoriser la phagocytose. Ils ont conçu une famille de CAR-P qui conduisent les macrophages à manger des cellules tumorales spécifiquement ciblées. Les CAR-P contiennent un fragment d'anticorps extracellulaire à chaîne unique (ScFv) qui reconnaît les domaines transmembranaires CD19 et CD8 présents dans une construction CD19 CAR-T traditionnelle et sont introduits dans la lignée cellulaire de macrophages murins J774A par infection lentivirale. Dans cette étude, les chercheurs ont évalué la spécificité de la phagocytose sur la base de la caractéristique de reconnaissance de l'antigène du domaine ScFv de la construction CAR et ont démontré que les CAR-P provoquent l'engloutissement de particules synthétiques recouvertes d'antigène et de cellules cancéreuses humaines entières d'une manière particulière. . Zhang et coll. CAR modifié ciblant HER2 pour les macrophages, qui consiste en une région variable qui se lie à HER2 pour augmenter l'expression des MMP pour la dégradation de l'ECM et une autre région intracellulaire composée de CD147, qui favorise l'infiltration des cellules T dans le TME et inhibe ensuite le croissance tumorale dans un modèle de tumeur du sein murin 4 T1 (119). Il a récemment été démontré que le CAR confère aux macrophages une spécificité d’action contre les antigènes tumoraux, simultanément avec des fonctions antitumorales élevées pour encourager une réponse immunitaire adaptative. Inspirés par la réalisation de cellules CAR-T génétiquement modifiées pour exprimer des récepteurs spécifiques de l'antigène et par l'utilisation des fonctions effectrices distinctes des macrophages et de leur capacité à pénétrer dans les tumeurs, Klichinsky et al. macrophages humains génétiquement modifiés avec CAR pour améliorer leur capacité phagocytaire contre les cellules tumorales. Ils ont réalisé la transduction de l’anti-HER2 dans des macrophages humains primaires [CAR-macrophages (CAR-M)] en utilisant un adénovirus modifié incompétent pour la réplication. Ils ont montré que le transfert adoptif de CAR-M réduisait efficacement la croissance tumorale chez des souris immunodéficientes atteintes de tumeurs humaines HER2-positives (120). Une autre étude récente de Zhang et al. Cellules macrophages exprimant CAR (CAR-iMacs) dérivées de cellules souches pluripotentes induites (iPSC), qui confèrent des fonctions macrophages dépendantes de l'antigène telles que la sécrétion de cytokines, la reprogrammation vers des états tumoraux pro/anti-inflammatoires et une phagocytose accrue des cellules tumorales, qui confère des activités cellulaires antitumorales à la fois in vitro et in vivo (121). Dans une autre étude récente, des chercheurs ont développé des cellules CAR-M anti-CCR7 qui dirigent les macrophages vers les cellules CCR7-positives et éliminent les cellules CCR7-positives en criblant les domaines d'activation intracellulaires qui déclenchent la cytotoxicité des cellules tumorales, qui inhibent la croissance tumorale, préviennent les métastases et induisent immunité antitumorale systémique, effets qui prolongent collectivement la survie (122). La nouvelle approche basée sur la mise en œuvre de la plateforme ATAK dans l'évolution de deux types de nouvelles thérapies sera testée chez des patients atteints de glioblastome dans les prochains mois : 1) les monocytes ATAK-CAR, qui combinent des cellules myéloïdes avec des CAR contre les cellules cancéreuses, et 2 ) Les monocytes amorcés par ATAK, qui agissent comme des vaccins cellulaires et stimulent les cellules T contre les cellules cancéreuses (https://www.myeloidtx.com).

La technologie CAR-M est une nouvelle stratégie thérapeutique visant à manipuler les macrophages M2 vers le phénotype M1, à améliorer la phagocytose et à attaquer les cellules cancéreuses. Ils sont génétiquement modifiés pour développer un profil M1 anti-inflammatoire qui produit une variété de cytokines pro-inflammatoires pour stimuler les modifications antitumorales du TME. Les CAR-M peuvent activer les cellules dendritiques, recruter des cellules T, élever la présentation des néoantigènes aux cellules T et contribuer à la réponse immunitaire adaptative à long terme (120). À cet égard, le profilage immunitaire des échantillons provenant des patients des essais cliniques de phase 1 sera essentiel pour évaluer la variété des altérations induites dans le tissu tumoral. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) et la TEP immunitaire pourraient être bénéfiques dans cette situation pour fournir des informations supplémentaires. La réalisation de cette technique offre de nouvelles voies dans l’utilisation de macrophages modifiés pour exploiter leur potentiel contre divers antigènes tumoraux.

Macrophage hépatique

Les macrophages hépatiques sont constitués de trois populations qui différent en fonction de leur origine et de leurs phénotypes. Classiquement, il est distingués deux types de macrophages hépatiques : les cellules de Kupffer et les macrophages dérivés de monocytes. Les cellules de Kupffer d'origine foetale représentent la majeure partie des cellules phagocytaires du foie à l'état normal . La demi-vie des cellules de Kupffer chez la souris est estimée à 12,4 jours, tandis que chez l'homme, les macrophages transplantés dérivés d'un donneur peuvent être détectés jusqu'à un an après la chirurgie . Dans des conditions physiologiques, cette population se reconstitue par auto-renouvellement et ne dépend pas de progéniteurs dérivés de la moelle osseuse. Le deuxième sous-ensemble, les macrophages dérivés de monocytes, ne sont pas établis de manière embryonnaire, mais servent à repeupler les cellules de Kupffer en cas de lésion hépatique et/ou d'inflammation chronique . Ces cellules nouvellement recrutées se différencient et acquièrent certaines des caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles des cellules de Kupffer pour reconstituer leur population . Une population supplémentaire de macrophages hépatiques réside dans la capsule entourant l'organe entier appelée macrophages capsulaires hépatiques particulièrement enrichie en CD207 chez l'homme. Ce sous-ensemble provient de monocytes adultes en circulation et est phénotypiquement distinct des deux autres populations, bien que des études supplémentaires soient nécessaires pour bien comprendre leur rôle dans l'homéostasie hépatique .

Macrophage pulmonaire

Les macrophages pulmonaires effectuent le plus grand voyage de leur vie peu après la naissance : ils migrent du foie au poumon dans les 3 premiers jours suivant la naissance . Une personne inhale plus de 10 000 litres d’air par jour . Les poumons sont constamment exposés à des particules étrangères et à des agents pathogènes provenant de l’environnement extérieur. Les macrophages résidant dans les tissus pulmonaires jouent un rôle majeur dans la filtration de l'air inhalé et dans le maintien de l'homéostasie des tissus, afin de protéger l'hôte des agents pathogènes aéroportés. Nos poumons abritent deux populations principales de macrophages résidant dans les tissus et dotés de fonctions spécialisées basées sur leur compartiment anatomique . Les macrophages alvéolaires se trouvent dans l'alvéole, tandis que les macrophages interstitiels se trouvent dans les tissus environnants l"alvéole . Les macrophages situés dans les voies respiratoires supérieures ont été proposés comme troisième population mais sont généralement regroupés avec les macrophages pulmonaires . Les macrophages alvéolaires sont mieux connus que les macrophages interstitielles car ils sont plus accessibles par lavage broncho-alvéolaire.

La première vague, appelée vague primitive, commence au septième jour de la vie embryonnaire 6,5 dans le sac vitellin . Cette vague établit une population de progéniteurs exclusifs aux macrophages qui se différencient ensuite en progéniteurs érythroïdes et myéloïdes entre le neuvième et le onzième jour au cours de la vague pro-définitive . Une population intermédiaire de pré-macrophages (p-Mac) est dérivée des progéniteurs myéloïdes sans devenir au préalable des monocytes . La population de progéniteurs (érythroïdes et myéloïdes) et de p-Mac se développe pendant plusieurs jours dans le sac vitellin et migre vers le foie fœtal avent le quinzième jour. Entre le treizième et le dix-huitième jour, les p-Mac du foie fœtal migrent et ensemencent d'autres tissus pour établir des populations à vie de macrophages résidant dans les tissus. La troisième vague d'hématopoïèse, la vague définitive, débute vers le dix-huitième jour et implique l'établissement de cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. Bien que tous les macrophages résidant dans les tissus proviennent des p-Mac du foie fœtal, les macrophages dérivés de la moelle osseuse remplacent la population fœtale dans les intestins, la rate, la peau et le cœur . Cependant, il convient de noter que ces populations de macrophages dérivées de cellules souches hématopoïétiques sont maintenues par auto-renouvellement avec une contribution minimale des monocytes en circulation suite à leur colonisation des tissus .

Les macrophages alvéolaires sont les macrophages résidant dans les tissus les plus abondants dans les voies respiratoires . Peu de temps après la naissance, la population AM s'établit en réponse à la production de facteur stimulant les colonies de granulocytes et de macrophages par les cellules épithéliales alvéolaires (GM-CSF) . Le GM-CSF régule positivement le facteur de transcription γ activé par les peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) dans les précurseurs embryonnaires, déclenchant la différenciation terminale en macrophage alvéolaire. L’établissement de la population de macrophages alvéolaires coïncide avec l’alvéologenèse. Les macrophages alvéolaires interagissent avec les cellules épithéliales alvéolaires pour contribuer à l'alvéologenèse . Le maintien de la population dépend du GM-CSF provenant des cellules épithéliales alvéolaires et du facteur de croissance transformant β (TGF-β) qui est libéré par les macrophages alvéolaires . Bien que les macrophages alvéolaires soient généralement considérés comme de nature anti-inflammatoire, ils sont très adaptables et leur phénotype dépend du microenvironnement environnant . Jusqu'à récemment, les macrophages alvéolaires étaient considérés comme attaché à l'alvéole comme la plupart des autres macrophages résidant dans les tissus . Cependant, l'imagerie in vivo a révélé que les populations de macrophages alvéolaires sont mobiles et se déplacent entre les alvéoles à travers les pores de Kohn . La capacité des macrophages alvéolaires à se déplacer dans les voies respiratoires et entre les alvéoles en fait l’un des macrophages résidents tissulaires les plus uniques.

Asthme

L'asthme allergique et les autre manifestations allergiques sont attribués à la réponse anormale des lymphocytes T auxiliaires 2 (Th2), et les macrophages pulmonaires résidant dans les tissus jouent un rôle important dans la régulation et le maintien des lymphocytes T auxiliaires dans les poumons (211, 212). Les lymphocytes T auxiliaires sécrètent les cytokines IL-4, IL-5 et IL-13 et stimulent une réponse immunitaire de type II. En tant que principale cellule immunitaire responsable de la réponse aux allergènes et aux agents pathogènes présents dans les voies respiratoires, le dysfonctionnement de la MA peut être lié au développement de pathologies médiées par les lymphocytes T telles que l'asthme. En réponse à l’inflammation, les AM libèrent de l’IL-27, un régulateur essentiel de l’hyperréactivité des voies respiratoires connu pour être réduit chez les personnes asthmatiques (114, 215-217). Lorsque les AM sont épuisés, le manque de production d’IL-27 retarde la résolution de l’inflammation, exacerbant ainsi l’inflammation allergique (218). L'expression intrinsèque du TGF-β par les AM et de l'IL-10 par les IM aide à contrôler les réponses aux allergènes inhalés grâce à l'influence sur les lymphocytes T régulateurs (219). Les macrophages résidents jouent également un rôle central dans l’élimination des cellules mortes et mourantes qui, si elles sont laissées dans les poumons, peuvent être un moteur d’inflammation. Dans les modèles murins, l'efférocytose des cellules apoptotiques par les AM a empêché le développement de l'asthme (220, 221). Une efférocytose défectueuse dans les AM est en partie due à une expression altérée du récepteur kinase Axl (222). Il a été démontré que le blocage de cette voie prévient la pathologie lors d'une exacerbation de l'asthme viral, ce qui suggère que le ciblage de la fonction des macrophages pourrait constituer une opportunité thérapeutique pour le traitement ou la prévention de l'asthme (223).

BPCO

Les patients atteints de bronchopneumopathie chronique obstructive présentent un nombre accru de macrophages dans leurs voies respiratoires et leur interstitium. Cependant, la fonction de ces macrophages est fortement altérée. Les macrophages alvéolaires dans la bronchopneumopathie chronique obstructive présentent une expression altérée des récepteurs Toll-like qui sont essentiels à la détection des motifs moléculaires associés aux dommages et des motifs moléculaires associés aux pathogènes . De plus, ces macrophages alvéolaires ont des capacités phagocytaires réduites qui peuvent entraîner une inflammation accrue . Des niveaux accrus d'interleukine-8, de facteur de nécrose tumoraleα, dérivé réactif de l'oxygène et de métalloprotéinase matricielle 12 sont produits par les macrophages alvéolaires chez les patients atteints de bronchopneumopathie chronique obstructive . Ces facteurs exacerbent l’inflammation et provoquent des lésions tissulaires. Quant aux macrophages interstitielles , on sait peu de choses sur leur rôle dans la bronchopneumopathie chronique obstructive . Les options thérapeutiques actuelles se concentrent sur la réduction des symptômes de la bronchopneumopathie chronique obstructive plutôt que sur l’inversion de la progression de la maladie. Par conséquent, les chercheurs ont envisagé de cibler les macrophages pulmonaires pour restaurer la fonction pulmonaire. Il a été démontré que le déplacement de la fonction des macrophages vers un phénotype anti-inflammatoire en réduisant le stress oxydatif et en supprimant la libération de médiateurs pro-inflammatoires restaure la fonction phagocytaire des macrophages pulmonaires, améliorant ainsi la pathogenèse de la maladie .

MI

Localisation des macrophages résidant dans le poumon et leurs marqueurs de surface distinctifs à l'état d'équilibre. Les macrophages alvéolaires situés dans la lumière alvéolaire expriment des taux élevés de Siglec F et de CD11c et de faibles taux de CD11b. Les macrophages interstitiels situés dans l'interstitium alvéolaire expriment de faibles taux de Lyve1 (Acronyme pour Lymphatic vessel endothelial hyaluronan receptor 1) , des taux élevés de MHCII et sont négatifs pour le récepteur de mannose (CD206). Les macrophages interstitiels situés dans l'interstitium bronchique expriment des taux élevés de Lyve1, de faibles taux de CMH II et sont positifs pour le récepteur de mannose (CD206). Les deux sous-ensembles de macrophages interstitiels expriment de faibles niveaux de CD11c et des niveaux élevés de CD11b.

Auparavant, on pensait que les IM étaient un sous-type intermédiaire entre les AM recrutés et ceux résidant dans les tissus. Cependant, des progrès récents tels que le séquençage de l’ARN d’une seule cellule ont permis aux chercheurs de mieux comprendre leur phénotype et leur fonction (125). Les IM diffèrent des AM car les IM d'origine embryonnaire présents dans les poumons avant la naissance sont progressivement remplacés par des monocytes circulants et ont une durée de vie plus courte (126). Deux populations distinctes de MI ont été identifiées chez la souris en fonction de leur localisation et de l'expression de plusieurs marqueurs de surface à l'état d'équilibre, principalement le récepteur de l'hyaluronane (Lyve1), le complexe majeur d'histocompatibilité II (MHCII) et le récepteur du mannose des macrophages pulmonaires (CD206) (Figure 3). ). Les IM résidant dans l'interstitium bronchique expriment des taux élevés de récepteur Lyve1, de faibles taux de MHCII et sont CD206 positifs. Les IM situés dans l'interstitium alvéolaire expriment de faibles taux de Lyve1, des taux élevés de MHCII et sont négatifs pour CD206. Contrairement aux AM, les deux sous-ensembles d’IM expriment des niveaux élevés de CD11b et de faibles niveaux de CD11c. De plus, les IM expriment des marqueurs spécifiques aux monocytes, prouvant ainsi que la population est reconstituée par les monocytes en circulation (43). Chaque sous-ensemble a des rôles spécifiques en fonction de leur emplacement. Les IM de l'interstitium alvéolaire sont impliqués dans la présentation des antigènes tandis que ceux de l'interstitium bronchique jouent un rôle dans la cicatrisation et la réparation (125). Cependant, les deux sous-ensembles expriment de manière constitutive la cytokine immunosuppressive IL-10 et contribuent ainsi à l'immunorégulation. Bien que notre compréhension des MI ne soit pas aussi avancée que celle des AM, certaines fonctions et caractéristiques clés ont été découvertes.

Comme pour nos connaissances sur la fonction des IM à l’état d’équilibre, notre connaissance de leur rôle au cours de l’inflammation n’est pas bien comprise. Lors de la rencontre de régions CpG non méthylées de l'ADN bactérien, la population IM se développe et une augmentation ultérieure de l'IL-10 est observée (Figure 4). Ces IM nouvellement différenciés expriment des niveaux plus élevés de marqueurs macrophages pro-inflammatoires classiques CD40, CD80 et CD86, par rapport aux IM à l'état d'équilibre (127). Les IM situés dans l'interstitium bronchique peuvent réguler la perméabilité des vaisseaux sanguins environnants pour contrôler l'afflux de cellules immunitaires dans les poumons. De plus, il a été constaté que les IM possèdent de plus grandes capacités de présentation d’antigènes que les AM. Dans l’ensemble, en réponse à une blessure, les IM sont de nature anti-inflammatoire pour maintenir l’homéostasie des tissus. Ce phénotype est notamment médié par la libération de Rspondin3 par les cellules endothéliales, ce qui favorise la résolution de l'inflammation (128). Ces fonctions ne représentent probablement que la pointe de l’iceberg, et des travaux supplémentaires sont nécessaires pour découvrir d’autres fonctions dans l’inflammation.

L'IL-18 fait partie de la famille IL-1 et est également un inducteur de la production d'IFN-γ. Il entre en synergie avec l'IL-12 pour activer les cellules T et les cellules NK. L'IL-18 n'est pas un pyrogène et peut même atténuer la fièvre induite par l'IL-1β (53). L’absence d’induction de fièvre peut s’expliquer par le fait que l’IL-18 transmet via la voie MAPK p38 au lieu de la voie NF-κB, utilisée par l’IL-1β (54). Le trafic de l’IL-18 est similaire à celui de l’IL-1β, l’autophagie sécrétoire jouant également un rôle majeur dans sa libération (35, 36).

M. tuberculosis

M. tuberculosis est transmis par voie aérienne provenant d'un individu infecté. M. tuberculosis pénètre dans les voies respiratoires et atteint l'alvéole pulmonaire où certaines des premières cellules rencontrées sont des macrophages alvéolaires résidents qui peuvent arrêter l'infection par libération de cytokines pro-inflammatoires, le facteur de nécrose tumorale (TNF), l'interleukine 6, l'interleukine 1α et interleukine 1β . M.tuberculosis va perturer la formation d'un phagosome en agissant l'acidification du milieu par accumulation de V-ATPase. En cas de formation du phagosome, pour échapper à la destruction le M.tuberculossis empéche la fusion des lysosomes (contenant les substances microbicides) en maintenant un phagosome précoce . Si cette première ligne de défense échoue, M. tuberculosis pénètre dans le tissu interstitiel pulmonaire soit en utilisant le macrophage alvéolaire infecté comme véhicule hôte pour migrer, soit en infectant l'épithélium ou les pneumocytes . Les macrophages infectés peuvent quitter leur niche alvéolaire et traverser l'épithélium des voies respiratoires et accéder à l'interstitium pulmonaire . Le macrophage alvéolaire joue un rôle crucial dans l'établissement de la maladie en servant de véhicule pour transporter le mycobactérium dans le tissu le tissu interstitielle pulmonaire. Des signaux inflammatoires aigus sont libérés et les autres phagocytes sont recrutés vers le site d'infection. Les macrophages tissulaires locaux reconnaissent M. tuberculosis par les récepteurs Toll-like et sont également activés pour libérer des cytokines pro-inflammatoires .

NET

Décrit pour la première fois en 2004 chez les neutrophiles, les pièges extracellulaires sont la libération de structures en forme de toile par les neutrophiles après stimulation par des lipopolysaccharides, l'interleukine 8 et après exposition à des bactéries Gram-positives ou Gram-négatives . ce piège est formé d'un squelette d'ADN et d' histones. Ces pièges comprennent des molécules à effet antimicrobien, notamment l'élastase, la cathepsine G, les protéinases ou les défensines, la protéine augmentant la perméabilité bactérienne (BPI) ou la myéloperoxydase .

Depuis il a été démontré que les pièges à ADN ne sont pas formés exclusivement par les neutrophiles mais également par d'autres types de cellules, notamment les mastocytes , les éosinophiles , et les macrophages/monocytes .

Neutrophile

Les granulocytes neutrophiles ou polynucléaires neutrophiles (PNN) (ou simplement « les neutrophiles ») sont des cellules sanguines . Ce sont des leucocytes ou globule blanc. qui ont un rôle majeur dans le système immunitaire. Les neutrophiles constituent le type cellulaire le plus abondant dans le sang humain. Ils sont exclusivement produits dans la moelle osseuse en très grand nombre, environ 100 milliards par jour. Dans des conditions normales , après la fin d'un processus de formation qui dure environ 6 jours, les neutrophiles entrent dans la circulation, migrent vers les tissus, où ils remplissent leurs fonctions, et sont finalement éliminés par les macrophages, le tout en une journée. Les neutrophiles sont les premières cellules du système immunitaire à réagir . Elles patrouillent constamment dans l’organisme à la recherche de signes d’infections microbiennes. En cas d'infection, ces cellules réagissent rapidement pour piéger et tuer les agents pathogènes envahisseurs. Trois fonctions antimicrobiennes principales sont reconnues aux neutrophiles : la phagocytose, la dégranulation et la libération de matière nucléaire sous forme de pièges extracellulaires à neutrophiles (neutrophil extracellular traps ou NET). Ces fonctions étaient considérées, jusqu'à récemment, comme le seul objectif des neutrophiles. Cependant, les recherches actuelles montrent que les neutrophiles sont des cellules complexes transcriptionnellement actives qui produisent des cytokines , modulent l'activité des cellules voisines et contribuent à la résolution de l’inflammation , régulent les macrophages pour les réponses immunitaires à long terme , participent activement à plusieurs maladies, dont le cancer (Tumor Associated Neutrophil ou TAN) , et jouent même un rôle dans le système immunitaire inné à mémoire .

Au cours de la différenciation, le neutrophile en développement change son noyau d'une forme ronde en une morphologie en bandes puis lobulée, ainsi que l'expression de divers récepteurs: L'intégrine α4β1 (VLA4), le récepteur de chimiokine CXCR4 , le CXCR2 et le récepteur de type Toll 4 (TLR4). Les cellules du stroma de la moelle osseuse expriment la molécule d'adhésion des cellules vasculaires 1 (VCAM1), un ligand de VLA4, et le facteur 1/SDF-1 dérivé du stroma de chimiokine (CXCL12), un ligand de CXCR4, afin de retenir les cellules progénitrices dans la moelle osseuse.

Les neutrophiles matures contiennent également des granules et des vésicules sécrétoires qui stockent des protéines spécifiques pertinentes pour leurs fonctions. Ces granules se forment à des étapes de différenciation particulières. Les granules primaires (azurophiles) se trouvent entre le stade myéloblaste et promyélocyte. Des granules secondaires (spécifiques) sont détectés aux stades myélocytaire et métamyélocytaire. Les granules tertiaires (gélatinase) se trouvent au stade des cellules en bande. Enfin, les vésicules sécrétoires ne sont détectées que dans les neutrophiles matures. Ces granules stockent un arsenal d'enzymes antimicrobiennes, notamment l'élastase, la myéloperoxydase, les cathélicidines, les défensines et les métalloprotéinases matricielles, qui sont utilisées pour détruire les agents pathogènes envahisseurs .

sortie

Parce que l'interleukine-17 favorise la granulopoïèse et la libération des neutrophiles par une rétro-contröle positif du G-CSF (von Vietinghoff et Ley, 2008), les niveaux inférieurs d'IL-17 entraînent alors une expression réduite du G-CSF et une libération à l'état d'équilibre. des neutrophiles. Au cours de l'inflammation, l'IL-1 peut également stimuler la production de neutrophiles via l'axe IL-17-G-CSF (Ueda et al., 2009), et les neutrophiles eux-mêmes créent une boucle positive pour le recrutement des neutrophiles. Les neutrophiles peuvent produire de l'IL-17 (Eskan et al., 2012) et attirer les lymphocytes T producteurs d'IL-17 (cellules Th17) (Weaver et al., 2013). À leur tour, les cellules Th17 recrutent davantage de neutrophiles (Pelletier et al., 2010 ; Zenobia et Hajishengallis, 2015). Récemment, il a également été découvert que le microbiote pouvait induire la production de neutrophiles en augmentant la production d’IL-17 (Deshmukh et al., 2014).

Circulation et destruction des neutrophiles

Les neutrophiles du sang peuvent être mobilisés vers des sites d'infection ou d'inflammation grâce au processus connu sous le nom de cascade d'adhésion leucocytaire . Les cellules endothéliales des vaisseaux sanguins proches du site affecté sont activées et expriment des récepteurs d'adhésion tels que les sélectines E et P. Ces récepteurs se lient aux ligands glycoprotéiques des neutrophiles, les faisant rouler sur l'endothélium. Ensuite, le neutrophile est activé par des chimiokines, qui induisent un état d’affinité élevée pour les intégrines β2. La liaison des intégrines à leurs ligands tels que la molécule d'adhésion intercellulaire-1 (ICAM-1) et ICAM-2 sur les cellules endothéliales provoque une adhésion ferme du neutrophile. Ensuite, les neutrophiles transmigrent dans les tissus périphériques . Une fois que les neutrophiles sont dans les tissus périphériques, ils suivent des gradients de chimioattractants tels que le formyl-méthionyl-leucyl-phénylalanine (fMLF) et l'anaphylatoxine C5a pour atteindre leur cible .

Le nombre constant de neutrophiles dans la circulation est également contrôlé par des signaux centraux délivrés par le système nerveux sympathique. Dans ce cas, les nerfs adrénergiques induisent l'expression temporelle de molécules d'adhésion sur les cellules endothéliales, permettant aux neutrophiles de se lier à l'endothélium et de quitter la circulation. Cette régulation de la migration des neutrophiles dans les tissus suit un schéma circadien .

Une fois dans les tissus, les neutrophiles subissent l'apoptose et sont finalement éliminés par phagocytose par les macrophages résidents et les cellules dendritiques. Les neutrophiles sénescents dans le sang régulent positivement l'expression de CXCR4, ce qui leur permet de retourner dans la moelle osseuse pour leur destruction . La clairance des neutrophiles apoptotiques est également importante pour contrôler la production de neutrophiles dans la moelle osseuse. La phagocytose des neutrophiles apoptotiques déclenche une réponse anti-inflammatoire caractérisée par une réduction de l'IL-23 par les macrophages. la réduction d'IL-23 entraîne une réduction des niveaux d'IL-17 et une moindre production de G-CSF, et finalement, par conséquent, une granulopoïèse réduite .

Neutrophile associé aux tumeurs (Article)

Comme les macrophages, les neutrophiles peuvent acquérir soit une activité antitumorale (neutrophiles N1), soit une activité pro-tumorale (neutrophiles N2) : les neutrophiles associés aux tumeurs (TAN) . Après une stimulation par des cytokines, les neutrophiles acquièrent la capacité de se polariser en antitumoral (Neutrophil 1 ou N1) ou en pro- phénotype tumoral (Neutrophil 2 ou N2) .

Le profil immunitaire des neutrophile associé au tumeur N1 est caractérisé par des niveaux élevés de TNFα, CCL3, ICAM-1 tandis que neutrophiles associé au tumeur N2 sont caractérisés par une régulation positive des chimiokines CCL2, CCL3, CCL4, CCL8, CCL12 et CCL17 et CXCL1, CXCL2, IL-8/CXCL8 et CXCL16 .

La plupart des cellules inflammatoires des tumeurs solides sont des neutrophiles et leur densité intra-tumorale élevée est en corrélation avec la présence de métastases ganglionnaires, le grade histologique de la tumeur et le stade clinique . La tumeur et son microenvironnement contrôlent le recrutement des neutrophiles et que les neutrophiles associés aux tumeurs peuvent réguler la progression tumorale ou le contrôle de la croissance tumorale .

L'activité N1 contre la croissance tumorale et les métastases est exercée par une cytotoxicité directe ou dépendante des anticorps ainsi que par l'activation de différentes cellules immunitaires innées et adaptatives, notamment les lymphocytes T et B, les cellules tueuses naturelles et les cellules dendritiques présentent une activité NADPH oxydase accrue, ce qui conduit à la production de dérivés réactives de l’oxygène, qui, à leur tour, sont cytotoxiques pour les cellules tumorales .

Au contraire, les N2 favorisent, directement ou indirectement, la croissance tumorale ainsi que la dissémination des cellules tumorales en sécrétant des enzymes de remodelage de la matrice extra-cellulaire et des facteurs pro-angiogéniques qui favorisent les métastases et l'angiogenèse

Neutrophile associé au tumeur

Après une stimulation par des cytokines, les neutrophiles acquièrent la capacité de se polariser en antitumoral (Neutrophil 1 ou N1) ou en pro- phénotype tumoral (Neutrophil 2 ou N2) . Le profil immunitaire des neutrophile associé au tumeur N1 est caractérisé par des niveaux élevés de TNFα, CCL3, ICAM-1 tandis que neutrophiles associé au tumeur N2 sont caractérisés par une régulation positive des chimiokines CCL2, CCL3, CCL4, CCL8, CCL12 et CCL17 et CXCL1, CXCL2, IL-8/CXCL8 et CXCL16 .

La plupart des cellules inflammatoires des tumeurs solides sont des neutrophiles et leur densité intra-tumorale élevée est en corrélation avec la présence de métastases ganglionnaires, le grade histologique de la tumeur et le stade clinique(5). Il a été évalué que la tumeur et son microenvironnement contrôlent le recrutement des neutrophiles et que les neutrophiles associés aux tumeurs (TAN) peuvent réguler la progression tumorale ou le contrôle de la croissance (6). Comme les macrophages, les TAN peuvent acquérir soit une activité antitumorale (neutrophiles N1), soit une activité pro-tumorale (neutrophiles N2) (3, 7, 8). L'activité N1 contre la croissance tumorale et les métastases est exercée par une cytotoxicité directe ou dépendante des anticorps ainsi que par l'activation de différentes cellules immunitaires innées et adaptatives, notamment les lymphocytes T et B, les cellules tueuses naturelles (NK) et les cellules dendritiques (DC) (9). . En outre, les TAN N1 présentent une activité NADPH oxydase accrue, ce qui conduit à la production d’espèces réactives de l’oxygène, qui, à leur tour, sont cytotoxiques pour les cellules tumorales (10). Au contraire, les TAN N2 favorisent, directement ou indirectement, la croissance tumorale ainsi que la dissémination des cellules tumorales en sécrétant des enzymes de remodelage de la MEC et des facteurs pro-angiogéniques qui favorisent les métastases et l'angiogenèse (11-13).

Recrutement des neutrophiles par la tumeur

À l'heure actuelle, il a été évalué que presque tous les types de tumeurs produisent des chimiokines régulant la teneur en PMN dans le microenvironnement des tumeurs solides. L' interleukine-8, les chimiokines CCL3 et CXCL6 « se comportent comme de puissants chimioattractants et activateurs de neutrophiles » (15,17,18-23). Les chimiokines produites par les cellules d'ostéosarcome MG-63 recrutent des cellules mononucléées, des lymphocytes et des neutrophiles (18). Les cytokines « IL-1, IL-2, IL-4, IL-7, IL-10, IL-12, IFN-α, IFN-β, G-CSF et TNF-α » provoquent la libération de chimiokines in vitro et granulocytose in vivo (26). Chez l'homme, CXCL5 recrute des neutrophiles dans le carcinome hépato-cellulaire favorisant la croissance du cancer et les métastases. CXCL5, chimiokine proangiogénique, appartient à une petite famille de sécrétées, dont l'expression augmente dans les lignées cellulaires métastatiques de carcinome hépato-cellulaire. CXCL5 active les voies de signalisation PI3K-Akt et ERK1/2 dans les cellules HCC. De plus, il agit comme chimioattractant, in vitro. La surexpression de CXCL5 dans les échantillons de carcinome hépato-cellulaire humain est bien corrélée à une teneur élevée en neutrophiles, une SG plus courte et une récidive tumorale (27, 28).

Chez les souris porteuses de tumeurs, la MMP-9 favorise l'angiogenèse du CHC, du cancer du poumon et du pancréas en favorisant le recrutement des neutrophiles (29).

Chez les souris porteuses de tumeurs mammaires, il a été démontré que l'IL-17 recrute des neutrophiles : l'interleukine (IL) -1β induit l'expression de l'IL-17 à partir des cellules T γδ, ce qui entraîne une expansion et une polarisation des neutrophiles dépendantes du G-CSF. Ces neutrophiles induits par la tumeur deviennent capables de supprimer les lymphocytes T CD8 cytotoxiques, ce qui limite l'établissement de métastases. Dans les modèles murins de métastases spontanées du cancer du sein, la neutralisation de l'IL-17 ou du G-CSF et l'absence de lymphocytes T γδ ont empêché l'accumulation de neutrophiles et ont régulé négativement le phénotype suppresseur de lymphocytes T des neutrophiles, l'absence de lymphocytes T γδ ou les neutrophiles réduisent les métastases pulmonaires et ganglionnaires sans influencer la progression de la tumeur primaire (30). Des taux accrus d'IL17, produits par les lymphocytes T infiltrant la tumeur, ont été démontrés dans le carcinome canalaire invasif métastatique du sein (IDC).

La neutralisation de l'IL17 inhibe la croissance des cellules tumorales et empêche la migration et les métastases des neutrophiles et des cellules tumorales. Les neutrophiles pro-tumorales induisent la progression de la maladie et la libération de CXCL1, MMP9, VEGF et TNFα, dont la réduction supprime la croissance tumorale. Ainsi, l’IL17 joue un rôle central dans la progression tumorale, comme le souligne le fait que des taux élevés d’IL17 sont associés à une survie sans maladie plus courte et à un mauvais pronostic chez les patients IDC (31).

Chez 238 patients atteints de CHC, la présence de neutrophiles dans le stroma péritumoral a été démontrée. L'IL-17 pro-inflammatoire favorise le recrutement des neutrophiles dans les tissus péritumoraux du CHC, via la production de chimiokines ou par l'activation des cellules γ δT productrices d'IL-17 (32).

Outre le sang, il a également été évalué que la rate est un réservoir important de TAN. En effet, au cours de la progression tumorale, les précurseurs des neutrophiles se déplacent de la rate vers le stroma tumoral. Au contraire, l’ablation chirurgicale de la rate retarde la croissance tumorale en réduisant le nombre de neutrophiles infiltrants, comme le montre un modèle murin d’adénocarcinome du poumon présentant l’activation de K-RAS et l’inactivation de p53 (33).

La formation de métastases de mélanome est considérablement augmentée par la « protéine High Mobility Group Box 1 (HMGB1) » libérée par les kératinocytes irradiés aux UV. Cet effet dépend de l'activation des neutrophiles, par la libération de HMGB1 par les kératinocytes épidermiques endommagés par les UV et pilotée par le récepteur Toll-like 4 (TLR4). Dans un modèle de souris modifié, il a été établi que la réponse inflammatoire induite par les UV stimule l'angiogenèse, via l'activité des neutrophiles, et favorise la migration des cellules de mélanome vers les cellules endothéliales. Ainsi, la réponse inflammatoire à l’irradiation UV catalyse les interactions réciproques mélanome-cellules endothéliales conduisant à une invasion périvasculaire, un phénomène initialement décrit comme « angiotropisme » par les histopathologistes (34).

LTB4, un médiateur précoce de l'inflammation par leucotriène, produit par les mastocytes des poumons exposés à la silice, est capable de recruter des neutrophiles en interagissant avec BLT1, un récepteur du leucotriène B4, sur les neutrophiles et stimule la croissance tumorale rapide. Au contraire, la suppression de BLT1 retarde la croissance tumorale dans un modèle de tumeur pulmonaire implantable (35).

Un autre mécanisme permettant de moduler l’infiltration des neutrophiles dans le microenvironnement tumoral consiste à modifier leur durée de vie. Dans le carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC), les neutrophiles ont réduit l'apoptose, en raison de la sécrétion du facteur inhibiteur de la migration des macrophages (MIF) par les cellules tumorales, comme démontré dans Trellakis et al. (36). De plus, la régulation positive de l’autophagie chez les neutrophiles pourrait représenter un mécanisme par lequel l’activation des cellules immunitaires est associée à la progression tumorale. L'autophagie est associée à de nombreux processus physiologiques et pathologiques, notamment la survie, la mort et le métabolisme cellulaires (37). L'autophagie se produit également dans le cancer, à la suite d'une hypoxie et d'une inflammation chroniques (38), afin de permettre la survie des cellules cancéreuses dans des conditions de stress (39, 40).

Les neutrophiles infiltrant le CHC humain ont montré une amélioration de l'autophagie grâce à l'activation des signaux Erk1/2, p38 et NF-κB. Ce mécanisme augmente fortement la survie et les effets pro-tumoraux des neutrophiles dans le CHC (41). L'IFN-β régule l'apoptose des neutrophiles infiltrant les tumeurs pro-angiogéniques et influence les voies de l'apoptose extrinsèques ou intrinsèques. La durée de vie des TAN est remarquablement prolongée chez les souris Ifnb1(-/-) porteuses de tumeurs, par rapport aux témoins de type sauvage. Lorsque l’apoptose est inhibée, une augmentation de la longévité et une accumulation de neutrophiles infiltrant la tumeur se produisent, en l’absence d’IFN-β endogène (42).

De plus, la migration des neutrophiles est influencée par l’IFN-β via les chimiokines CXCL1, CXCL2 et CXCL5 et leurs récepteurs. Les gradients CXCL1 et CXCL2 se trouvent chez les souris porteuses de tumeur, un faible niveau de chimiokine se trouve dans la moelle osseuse (BM) et un niveau élevé dans la tumeur. Au contraire, l’expression de CXCR2 était plus élevée sur les neutrophiles de BM et plus faible sur les TAN. L’IFN-β n’est pas vraiment capable de réguler CXCR2, mais il régule les ligands CXCR2. Ainsi, le système IFN peut agir comme effecteur dans la surveillance du cancer naturel (43).

De la même manière, en utilisant des neutrophiles hautement purifiés provenant de donneurs sains, il a été démontré que les milieux issus de cellules cancéreuses de la thyroïde stimulaient la chimiotaxie des neutrophiles par l'IL-8 et leur survie par le GM-CSF. De nombreux changements dans la morphologie et l'activation des neutrophiles (par exemple, régulation positive de CD11b et CD66b et excrétion de CD62L) ont été générés. De plus, l’expression de médiateurs pro-inflammatoires comme l’IL-8, le VEGF-A et le TNF-α, ainsi que la libération de MMP-9 ont été induites (44).

Polarisation des neutrophiles dans la tumeur

Les neutrophiles sont présents dans le microenvironnement de nombreuses tumeurs solides, par exemple le mélanome, le carcinome gastrique avancé et les tumeurs cérébrales de l'enfant (45-47). Dans les mélanomes humains et les métastases 80 % des cellules infiltrées sont des NK, des macrophages et des neutrophiles, représentant (45).

Dans le microenvironnement, les facteurs dérivés des cellules tumorales sont capables de modifier le phénotype et la fonction des cellules myéloïdes en plusieurs types phénotypiquement distincts. Les cytokines, les modifications épigénétiques et d’autres facteurs microenvironnementaux peuvent modifier la morphologie et les fonctions des neutrophiles, souvent de manière substantielle. L'existence de neutrophiles polarisés en phénotypes N1 TAN et N2 TAN avec des fonctions anti-tumorales et pro-tumorales a été documentée chez des souris porteuses de tumeurs (3). Les neutrophiles N1 sont des cellules hautement cytotoxiques à durée de vie courte et présentent un phénotype mature et une activité immunostimulante élevée. D'autre part, les neutrophiles N2 sont des cellules à longue durée de vie, peu cytotoxiques, présentant un phénotype immature et une activité pro-angiogénique, pro-métastatique et immunosuppressive élevée (Figure 2).

Ainsi, les facteurs du microenvironnement tumoral régulent la plasticité des neutrophiles. le facteur de croissance transformant β (TGF-β), une cytokine immunosuppressive, est l'un des principaux modulateurs de la polarisation des neutrophiles chez la souris. Le TGF-β est produit par les cellules tumorales et immunitaires et peut agir sur de nombreux composants du système immunitaire. En raison de l'importance du TGF-β, de nombreuses études suggèrent que le blocage de la signalisation induite par le TGF-β dans le microenvironnement tumoral pourrait renforcer l'immunité anti-tumorale et le traitement anticancéreux (50).

En conséquence, le TGF-β favorise à lui seul le phénotype pro-tumorigène N2 chez les neutrophiles, chez la souris. Outre le TGF-β, la polarisation des neutrophiles est également favorisée par les cytokines IFN-β. L'IFN-β stimule N1 tout en inhibant la polarisation N2, le TGF-β, au contraire, stimule N2 et inhibe la polarisation phénotypique N1. En bloquant le TGF-β, un ralentissement significatif de la croissance tumorale est obtenu, par le biais de nombreux mécanismes, comprenant l'activation des lymphocytes T CD8+ et des macrophages (Figure 3) (3). Le microenvironnement tumoral évoluant à mesure que la tumeur progresse et module l'activité des neutrophiles dans le cancer (52). Ainsi, il a été démontré que l'IL-6 produite par les cellules souches mésenchymateuses du cancer gastrique (GC-MSC) détermine, dans le cancer gastrique, la polarisation N2 des neutrophiles, régulant leur chimiotaxie, leur survie, leur activation et leur fonction (53). Dans des modèles de tumeurs murines, il a été évalué que les neutrophiles présentent une hétérogénéité et une plasticité différentes, et assument un phénotype et une fonction N1 ou N2, en fonction du temps de progression tumorale différent. Dans deux modèles différents de lignées cellulaires tumorales murines, le carcinome du poumon de Lewis (LLC) et l'AB12 (mésothéliome), il a été démontré que les neutrophiles changent de phénotype et de fonction en fonction de la formation de niches tumorales et de la progression tumorale. Au début du développement tumoral, les neutrophiles se trouvent dans le tissu péritumoral, sont plus cytotoxiques et produisent plus de NO et de H2O2. Plus tard, les neutrophiles pénètrent dans le tissu tumoral et exercent une activité pro-tumorigène (55).

Les neutrophiles sont très hétérogènes dans leur phénotype et leurs fonctions. Sagiv et ses collaborateurs ont identifié dans le sang humain cancéreux trois populations distinctes de neutrophiles circulants : « un sous-ensemble hétérogène de neutrophiles de faible densité (LDN) qui est présent de manière transitoire dans l'inflammation auto-résolue mais qui s'accumule à la fois chez les souris porteuses de tumeurs et chez les patients cancéreux, matures à haute densité. -neutrophiles de densité (HDN) et cellules suppressives immatures d'origine myéloïde (MDSC). Chez les souris porteuses de tumeurs, les HDN sont capables de passer à un phénotype LDN déclenché par TGF-β avec des propriétés immunosuppressives, similaires à celles des MDSC (56) (Figure 2). Les mêmes auteurs ont décrit des populations similaires de neutrophiles chez des souris porteuses de tumeurs à un stade avancé chez lesquelles « la transition HDN vers LDN se produit spontanément » et les cellules myéloïdes immatures conservent des effets immunosuppresseurs (56).

En comparant les profils d'ARN des TAN et de la fraction granulocytaire CD11b+/GR1+ MDSC provenant de souris porteuses de tumeurs avec des neutrophiles naïfs de moelle osseuse provenant d'animaux non porteurs de tumeurs, utilisés comme contrôle de base, Fridlender et ses collègues ont montré que les profils génétiques des TAN, des neutrophiles et les précurseurs des granulocytes diffèrent nettement. Ces différences entraînent une réduction de l'organisation du cytosquelette, des fonctions antibactériennes et de la production de protéines granulaires et sont probablement dues au fait que les TAN n'ont pas besoin de se déplacer une fois infiltrés dans la tumeur (51). Les profils du génome entier d'échantillons de sang périphérique de PNM-MDSC humains provenant de donneurs sains et de patients atteints de tumeurs ont permis à Condamine et al. évaluer que les PMN-MDSC ont un profil génomique distinct soit des PMN isolés des mêmes patients atteints de cancer, soit des PMN provenant de donneurs sains (57).

Rôle anti-tumorale des neutrophiles

Les TAN sont impliqués dans l'activité antitumorale ainsi que dans la tumorigenèse, la progression tumorale et les métastases, in vitro et in vivo, comme le montrent Wu et al. (58) (figure 4).

Les neutrophiles sont cytotoxiques pour les cellules tumorales in vitro et in vivo (59, 60). Il a été démontré qu'une lignée cellulaire d'adénocarcinome du côlon, transfectée avec le G-CSF, perdait les caractéristiques tumorales en raison de l'accumulation de neutrophiles au niveau du site tumoral. Chose intéressante, les neutrophiles pourraient faire la distinction entre les cellules productrices de G-CSF et les cellules non productrices de G-CSF et inhiber sélectivement uniquement les cellules tumorales productrices de G-CSF (61).

Il existe des preuves que les espèces réactives de l'oxygène (ROS), la myéloperoxydase (MPO), le H2O2 et les protéases produites par les neutrophiles en tant qu'agents antimicrobiens ont également une activité antitumorale potentielle. Des investigations récentes sur des modèles animaux et des études cliniques préliminaires ont mis en évidence le rôle antitumoral potentiel des neutrophiles polymorphonucléaires (PMN). Il a été démontré que les PMN provenant de certains donneurs sains exercent une activité cytotoxique naturellement puissante contre quatre lignées de cellules cancéreuses humaines (62). L'activité cytotoxique est spécifique des cellules cancéreuses, puisque les neutrophiles ne sont pas cytotoxiques pour les cellules épithéliales normales primaires ou pour une lignée cellulaire épithéliale mammaire immortalisée. La transfection des cellules mammaires immortalisées avec des plasmides exprimant l'homologue de l'oncogène viral du sarcome de rat (Ras) et l'oncogène du tératocarcinome 21 (TC21) favorise un phénotype agressif dans les PMN. En outre, il a été démontré que les neutrophiles provenant de donneurs sains réduisent la croissance de la tumeur et augmentent la survie des souris lorsqu'ils sont administrés à des animaux porteurs de tumeurs (63).

De plus, le proto-oncogène c-met (MET) est nécessaire à l’attraction des neutrophiles. En effet, sa suppression dans les neutrophiles de souris provoque une croissance tumorale et des métastases et réduit l'infiltration de neutrophiles dans les sites tumoraux primaires et métastatiques. Il a été démontré que le MET, induit par des stimuli inflammatoires tumoraux, favorise la migration des neutrophiles à travers l'endothélium et la production d'oxyde nitrique synthase (NOS) inductible après la stimulation du facteur de croissance des hépatocytes (HGF) du ligand c-met. Par conséquent, la libération d’oxyde nitrique (NO) dépendante de HGF/MET par les neutrophiles favorise la destruction des cellules cancéreuses, ce qui réduit considérablement la croissance tumorale et les métastases (64).

Les TAN N1 sont également capables d’exercer une activité antitumorale en provoquant des réponses immunitaires antitumorales. En fait, les neutrophiles recrutent et activent les cellules immunitaires (9, 65-68) en produisant divers facteurs chimiques tels que des cytokines, des chimiokines et des protéases, capables de stimuler la prolifération des lymphocytes T, la maturation des cellules NK et dendritiques (69). Enfin, même si les neutrophiles contribuent à la formation des métastases en préparant la niche métastatique, les TAN N1 peuvent empêcher la formation des métastases, en produisant des substances cytotoxiques.

Dans un modèle murin de carcinome rénal métastatique (CCR), il a été démontré que les neutrophiles recrutés dans les poumons construisaient une barrière antimétastatique avec perte de chimiokines neutrophiles dans les cellules tumorales, limitant ainsi l'ensemencement métastatique pulmonaire (70). De même, dans le cancer du sein, le H2O2 produit par les neutrophiles est capable d'inhiber la formation de métastases, en empêchant l'ensemencement des cellules tumorales du sein dans les poumons. Il a été démontré que les neutrophiles s'accumulent dans les poumons avant l'arrivée des cellules métastatiques dans des modèles murins de cancer du sein (10 ). De plus, une forte infiltration de TAN a été démontrée dans les tissus humains du CCR, une densité plus élevée de TAN étant associée à un meilleur pronostic. Il a également été démontré qu’une densité de neutrophiles plus élevée chez les patients de stade III était associée à une réactivité élevée au 5-FU (71). Loffredo et coll. ont montré que les neutrophiles provenant de donneurs sains libèrent l'isoforme antiangiogénique VEGF165b et ont suggéré que VEGF165b pourrait exercer une activité antitumorale dans le cancer du poumon (72). Enfin, dans un modèle de sarcome murin, il a été démontré que les neutrophiles sont essentiels à l'activation d'une voie de résistance immunitaire dépendante de l'IFNγ à la carcinogenèse primaire induite par le 3-méthylcholantrène, associée à la polarisation d'un sous-ensemble de CD4− CD8− αβ non conventionnel. Cellules T. De plus, dans le sarcome pléomorphe indifférencié, l’infiltration de neutrophiles est associée à une réponse immunitaire de type 1 et à un meilleur résultat clinique (73).

Rôle pro-tumorale des neutrophiles

Le rôle des neutrophiles associé au tumeur de type 2 dans la tumorogenése

Récemment, le rôle des TAN polarisés en N2 dans le développement des tumeurs a été largement étudié (74). Il a été établi que les neutrophiles produisent et libèrent des substances génotoxiques de l’ADN, qui augmentent l’instabilité de l’ADN. En fait, les neutrophiles libèrent des ROS et du NO génotoxiques dans le microenvironnement tumoral. . Une augmentation significative de la teneur en neutrophiles a été observée, en corrélation avec la fréquence de mutation. Étant donné que les neutrophiles sont considérés comme une source de ROS ou de NOS génotoxiques, ces résultats suggèrent fortement que les cellules infiltrant la tumeur peuvent être mutagènes et contribuer aux anomalies génétiques associées à la progression tumorale, dans le modèle de tumeur murine mutée (76).

De plus, il a été évalué que les neutrophiles recrutés dans les sites d’inflammation chronique pouvaient être tumorigènes par de multiples mécanismes. Les ROS libérées par les neutrophiles lors d'une inflammation chronique, comme l'acide hypochloreux (HOCl), formé par la MPO, provoquent des dommages à l'ADN et sont mutagènes dans les cellules pulmonaires, in vitro. HOCl est l’un des principaux oxydants neutrophiles. Il a été établi que la formation de HOCl catalysée par la MPO au cours d’une inflammation pulmonaire est une source importante de génotoxicité induite par les neutrophiles. Les neutrophiles peuvent causer des dommages à l'ADN par la libération de ROS et la mutation génétique dans les cellules épithéliales précancéreuses, entraînant ainsi une transformation oncogène dans le cancer du poumon (77, 78). De plus, à concentration physiologique, HOCl induit des mutations dans le gène HPRT, déterminant trois principaux types de lésions de l'ADN. L'épuisement des neutrophiles circulants a fortement réduit l'activité de la MPO pulmonaire ainsi que la 3-(2-désoxy-bêta-D-érythro-pentofuranosyl)pyrimido[1,2-alpha]purin-10(3H)-one (M (1)dG) s'ajoutent à l'ADN, établissant ainsi un lien de causalité entre les neutrophiles/HOCl et la génotoxicité pulmonaire, in vivo (79).

Le rôle des neutrophiles a également été évalué dans l'hépatocarcinogenèse, dans laquelle l'inflammation chronique s'est avérée être le principal facteur étiologique. Dans un modèle de poisson zèbre transgénique, le rôle des neutrophiles a été étudié par l'expression inductible de k-ras oncogène (V12) dans les hépatocytes. Le tri cellulaire activé par fluorescence des cellules HCC et des TAN a montré un microenvironnement pro-inflammatoire, avec une expression accrue de TGF-β1a dans les hépatocytes exprimant k-ras (V12) et une perte d'activités anti-tumorales dans les TAN (81) MPO.

Les neutrophiles peuvent accélérer la tumorigenèse. Coussens et coll. ont démontré que la MMP-9, fournie par les cellules dérivées de la moelle osseuse, contribue à la carcinogenèse cutanée (82). En revanche, dans les tumeurs mammaires, il a été démontré que la déplétion systémique des neutrophiles empêche la formation de tumeurs. Dans un modèle de souris infectée par Helicobacter hepaticus, il a été démontré que la déplétion systémique des neutrophiles, par l'anticorps anti-Ly-6G, inhibait entièrement le développement de la tumeur mammaire (83).

Le rôle des neutrophiles associé au tumeur de type 2 dans la croissance tumorale

Les neutrophiles produisent et sécrètent de nombreuses substances capables de stimuler la prolifération cellulaire, in vitro et in vivo.

Les neutrophiles sécrétés par la PGE2 favorisent la prolifération du cancer du poumon non à petites cellules (NSCL) par contact direct de cellule à cellule. Cette interaction favorise la libération de médiateurs inflammatoires, favorisant à son tour la prolifération cellulaire, qui peut être atténuée par l'inhibition de l'activité de l'élastase des neutrophiles (NE) (84).

Dans les poumons, l’inflammation pulmonaire induite par la silice provoque une silicose, conduisant éventuellement au cancer du poumon. Chez les souris BLT1(-/-)K-ras(LA1), l'exposition à la silice cristalline induit soit la production de LTB4 par les mastocytes et les macrophages, soit le recrutement de neutrophiles (35).

Dans le cancer du poumon, les cellules inflammatoires associées à la tumeur influencent la croissance et le caractère invasif de la tumeur, comme démontré chez une souris LSL-K-ras-Elane (-/-). « NE induit la prolifération des cellules tumorales par la dégradation du substrat 1 du récepteur de l'insuline NE (IRS-1). Après la dégradation de l'IRS-1, une interaction accrue entre PI3K et PDGFR se produit, faussant ainsi l'axe PI3K vers la prolifération des cellules tumorales. Cette relation a également été identifiée dans les adénocarcinomes pulmonaires humains »(85).

Chez la souris, la promotion du cancer du poumon a été liée à l'inflammation, par l'activation de la voie de l'IL-8, le recrutement de neutrophiles et la libération de NE (86).

L'inflammation du côlon contribue au développement du cancer colorectal en modulant l'expression dans les lésions tumorales de cytokines telles que le TNFα et l'IL6 et de chimiokines, c'est-à-dire CXCL1, les prostaglandines, la COX-2 et Wnt5A (membre de la famille Wnt 5A). L'augmentation de la quantité de ces substances est supprimée chez les souris déficientes en prostaglandine EP2- (PGE2-EP2). La stimulation PGE2-EP2 dans les neutrophiles en culture augmente l'expression des gènes TNFα, IL6, CXCL1, COX-2 et autres gènes pro-inflammatoires. L'expression de PGE2-EP2 dans les neutrophiles infiltrants a également été démontrée dans des échantillons cliniques de colite ulcéreuse associée au cancer colorectal (87).

Il a également été démontré qu'après une plaie aiguë, comme par exemple une biopsie tumorale, les neutrophiles sont recrutés et participent à l'augmentation de la masse tumorale par la production de PGE2 (88).

Dans le glioblastome, les neutrophiles sont recrutés lors du traitement anti-VEGF. Les neutrophiles favorisent une augmentation du taux de prolifération des cellules de glioblastome, régulée positivement par une expression accrue du gène S100A4. La régulation négative de S100A4 in vitro et in vivo bloque la progression tumorale. De plus, la déplétion en S100A4 augmente l’efficacité du traitement anti-VEGF dans le gliome (89).

En outre, les neutrophiles infiltrants sont capables d'induire la progression du RCC, en modulant les signaux des récepteurs androgènes/cMyc et l'expression de cytokines associées (90). Les neutrophiles favorisent la croissance folliculaire (FL) et diffuse des lymphomes à grandes cellules B. Dans cette tumeur maligne, les neutrophiles et les cellules stromales coopèrent pour soutenir la croissance des cellules FL B, via la voie BAFF/APRIL. De plus, les neutrophiles activent indirectement les cellules stromales de manière dépendante de NF-κB, favorisant ainsi la survie des cellules B malignes (91).

Enfin, les α-défensines neutrophiles ont induit une prolifération accrue de cellules de carcinome alvéolaire A549 de manière dépendante de la MAP kinase. La prolifération induite a été éliminée par un anticorps neutralisant anti-défensine (92).

Le rôle des neutrophiles associé au tumeur de type 2 dans la diffusion métastatique

Les neutrophiles sont également impliqués dans les métastases du cancer, car ils favorisent la migration des cellules tumorales, l'invasion et la dégradation de la matrice extracellulaire (93). Ils participent notamment à la constitution de la niche métastatique (94) et à l'acquisition du phénotype métastatique dans certains types de cellules tumorales. Tazawa et coll. démontré, dans un modèle murin, que les cellules de fibrosarcome non métastatiques acquièrent un phénotype métastatique lorsqu'elles sont implantées par voie sous-cutanée chez des souris en même temps qu'une éponge détermine l'inflammation. Ce phénomène est associé à l'augmentation des neutrophiles. En utilisant un anticorps monoclonal sélectif, une déplétion des neutrophiles dans la circulation sanguine et au niveau du site d'inflammation local s'est produite, et une réduction significative des métastases a été observée (95).

L’augmentation des métastases est souvent favorisée de manière indirecte. Chez la souris, le lipopolysaccharide bactérien (LPS) recrute des neutrophiles qui, à leur tour, produisent des protéinases capables de faciliter les métastases pulmonaires. L'inflammation du poumon stimule le recrutement de neutrophiles dérivés de la moelle osseuse, libérant des protéases Ser, de l'élastase et de la cathepsine G. Cela entraîne la destruction protéolytique du facteur antitumorigène thrombospondine-1 (Tsp-1). L'ablation de ces protéases protège la Tsp-1 de la protéolyse et supprime les métastases pulmonaires (96).

Dans un modèle de coculture, il a été démontré que l'oncostatine M, libérée par les neutrophiles stimulés par le GM-CSF, augmentait le détachement des cellules tumorales du sein, favorisait le caractère invasif des cellules humaines MDA-MB-231 et T47D et induisait la progression du cancer du sein (97).

L'hyaluronane produit par les cellules tumorales active les neutrophiles qui favorisent la motilité des cellules tumorales (98). Le MIF favorise la migration des cellules HNSCC humaines. L'infiltration de neutrophiles est proportionnelle aux taux tumoraux de MIF (99). Les neutrophiles favorisant les signaux des récepteurs aux androgènes (AR)/MMP-13 sont impliqués dans l'invasion des cellules du cancer de la vessie (100). Le VEGFa/facteur inductible par l'hypoxie (HIF) 2α et l'activation du récepteur β des œstrogènes, induite par les neutrophiles, favorisent les métastases du carcinome rénal (101).

De plus, les neutrophiles sont capables de déterminer la transition épithéliale à mésenchymateuse, améliorant ainsi la migration des cellules tumorales et leur capacité d'invasion (102-104).

Plusieurs études ont démontré une corrélation directe entre la libération d'interleukine IL-8 par les cellules tumorales in vitro et la croissance tumorale et le potentiel métastatique dans des modèles de tumeurs de souris. Il a été supposé que la réponse cellulaire à l'IL-8 libérée par les cellules tumorales améliore l'angiogenèse et contribue à la croissance et à la progression de la tumeur. Les substances libérées par les neutrophiles répondants pourraient favoriser la migration des cellules tumorales à travers la matrice extracellulaire, les aider à pénétrer dans les vaisseaux et à atteindre les sites métastatiques. De plus, les ROS produites par les neutrophiles oxydases pour tuer les agents pathogènes peuvent interagir avec les cellules tumorales, atténuer la cascade apoptotique et augmenter leur taux de mutation (105).

En plus de favoriser les métastases, les neutrophiles peuvent transporter des cellules tumorales afin de favoriser l'extravasation et d'améliorer les métastases tumorales dans les tumeurs malignes avancées (58, 106, 107).

Dans l'adénocarcinome canalaire pancréatique, il a été observé que les cellules tumorales circulantes (CTC) sont entourées de globules blancs (WBC), émettant ainsi l'hypothèse d'une relation entre les WBC et les CTC dans la formation de métastases (108).

Une fonction similaire a été émise pour les TAN en circulation (cTAN). Chez 180 patients atteints d'un cancer avancé présentant différents types de cancer, les cTAN ont été analysés par cytométrie en flux. En outre, un modèle murin imitant une tumeur avancée a été étudié et les neutrophiles en circulation ont été analysés par analyse transcriptionnelle des gènes. Que ce soit chez les patients et les souris du sang périphérique, les cTAN ont été augmentés et ont inhibé l'activation des leucocytes périphériques. Les auteurs proposent que cette abondance de cTAN contribue à la survie des CTC en supprimant l'activation des leucocytes périphériques (109).

Le rôle des neutrophiles associé au tumeur de type 2 dans l'angiogenèse tumorale

Les neutrophiles jouent un rôle central dans l'activation de l'angiogenèse dans un tissu auparavant au repos au cours des premiers stades de la carcinogenèse.

Le rôle des neutrophiles dans l'angiogenèse tumorale a été évalué pour la première fois dans des biopsies humaines (110). Chez les patients atteints de myxofibrosarcome, de nombreux neutrophiles ont été observés dans les tumeurs malignes élevées et il existe une corrélation entre un nombre élevé de neutrophiles et la densité de microvaisseaux intra-tumorale (111). Une preuve encore plus forte a été démontrée dans les modèles animaux. Chez des souris nues injectées par voie sous-cutanée, l'infiltration de neutrophiles dans des cellules humaines de mélanome de Bowes, transfectées pour surexprimer CXCL6, était 10 fois plus élevée que chez les témoins, et une augmentation de l'angiogenèse a été observée (16).

Aujourd’hui, la fonction des neutrophiles dans l’angiogenèse tumorale a été profondément vérifiée (112). Les neutrophiles sont capables de libérer des molécules qui activent les cellules endothéliales et favorisent l'angiogenèse (110, 113), notamment Bv8, exprimé dans la moelle osseuse, qui favorise soit l'angiogenèse, soit la mobilisation des cellules hématopoïétiques. Dans un modèle murin, l'implantation de cellules myéloïdes tumorales CD11b+Gr1+ entraîne une régulation positive de Bv8. Les « anticorps anti-Bv8 » réduisent la « mobilisation des cellules CD11b+Gr1+ stimulées par le G-CSF », inhibent la croissance de plusieurs tumeurs chez la souris et supprimer l'angiogenèse tumorale (114).

Les neutrophiles regorgent de MMP-9 et sont dépourvus de l'inhibiteur tissulaire endogène des métalloprotéinases (TIMP). Grâce à la MMP-9, les neutrophiles favorisent l'angiogenèse. Le Pro-MMP est encore plus puissant. Afin d'induire l'angiogenèse par le neutrophile proMMP-9, l'activation du zymogène sans TIMP et l'activité catalytique de l'enzyme sont nécessaires. Ceci est confirmé par le fait que la génération et la purification de complexes stœchiométriques de neutrophiles proMMP-9 et TIMP-1 n'ont pas réussi à induire l'angiogenèse. Ainsi, la MMP-9 dérivée des neutrophiles peut exercer une activité pro-tumorale (115).

La MMP-9 est fonctionnellement impliquée dans l'activation du VEGF, l'induction de l'angiogenèse chronique et la croissance tumorale à un stade précoce. Au cours de la carcinogenèse pancréatique, les neutrophiles exprimant la MMP-9 infiltrent la dysplasie des îlots angiogéniques et les tumeurs, tandis que les macrophages exprimant la MMP-9- sont situés au bord de la lésion. La déplétion des neutrophiles supprime de manière significative l'association entre le VEGF et le récepteur du VEGF (29, 115, 116). De plus, il a été démontré que les tumeurs primaires telles que le fibrosarcome humain très agressif et le carcinome de la prostate recrutent des neutrophiles infiltrants MMP-9-positifs, présentant une angiogenèse et une intravasation améliorées. La neutralisation spécifique des neutrophiles par l'IL-8 implique la réduction de l'angiogenèse et de l'intravasation, toutes deux sauvées par la proMMP-9 neutrophile purifiée. Il a également été démontré que les neutrophiles MMP-9 sans TIMP régulent l'angiogenèse et l'intravasation tumorale (117).

Le rôle des neutrophiles associé au tumeur de type 2 dans l'immunosuppression

La réponse immunitaire contribue à orchestrer la progression tumorale. Dans le microenvironnement tumoral, de nombreuses cellules immunitaires interagissent activement avec les cellules tumorales. Au début, les cellules immunitaires innées et adaptatives coopèrent pour éradiquer les microcolonies de cellules tumorales (118). Dans les modèles murins de tumeurs avancées, les TAN induisent l’apoptose des lymphocytes T CD8 via la voie du TNFα et du NO, et participent ainsi à la réponse immunosuppressive. Les TAN et les cellules suppressives d'origine myéloïde granulocytaire (G-MDSC) suppriment la prolifération des lymphocytes T CD8, influencent leur activation et abolissent l'effet antitumoral des lymphocytes T CD8 (119). Les neutrophiles modulent également ce processus. Les TAN sont capables d'inhiber la prolifération des lymphocytes T en libérant de l'arginase 1 (ARG1) et en modulant la signalisation PD-L1/PD-1, afin de réguler une réponse immunosuppressive. Les MDSC produisant de l'arginase 1 sont plus élevées que la normale chez les patients atteints de sang périphérique RCC et NSCLC. Par conséquent, ces cellules jouent un rôle important dans le mécanisme d’échappement de la tumeur (120, 121).

Les PMN-MDSC sont des cellules régulatrices clés de la réponse immunitaire dans le cancer, sont produites en grand nombre dans les tumeurs et sont directement impliquées dans la promotion de la progression tumorale. Cependant, leur hétérogénéité et le manque de marqueurs spécifiques entravent la compréhension complète de leur biologie et de leur signification clinique. Cette population de cellules immunosuppressives est identifiée chez la souris par l'expression des marqueurs de surface CD11b et GR1 et par la capacité à inhiber l'activation des lymphocytes T. Peranzoni et ses collègues ont identifié chez les souris tumorales la population immunosuppressive « CD11b+/GR1+ MDSC » qui comprend au moins deux sous-ensembles différents : les « cellules granulocytaires (Ly6G+) » et les « cellules monocytaires (Ly6C+) », éventuellement avec des propriétés immunosuppressives différentes (122 ).

L'interaction entre les neutrophiles, les TAN et les PNM-MDSC au cours de la progression tumorale n'est pas claire, bien que les PMN-MDSC aient en commun avec les neutrophiles N2 certains marqueurs et présentent des activités immunosuppressives similaires (14). Condamine et coll. a reconnu « le récepteur LDL oxydé de type lectine 1 (LOX1) comme marqueur permettant de distinguer les PNM-MDSC » des neutrophiles dans les échantillons de sang provenant de donneurs sains et de patients atteints de tumeurs. Ils ont découvert que « les PMN-MDSC et HDN de faible densité provenant des mêmes patients atteints de cancer avaient un profil génétique distinct » et que contrairement à LOX-1−, les neutrophiles LOX-1+ dans les tissus tumoraux présentent une « activité immunosuppressive efficace, une régulation positive de Stress ER et autres caractéristiques biochimiques des PMN-MDSC »(57). Quoi qu’il en soit, de nombreuses études doivent être réalisées sur cette question spécifique.

Dans les tumeurs, l'hypoxie favorise une pression forte et sélective conduisant à l'angiogenèse, à la formation de niches métastatiques, à l'invasion et à la propagation métastatique des cellules tumorales (123).

Dans le cancer primitif du poumon, l'hypoxie favorise la libération de cytokines et de facteurs de croissance qui peuvent créer une niche pré-métastatique grâce au recrutement de cellules myéloïdes CD11b+/Ly6Cmed/Ly6G+. En outre, l'hypoxie réduit les fonctions cytotoxiques des cellules NK, comme le montrent des souris ayant reçu une injection « d'un milieu conditionné acellulaire, dérivé de cellules tumorales mammaires hypoxiques » (124). De plus, il est désormais bien établi que les cellules immunitaires favorisent la dissémination métastatique initiale des cellules cancéreuses. Les neutrophiles favorisent la survie et l'extravasation des cellules tumorales au niveau des sites de dissémination métastatique et, en particulier, les neutrophiles CD11b(+)/Ly6G(+) améliorent les métastases en inhibant les fonctions des cellules NK, augmentant ainsi de manière significative la survie des cellules tumorales intraluminales. Par la suite, les neutrophiles facilitent l’extravasation des cellules tumorales, par la sécrétion d’IL1β et de métalloprotéinases matricielles (125). Dans un modèle murin de cancer du sein, il a été démontré que les cellules invasives du cancer du sein sont capables de reprogrammer la différenciation des cellules myéloïdes dans la moelle osseuse, générant ainsi des neutrophiles immunosuppresseurs par la stimulation d'un G-CSF dérivé de la tumeur (126).

Un grand nombre de neutrophiles, exprimant des niveaux élevés de PD-L1 immunosuppresseur, ont été trouvés chez 105 patients atteints d'un cancer gastrique (GC). L’expression de PD-L1+ a été activée par le GM-CSF dérivé d’une tumeur, « via le signal Janus kinase (JAK), par l’activation d’un transducteur de signal et d’un activateur de la voie du facteur de transcription 3 (STAT3) ». Les neutrophiles PD-L1+ ont supprimé l’immunité normale des lymphocytes T in vitro et l’ont favorisée. la progression la progression de la maladie, réduisant la survie des patients GC. En bloquant PD-L1 sur ces neutrophiles, cet effet pourrait être inversé (127). Enfin, l’expression de PD-L1 sur les neutrophiles contribue à l’altération de la réponse immunitaire en cas de maladie infectieuse. Il a également été établi que les neutrophiles modulent négativement l’immunité adaptative via la signalisation PD-L1/PD1, chez les souris humaines porteuses de CHC et d’hépatome (128).

Neutrophiles et pronostic

De nombreuses preuves montrent que le nombre de neutrophiles dans le sang et les tissus tumoraux des patients atteints de cancer est en corrélation avec le pronostic de la maladie. De plus, une forte densité de neutrophiles dans les tumeurs est considérée comme un indice indépendant de mauvais pronostic (5). Dans de nombreuses tumeurs, en fait, une telle association a été évaluée : un mauvais résultat a été observé dans le CCR et un indice de pronostic négatif des neutrophiles intra-tumoraux a été évalué dans le CCR métastatique. Dans les CCR localisés à cellules claires (129), la présence de neutrophiles intra-tumoraux indique fortement une courte survie sans récidive (RFS), une survie spécifique au cancer et une survie globale, et peut être considérée comme un facteur pronostique indépendant. Chez 121 patients soumis à une néphrectomie pour un CCR localisé, les neutrophiles intra-tumoraux CD66b+, les cellules immunitaires CD8+, CD57+ et l'anhydrase carbonique IX [CA IX]) ont été évalués par immunohistochimie. Les neutrophiles intra-tumoraux variaient de zéro à 289 cellules/mm2 de tissu tumoral. La présence de neutrophiles intra-tumoraux était associée à une augmentation de la taille de la tumeur, à un faible taux d'hémoglobine, à un taux de créatinine élevé et à un CA IX < ou = 85 %. Dans une analyse multivariée, la présence de neutrophiles intra-tumoraux et un faible taux d'hémoglobine étaient des indices de pronostic significativement associés à une RFS courte (129).

La surexpression de CXCL5 en elle-même ou en plus de la présence de neutrophiles intra-tumoraux est un indicateur pronostique indépendant de la survie globale et de la récidive cumulée, comme le suggèrent des études multivariées (27, 28).

CXCL5 favorise l'infiltration des neutrophiles et un mauvais pronostic du CHC. Chez les patients atteints de CHC et chez les souris porteuses d'hépatome, il a été démontré que les neutrophiles infiltrent le tissu péritumoral. Le rapport neutrophiles/lymphocytes (NLR) était plus élevé dans le tissu péritumoral que dans le tissu intratumoral. Ceci est en corrélation négative avec la SG des patients atteints de CHC. Un pourcentage élevé de neutrophiles infiltrants est positif pour PD-L1. Dans le tissu péritumoral, le rapport entre les cellules PD-L1+neutrophiles et PD-1+T était plus élevé et associé au DFS. En effet, les neutrophiles PD-L1+ des patients atteints de CHC ont pu supprimer la prolifération et l’activation des lymphocytes T, ces actions étant partiellement inversées par le blocage de PD-L1. Ainsi, le microenvironnement tumoral module l’expression de l’immunité antitumorale PD-L1, en infiltrant les neutrophiles (128).

Le HGF, une cytokine pléiotrope produite par les neutrophiles infiltrant le carcinome bronchiolo-alvéolaire (BAC) et activant le proto-oncogène c-met, est un indice de mauvais pronostic dans diverses tumeurs, dont le BAC. HGF favorise la propagation des cellules tumorales BAC et aggrave son pronostic. Le GM-CSF et le TGF-α présents dans le microenvironnement de la tumeur pulmonaire favorisent la libération de HGF par les neutrophiles intratumoraux. Le HGF immunoréactif a été trouvé dans les surnageants du liquide de lavage broncho-alvéolaire (BALF) de 34 patients sur 36, alors qu'il n'était pas détectable dans le BALF de témoins sains. « Dans les études immunocytochimiques des préparations de cytospins BALF et des échantillons de tumeurs provenant de patients, les neutrophiles étaient toujours positifs pour le HGF » (130). Dans une étude rétrospective sur le HNSCC, Trellakis et ses collègues ont démontré que le tissu tumoral est considérablement infiltré par les granulocytes PMN et qu'une forte infiltration de ces cellules est associée à une faible survie dans les maladies avancées. Le nombre de granulocytes PMN, le NLR et les taux sériques d'IL-8, CCL4 (MIP-1β) et CCL5 (RANTES) ont été trouvés significativement plus élevés dans le sang périphérique des patients HNSCC que dans celui des témoins (131). Dans les mélanomes primaires de 186 patients atteints de mélanome de stade I/II réséqués chirurgicalement, les neutrophiles infiltrants ainsi que les cellules dendritiques et les lymphocytes T ont été étudiés par immunohistochimie. L'infiltration de neutrophiles et de cellules dendritiques était indépendamment associée à un mauvais pronostic (132). Dans le cancer du poumon, il a été démontré qu'un grand nombre de neutrophiles circulants préopératoires, de lymphocytes CD44(+) et de leucocytes indiquent une faible survie cumulée. De plus, des taux élevés de lymphocytes CD44(+) et de neutrophiles sont corrélés aux métastases à distance et au pronostic chez les patients atteints d'un CPNPC de stade III/IV, respectivement (133).

Dans le cancer du côlon-rectal (CCR), il a été démontré que l'augmentation du nombre de neutrophiles intra-tumoraux est très importante pour l'obtention d'un phénotype malin. La signification pronostique du neutrophile CD66b + intra-tumoral dans le CCR a été étudiée par micropuce tissulaire et immunohistochimie. De nombreux neutrophiles CD66b+ intratumoraux ont été trouvés dans 104/229 (45,4 %) CCR et dans 29/229 (12,7 %) tissus muqueux adjacents. Une analyse plus approfondie a démontré que la présence de neutrophiles à l'intérieur de la tumeur est en corrélation avec le statut pT, le statut pM et le stade clinique. Une analyse de survie univariée a montré une association significative entre un grand nombre de neutrophiles intra-tumoraux et une survie raccourcie des patients (134). De plus, la présence de neutrophiles CD15+ est considérée comme un facteur pronostique indépendant et défavorable dans le carcinome gastrique. La densité des neutrophiles CD15+ intra-tumoraux, évaluée par immunohistochimie, est associée aux métastases ganglionnaires, aux métastases et au stade UICC (Union internationale contre le cancer). L'analyse multivariée de Cox a démontré que la densité des neutrophiles CD15+ est un facteur pronostique indépendant de la SG. L'analyse de Kaplan-Meier a montré que les patients présentant un nombre inférieur de neutrophiles avaient un pronostic plus favorable que les patients présentant un plus grand nombre de TAN (135). Il a été démontré que la densité intra-tumorale de TAN dans le CCR avait une valeur pronostique chez les patients traités au 5-Fluoro Uracile de stade III. En fait, la DFS chez ces patients traités était plus longue que celle chez les patients non traités (71).

Rapport neutrophiles/lymphocyte et pronostic

De nos jours, l'évaluation du NLR est considérée comme un indice pronostique très fiable chez les patients cancéreux et de nombreuses études ont été réalisées sur sa pertinence clinique dans les tumeurs. De plus, le NLR est associé à une SG défavorable dans de nombreuses tumeurs solides, de sorte que son ajout à d'autres scores pronostiques bien consolidés peut être important pour les décisions cliniques (136). Récemment, une étude rétrospective menée auprès de patientes atteintes d'un cancer épithélial de l'ovaire a démontré le rôle pronostique et l'utilité clinique de la neutrophilie et du NLR avant le traitement. Soit la neutrophile avant traitement et un NLR élevé étaient des indices indépendants de mauvais pronostic chez ces patients, le NLR étant plus précis que le nombre de neutrophiles pour prédire la survie des patients (137). Le NLR a également été examiné chez 55 patients atteints de cancers métastatiques avancés, enrôlés dans un essai de phase 1 et administrés avec des agents anti-PD-1/PD-L1. Le NLR a été évalué au début et après le deuxième cycle de traitement. Il a été démontré que les modifications du NLR étaient en corrélation avec la PSF chez ces patients (138). De même, l'importance en tant que facteur pronostique du NLR a été évaluée chez les patients atteints de CPNPC traités par nivolumab. L'évaluation du NLR 2 et 4 semaines après le traitement est en corrélation avec la réponse au traitement ou la MP chez les patients atteints d'un CPNPC avancé traité par nivolumab (139). Récemment, le NLR a été identifié comme facteur pronostique de la survie sans progression chez les patients atteints de lymphome hodgkinien, indépendamment du stade tumoral au moment du diagnostic (140). Chez les patients atteints de mélanome, il a été démontré que le NLR est fortement et indépendamment associé aux résultats des patients traités par ipilimumab (141). Enfin, il a été démontré que le NLR était le seul paramètre significatif pour prédire les complications précoces post-chirurgicales chez 188 patients soumis à une résection hépatique pour métastases colorectales et, jusqu'à présent, pour améliorer leur résultat clinique (142).

Neutrophiles et traitement du cancer

La relation étroite évaluée entre les cellules du microenvironnement tumoral et la croissance et la progression du cancer souligne la possibilité de nouvelles stratégies thérapeutiques, c'est-à-dire ciblant la composante non cancéreuse des tumeurs (143). Les TAN pourraient également représenter une bonne cible pour les thérapies innovantes contre le cancer et leur utilisation comme cibles pour le traitement du cancer a été suggérée.

De nouvelles approches pour le traitement du cancer pourraient consister à bloquer pharmacologiquement les facteurs dérivés de la tumeur qui recrutent et polarisent les neutrophiles et/ou à interférer sélectivement avec les fonctions pro-tumorales des neutrophiles. Ces stratégies pourraient être combinées avec des médicaments anticancéreux conventionnels ou nouveaux, pour exercer des effets thérapeutiques plus actifs (12).

Alyssa D. Gregory et A. Mc Garry Houghton suggèrent deux stratégies différentes possibles : (a) cibler « l'axe CXCL-8/CXCR-1/CXCR-2 », épuisant ainsi entièrement les TAN ou (b) cibler des substances spécifiques dérivées des PMN. capable d’induire la croissance d’une tumeur (13).

En outre, une « rééducation » des TAN a été proposée, en modulant les substances du microenvironnement tumoral affectant la plasticité des neutrophiles. Comme indiqué précédemment, le TGF-β module la polarisation N2 des neutrophiles. Condamine et coll. ont démontré que la suppression du TGF-β dans les cellules myéloïdes inhibe les métastases tumorales. Au contraire, le phénotype inhibé des métastases peut être restauré en réintroduisant des cellules myéloïdes produisant du TGF-β chez des souris porteuses de tumeurs. L'effet est médié par la réduction des cytokines de type II, TGF-β1, arginase 1, iNOS, qui favorisent l'expression de l'IFN-γ ainsi que par la stimulation de l'immunité systémique (144). Il a également été démontré que l'amorçage des neutrophiles protumoraux avec l'IFN-γ et le TNF-α convertit la fonction des neutrophiles de l'état favorisant la tumeur à l'état supprimant la tumeur, via l'activation des cellules NK, suggérant ainsi que l'administration de cellules NK normales pourrait représenter un potentiel thérapeutique. approche thérapeutique des tumeurs (145).

Essai pré thérapeutique

Récemment, des systèmes d'administration de médicaments à médiation cellulaire ont été développés. Par exemple, des neutrophiles portant des liposomes contenant du paclitaxel (PTX), capables de traverser la barrière hémato-encéphalique et de supprimer la récidive des gliomes chez la souris, ont été conçus. Dans ce système, les facteurs d’inflammation libérés après la résection de la tumeur guident les mouvements des neutrophiles et déclenchent la libération de PTX liposomale par les neutrophiles, la délivrant dans les cellules tumorales envahissantes restantes. Il a été démontré que le PTX ralentit la récidive de la croissance tumorale, mais n’inhibe pas complètement la repousse tumorale (146).

NE est le principal effecteur de la fonction antimicrobienne des neutrophiles (147), agit sur une grande variété de substrats, notamment les cytokines, les récepteurs de cytokines, les intégrines et les composants de la matrice extracellulaire, et favorise la croissance tumorale, comme déjà évoqué (85). Pour cette raison, une stratégie thérapeutique a été développée, utilisant l’inhibiteur synthétique de la neutrophile élastase ONO-5046. Chez les souris porteuses de tumeurs, ONO-5046 réduit la croissance tumorale de 3 fois (85). De plus, ONO-5046 inhibe, in vitro, la prolifération des cellules du carcinome pancréatique et la progression de la tumeur, alors que, in vivo, dans un modèle murin, il réduit le développement du cancer du poumon humain (148, 149). Dans le CCR, il a été démontré que la NE est un biomarqueur soit dans le sérum des patients, soit dans les tissus tumoraux, et sa valeur s'est avérée plus élevée chez les patients atteints de CCR que chez les personnes en bonne santé. Une stratégie thérapeutique potentielle utilisant Sivelestat, un inhibiteur de NE, a été proposée dans les xénogreffes de CCR. Sivelestat a pu inhiber la croissance tumorale dans ce modèle de CRC, ce qui suggère que la NE peut être considérée comme un biomarqueur diagnostique putatif et une cible thérapeutique potentielle du CCR (150). NE a également été étudié dans le cancer de l'œsophage. Chez les patients soumis à une œsophagectomie, une croissance rapide de cellules cancéreuses occultes ou une récidive tumorale peuvent survenir après la chirurgie. NE induit la croissance cellulaire et l'invasion de cinq lignées cellulaires œsophagiennes « (TE-1, −7, −8, −12 et −13). NE a stimulé la libération du « facteur de croissance pro-transformant alpha (pro-TGF-alpha), du facteur de croissance dérivé des plaquettes-AA (PDGF-AA), du PDGF-BB » et du VEGF, la phosphorylation de l'EGFR et a déclenché la voie de signalisation ERK. Tous ces facteurs affectent la croissance cellulaire. Sivelestat a inhibé de manière significative le signal induit par le NE. voie de transduction, prolifération cellulaire et invasion cellulaire. De plus, dans le milieu des cellules de carcinome de l'œsophage TE-13, « Sivelestat a inhibé de manière significative la libération de TGF-alpha, PDGF-AA, PDGF-BB et VEGF induite par la NE. Les auteurs ont postulé que l’administration post-chirurgicale de Sivelestat pourrait être utilisée comme « une nouvelle molécule dans le traitement ciblé du cancer » (151).

De la même manière, NE favorise la prolifération des cellules cancéreuses gastriques par phosphorylation de l'EGFR, déclenchant la voie de signalisation ERK1/2-mitogène. Sivelestat inhibe la croissance cellulaire en réduisant de manière significative la phosphorylation de l'EGFR induite par le NE et l'activation de ERK1/2 (152). Enfin, dans un modèle de tumeur mammaire de souris, il a été évalué qu'en inhibant génétiquement ou pharmacologiquement l'enzyme génératrice de leucotriènes Arachidonate 5-lipoxygénase (Alox5), l'activité pro-métastatique des neutrophiles et les métastases pulmonaires pourraient être réduites (153).

Essai pré thérapeutique

Certaines études cliniques ont été menées pour tenter de cibler les cellules du microenvironnement et les TAN chez les patients atteints de tumeur. Les interférons peuvent être utilisés comme agents antitumoraux cliniques puissants. Désormais, il est bien établi que les IFN de type I modifient le phénotype des neutrophiles en 1 TAN 1 antitumoral, que ce soit chez la souris ou chez l'homme. En l'absence d'IFN-β, les propriétés pro-tumorales dominent dans les neutrophiles des lésions primaires et des poumons pré-métastatiques. Chez les patients atteints de mélanome recevant un traitement par IFN de type I, des modifications de l'activation des neutrophiles ont été mises en évidence. Andzinski et ses collègues ont récemment découvert que le traitement adjuvant par IFN de type I influence les niveaux d'expression d'ICAM1, sans modifier la capacité cytotoxique des neutrophiles. En fait, chez ces patients, une augmentation de l’expression des neutrophiles ICAM1 a été observée, la capacité antitumorale des neutrophiles a été potentialisée, l’apoptose spontanée des neutrophiles isolés a été augmentée et des neutrophiles immatures ont été découverts dans le sang des patients par rapport aux témoins (154).

De nouvelles stratégies cliniques visant à inhiber le recrutement des neutrophiles via l'inhibition des récepteurs CXC de type 1 et 2 associés au recrutement des neutrophiles dans les tumeurs ont été explorées (155). L’essai clinique de phase I (étude NCT02001974) sur des patientes atteintes d’un cancer du sein métastatique triple négatif a évalué avec succès l’innocuité des médicaments et la pharmacocinétique de la Reparixine administrée par voie orale, un inhibiteur de CXCR1 et CXCR2 disponible par voie orale en association avec le paclitaxel (156). L'étude de phase II actuelle (étude NCT02370238) évalue la survie sans progression des patients TNBC nouvellement diagnostiqués (nouvellement diagnostiqués métastatiques ou en rechute après une chimiothérapie (néo)adjuvante) traités par Reparixin en association avec le paclitaxel par rapport au paclitaxel seul, est en cours et donne des résultats finaux. n'ont pas encore été publiés.

Coronine

From Phagocytes to Immune Defense: Roles for Coronin Proteins in Dictyostelium and Mammalian Immunity

La coronine a été initialement isolée sous la forme d'une molécule interagissant avec l'actine et la myosine de 55 kD à partir de lysats de Dictyostelium discoideum (de Hostos et al., 1991). Par la suite, il a été réalisé que Dictyostelium exprime également une coronine dite « tandem » contenant une région dupliquée contenant une répétition tryptophane-aspartate, maintenant appelée coronine B (Shina et al., 2010). Il a été démontré que la coronine B s'assemble avec l'actine et que la suppression de cette coronine dans Dictyostelium améliore et réduit la phagocytose, en fonction des particules à internaliser (Shina et al., 2010). Il a été proposé que la coronine B agisse en amont du suppresseur du récepteur de l'AMPc (SCAR) et de la protéine du syndrome de Wiskott-Aldrich (WASp) (Swaminathan et al., 2015), qui relient les signaux des récepteurs couplés à la protéine G et des récepteurs de la tyrosine de la surface cellulaire à l'actine. cytosquelette, respectivement (Bear et al., 1998; Pollitt et Insall, 2009).

Barrières cutanées et intestinales

La peau est un organe immunitaire actif dont la fonction est augmentée par la présence d’un microbiote commensal. L'épiderme est constitué de nombreux kératinocytes. La couche cornée est scellée par des lipides intracellulaires et les autres kératinocytes épidermiques sont reliés par des jonctions serrées. Les glandes sudoripares, les follicules pileux et les glandes sébacées, qui contribuent toutes à la fonction immunitaire. Les kératinocytes et les appendices dermiques libèrent des peptides et des protéines antimicrobiens , qui assurent la défense contre les microbes pathogènes. Un certain nombre d’espèces de bactéries colonisent commensalement la surface de la peau. Les trois principales espèces bactériennes pour chaque site cutané sont indiquées . Les sites secs et sébacés sont colonisés majoritairement par Cutibacterium acide, tandis que les sites humides et le pied sont colonisés majoritairement par Corynebacterium tuberculostearicum.

La barrière physique de la peau est formée de nombreuses couches de kératinocytes épidermiques et dermiques. La couche la plus externe de l'épiderme est la couche cornée, composée de jusqu'à 100 couches d'enveloppes cellulaires kératinisées (cornéocytes) qui forment une barrière protectrice . Les lipides barrières, dérivés des corps lamellaires, forment une matrice occlusive entre les cornéocytes . Les couches épidermiques plus profondes, notamment la couche granuleuse et la couche épidermique, sont d'importants producteurs de filaments kératiniques, qui forment un support structurel pour l'épiderme . Enfin, la couche basale de l'épiderme contient des cellules souches qui prolifèrent dans des conditions homéostatiques et en réponse à des blessures afin de reconstituer la barrière physique épidermique. Les kératinocytes épidermiques maintiennent un contact physique étroit grâce à des jonctions serrées et des jonctions adhérentes, qui forment une couche protectrice presque imperméable aux microbes. En plus d'assurer une protection physique au niveau de la barrière cutanée, les protéines de jonction serrée, telles que les protéines de la zone occludine, jouent un rôle dans la prolifération et la différenciation des kératinocytes dans la peau, permettant le rétablissement de la barrière contre les microbes après une brèche de la peau due à une blessure .

La barrière chimique de la peau est constituée de nombreux lipides et acides sécrétés. la couche lipidique sécrétée par les corps lamellaires est importante pour maintenir une matrice occlusive entre les cellules et entre les couches de la couche cornée . La teneur en lipides spécifiques à un site influence également la composition microbienne de divers sites corporels cutanés . En fait, la composition microbienne est relativement homogène entre plusieurs sites sébacés mais varie considérablement entre les sites cutanés avec glandes sébacées et les sites cutanés sans glandes sébacées . Les microbes pathogènes sont également directement inhibés par certains lipides ou acides gras libres. Par exemple, l'acide sapienique peut inhiber efficacement Staphylococcus aureus pathogène, mais n'a pas une activité suffisante contre Staphylococcus epidermidis . Dans l’ensemble, la barrière chimique formée par les lipides épidermiques et les acides gras est importante pour moduler la survie microbienne à la surface de la peau.

De plus, la couche cornée de l’épiderme maintient un pH acide dans des conditions homéostatiques. Le terme « manteau acide » a été utilisé pour décrire l’état acide de la couche cornée . Ce pH acide est important pour la fonction de barrière cutanée et la défense microbienne en fournissant un environnement hostile à certains micro-organismes . En outre, il existe un certain nombre d’enzymes dépendantes du pH qui sont essentielles à la synthèse, à la production et au maintien de la composition lipidique de la peau. Les lipides, tels que les triglycérides et le cholestérol, sont hydrolysés par les bactéries et les levures résidant dans la peau en acides gras libres. Les acides gras libres maintiennent un pH bas qui inhibe la croissance d'espèces pathogènes telles que Staphylococcus aureus (S. aureus), tout en permettant la persistance de bactéries commensales telles que Staphylococcus à coagulase négative et Corynebacterium .

Microbiote

La peau et l’intestin abritent une immense diversité et un grand nombre de microbiotes. Tant dans la peau que dans l’intestin, le microbiote commensal est important pour maintenir l’homéostasie épithéliale et la santé globale des tissus . Des sites cutanés distincts contiennent une distribution unique de bactéries, en partie régie par la composition lipidique d'un site cutané . Par exemple, les zones riches en glandes sébacées, telles que la glabelle et le dos, sont colonisées principalement par des espèces de Cutibacterium (anciennement connues sous le nom de Propionibacterium), qui sont étroitement associées à l'acné vulgaire . Les sites humides, tels que les espaces axillaires et interdigitaux, sont largement colonisés par les espèces de Corynebacteria et de Staphylococci . Outre les bactéries, qui constituent le règne d'organismes le plus abondant présent sur la peau, de nombreux champignons et virus habitent la peau . Contrairement aux bactéries, présentes dans presque tous les sites corporels et dont la composition est régie par des conditions physiologiques, la distribution fongique varie en fonction de sites corporels distincts plutôt que de conditions physiologiques . Le tronc et les bras ont une composition fongique relativement homogène et sont principalement colonisés par des espèces de Malassezia, tandis que le pied abrite une diversité fongique beaucoup plus grande . La composition virale, principalement les Polyomaviridae et les Papillomaviridae, présente la plus grande diversité entre les individus, plutôt que selon la zone corporelle ou la composition .

Au niveau de la peau, la présence de bactéries commensales est cruciale pour le maintien d'un environnement cutané sain. Au cours du développement, la tolérance immunitaire cutanée commence à se développer dans la période postnatale, lorsque les cellules T reg commencent à exprimer le facteur de transcription FOXP3 spécifique de l'agent pathogène, coïncidant avec la colonisation commensale . Plus tard dans le développement, la présence continue de bactéries commensales cutanées module la production de nombreuses cytokines et peptides anti-microbiens qui aident à protéger la peau contre les agents pathogènes. Par exemple, des bactéries commensales telles que S. epidermidis peuvent induire la production de diverses cytokines par les cellules T IL-17+CD8+ . S. epidermidis peut également produire des ligands qui suppriment une activation immunitaire inappropriée en inhibant la production du facteur de nécrose tumorale α et de l'IL-6 .

Le système immunitaire inné constitue une première ligne de défense contre les agents pathogènes en cas de rupture de la barrière. Des preuves récentes ont mis en lumière le rôle des microbes commensaux dans le renforcement de la défense immunitaire innée contre les agents pathogènes . Dans la peau, les motifs moléculaires associés aux pathogènes sont présents sur les cellules immunitaires et les kératinocytes. La stimulation des récepteurs de type Toll peut induire une action antimicrobienne directe en stimulant les macrophages pour qu'ils subissent une phagocytose et peut également induire des cytokines qui interviennent dans la différenciation des monocytes en macrophages et en cellules dendritiques . Les microbes commensaux sécrètent des molécules qui peuvent agir directement comme ligands du TLR ; S. epidermidis sécrète plusieurs petites molécules qui agissent comme des agonistes du TLR2 et de l'EGFR, stimulant la production de peptides antimicrobien ayant une activité contre les streptocoques du groupe A et S. aureus .

Différences sexuelles de la réponse immunitaire

Des études ont également démontré des différences naturelles entre les sexes dans la répartition des cellules immunitaires périphériques. Bien que des variations liées à l'âge dans les sous-ensembles de lymphocytes aient été rapportées entre les hommes et les femmes , le nombre total de lymphocytes est similaire. Néanmoins, en moyenne, les hommes ont un nombre réduit de lymphocyte T et les femmes ménopausées ont un nombre inférieur de lymphocytes B et lymphocytes T auxiliaires . Une différence significative a également été détectée dans le pourcentage de lymphocytes T régulateurs , avec des pourcentages plus élevés signalés dans une population masculine en bonne santé que chez une femme . Les lymphocytes T régulateurs dans la population masculine présentent non seulement une fréquence accrue dans le sang périphérique, mais présentent également une capacité suppressive et anti-inflammatoire améliorée par rapport aux lymphocytes T régulateurs provenant de donneuses . Le dénombrement des sous-ensembles de lymphocytes chez des témoins sains a également révélé un nombre plus élevé de lymphocytes B chez les femmes .

Différences sexuelles dans la sclérose en plaque

Dans la SEP, l’influence du sexe biologique a été rapportée sur l’incidence, la prévalence, l’évolution, la gravité et le pronostic de la maladie (1, 16). Bien que la SEP touche de manière disproportionnée plus de femmes que d’hommes (1, 16, 17), les femmes présentent plus fréquemment une évolution plus bénigne, avec des symptômes principalement sensoriels et moins de rechutes inflammatoires (1). En revanche, les hommes présentent davantage de symptômes moteurs, de troubles cognitifs et une progression globale plus mauvaise (18). Comme c’est le cas pour d’autres maladies à médiation immunitaire, les fondements précis des préjugés sexuels dans la SEP sont complexes. Cela implique potentiellement les hormones sexuelles et les antécédents reproductifs, les différences de réactivité immunitaire liées au sexe et les facteurs génétiques et épigénétiques liés au sexe [Figure 1 ; (16, 19-25)].

Preuves cliniques et radiologiques du dimorphisme sexuel dans la sclérose en plaques

L'influence du sexe biologique sur la SEP a été démontrée dans tous les aspects de la maladie, depuis la susceptibilité accrue chez les femmes jusqu'à l'aggravation de l'évolution de la maladie chez les hommes. L'aperçu donné dans le tableau 1 suggère un phénotype plus inflammatoire de la maladie chez les patientes féminines par rapport à un phénotype plus neurodégénératif chez les patients masculins.

	Homme	Femme
Prévalence
Clinique
Imagerie

Différences cliniques dans la sclérose en plaques

Les femmes courent, en moyenne, un risque deux à quatre fois plus élevé de développer la SEP que les hommes (58), avec une augmentation constante du rapport femmes/homme au fil du temps (59-61). Cette augmentation rapide observée au cours du siècle dernier reflète probablement des changements dans le mode de vie, l’environnement ou l’alimentation. L’apport alimentaire, les thérapies hormonales, les antécédents reproductifs, les habitudes de consommation d’alcool et de tabac ont tous radicalement changé au cours du siècle dernier, affectant les femmes différemment des hommes (62). Ces facteurs sont tous connus pour influencer le risque de SEP et représentent donc des candidats potentiels à la susceptibilité croissante à la SEP chez les femmes (63-67). En outre, une récente analyse de cohorte selon l'âge, la période et la période en Norvège a révélé que des facteurs sociaux variant au fil des années, par exemple un meilleur accès au diagnostic de SEP chez les femmes, peuvent également expliquer l'augmentation du rapport femmes/homme (68).

La prépondérance féminine est observée dans tous les phénotypes de la maladie à l'exception de la forme progressive, dans laquelle les hommes semblent légèrement plus touchés que les femmes (30, 31). La vitesse à laquelle les patients atteignent la Forme secondairement progressive est également peut-être influencée par le sexe, le sexe masculin étant principalement associé à une conversion plus précoce de la Forme récurrente-rémittente en Forme secondairement progressive(31, 44-46). Le rapport w/m diminue également généralement avec l’âge au début, montrant une prépondérance féminine chez les patients atteints de la Forme récurrente-rémittente entre 20 et 40 ans mais une légère prédominance masculine chez les patients de plus de 50 ans (31, 32). Par conséquent, dans l’ensemble, les femmes présentent une apparition plus précoce de la maladie, une prévalence significativement plus élevée de la SEP récidivante, une progression plus lente de la maladie et une prévalence légèrement inférieure de la Forme progressive primaire .

Contrairement au dimorphisme sexuel évident dans la prévalence de la SEP, le rôle du sexe dans l’influence des caractéristiques cliniques est moins évident. Dans l’ensemble, les femmes présentent une activité inflammatoire plus élevée et une progression du handicap moindre que les hommes (33-35). Les femmes atteintes de SEP connaissent environ 20 % plus de rechutes cliniques que les hommes (36), ainsi qu'un taux de rechute plus élevé tout au long de la maladie (33). À l’inverse, de nombreuses études d’histoire naturelle sur la SEP suggèrent que le sexe masculin est généralement associé à de moins bons résultats cliniques (25, 36, 69). Les hommes ont en moyenne une évolution plus progressive et plus grave de la maladie (37, 38), un délai de progression plus rapide (18, 44) et un handicap plus important au fil du temps (36, 39, 46, 69). Les hommes ont tendance à voir leur état s'aggraver davantage dans les intervalles d'étude sans rechute que les femmes, et les rechutes cliniques ne semblent pas influencer l'évolution soutenue de leur échelle élargie d'état d'incapacité (EDSS) au fil du temps (35). Le sexe masculin est également associé à une fréquence accrue de symptômes cérébelleux (40) et à une incidence et une gravité plus élevées des déficits cognitifs (39, 41, 42).

Bien que les caractéristiques sociodémographiques puissent jouer un rôle dans l’évolution du handicap physique et cognitif, une étude comparant la progression du handicap entre hommes et femmes atteintes de SEP a révélé une augmentation du handicap chez les hommes, même après ajustement pour tenir compte des facteurs sociodémographiques et des médicaments modificateurs de la maladie (DMT) (70 ). De même, une étude récente portant sur une large cohorte de patients atteints de SEP a démontré que le sexe masculin, indépendamment de toute composante démographique ou psychiatrique supplémentaire, représente un facteur de risque critique pour le développement de troubles cognitifs (43).

Des études ont également exploré si les femmes atteintes de SEP réagissaient différemment aux DMT que les hommes. Le traitement actuel de la SEP consiste principalement en des DMT anti-inflammatoires, qui réduisent considérablement l'activité de la maladie inflammatoire et devraient également ralentir la progression de la maladie. Hypothétiquement, les femmes pourraient être plus sensibles à ces thérapies anti-inflammatoires, ce qui entraînerait finalement le développement d'une évolution moins progressive de la maladie chez les femmes que chez les hommes. Cependant, à l’heure actuelle, rien n’indique un effet différentiel des DMT chez les hommes ou les femmes atteints de SEP (71, 72).

Différences dans l'imagerie médicale dans la sclérose en plaques

Les différences entre les sexes sont également suggérées par les différences moyennes entre les groupes sur diverses mesures d'imagerie par résonance magnétique (IRM) (38, 47, 48, 73), bien que cette relation n'ait pas toujours été confirmée (52 , 74-77).

En général, les femmes présentent un nombre plus élevé de lésions rehaussées par le gadolinium (47 à 50), ce qui indique un phénotype plus inflammatoire. Parallèlement, les hommes ont tendance à développer des lésions plus destructrices, c'est-à-dire des lésions hypointenses T1, suggérant un phénotype plus neurodégénératif dans la population masculine (47, 51).

En ce qui concerne l’atrophie cérébrale, l’atrophie de la substance blanche est, en moyenne, plus élevée chez les femmes que chez les hommes atteints de SEP (52), tandis que l’atrophie cérébrale globale (53, 54) et l’atrophie de la substance grise sont plus élevées chez les hommes que chez les hommes. leurs homologues féminines (52-54). Dans l’ensemble, l’atrophie de la substance grise chez les hommes atteints de SEP est dominée par une atrophie de la substance grise profonde plus importante (54), et elle est corrélée à une cognition plus altérée (53). De plus, les hommes présentent, en moyenne, plus de lésions corticales que les femmes dans tous les phénotypes de SEP (52, 55), ainsi qu'une perte d'épaisseur corticale plus élevée avec le vieillissement que les femmes (56). Cependant, il convient également de souligner que des résultats contradictoires ont été fournis concernant la progression de la perte de volume de de la substance grise au fil du temps chez les hommes et les femmes atteints de SEP (78, 79).

Les études d'imagerie par transfert de magnétisation (MTR) n'ont montré aucune différence significative dans les dommages diffus submicroscopiques de la substance blanche et de la substance grise entre les hommes et les femmes atteints de SEP (52). D'autre part, en utilisant l'imagerie par IRM de diffusion, les dommages diffus et régionaux de la substance blanche , en particulier dans le thalamus, étaient plus élevés chez les hommes que chez les femmes cliniquement appariées et les témoins des deux sexes étaient également en corrélation avec une détérioration plus rapide des fonctions cognitives (54 ). L' IRM de diffusiona également démontré un taux plus rapide de changements microstructuraux dans les lésions chroniques de la substance blanche chez les hommes atteints de SEP. Plus précisément, une augmentation plus rapide de la diffusivité parallèle et perpendiculaire a été observée chez les hommes atteints de SEP au cours d'un suivi de 12 mois. En revanche, les femmes ont présenté des changements beaucoup plus faibles dans la diffusivité des lésions au fil du temps (57).

Les différents schémas d'hormones sexuelles peuvent fournir une explication possible de ces différences radiologiques entre les hommes et les femmes tout au long de leur vie. Les premières études d'IRM conventionnelles ont montré une corrélation entre les niveaux d'hormones sexuelles et l'activité de la maladie mesurée sous forme de lésions rehaussant le gadolinium et de lésions T1 et T2 chez les patients atteints de SEP-RR des deux sexes (49, 73, 80). Par exemple, les patients atteints de SEP, hommes et femmes, présentant des taux élevés d’estradiol et de faibles taux de progestérone présentent, en moyenne, davantage de lésions renforçant le D-G que les patients présentant de faibles taux de ces hormones sexuelles féminines (73, 80). Ces hormones peuvent agir de concert pour produire des effets immunitaires synergiques, un faible rapport estradiol/progestérone exerçant un effet protecteur sur l'activité de la SEP. Notamment, au cours du troisième trimestre de la grossesse, c’est-à-dire lorsque l’activité clinique et IRM de la maladie est supprimée (81-84), le rapport progestérone/estradiol semble faible pour réduire les risques d’issue défavorable de la grossesse (85, 86). De même, une corrélation négative a été observée entre les concentrations de testostérone, une hormone mâle, et les lésions tissulaires détectées à l’IRM et les troubles neurologiques (49, 87-89). Notamment, les niveaux de testostérone les plus bas se trouvent chez les patients présentant un nombre plus élevé de lésions rehaussant le D-G (49).

Le tableau qui se dessine met en évidence les différentes caractéristiques de la SEP entre les hommes et les femmes. Bien que la SEP soit plus répandue et inflammatoire chez les femmes, lorsque les hommes développent la maladie, elle a tendance à s'aggraver, étant associée à une progression clinique plus rapide et à un plus grand handicap.

Différences histopathologiques liées au sexe

Not many pathological studies have evaluated sex bias in MS so far and the few studies that have mostly provided conflicting results. By analyzing neocortical lesions and cortical thickness in the brain tissue obtained from 22 MS patients, an early study showed no differences in number, type, or distribution of cortical lesions between women and men (142). However, a more recent study performed on 182 MS brain donors and a total of 7562 analyzed lesions, showed that male patients have a higher incidence of cortical GM lesions compared to females (90), ultimately confirming previous MRI studies as described above (52, 55). The latter study also demonstrated a higher proportion of chronic active lesions in the male population (90). Similarly, in a previous study, these same lesions were reported to be increased in men with MS, although this finding was only restricted to a 45–55 age group (91). In MS, chronic active lesions are characterized by a hypocellular demyelinated core and a hypercellular edge of activated microglia related to smoldering inflammation and axonal degeneration (143). Patients with a more severe disease have, on average, higher lesion loads compared to patients with a less severe disease course (90, 144). Chronic active lesions are also more prominent in progressive MS compared to relapsing forms of the disease. Therefore, these findings further support the notion that MS in males is characterized by a more progressive disease course than in females. Remyelination is a frequent phenomenon in acute or early MS lesions (145–147), as well as in chronic lesions (148). Overall, remyelination is an innate repair function of the nervous system as an effort to restore function to previously demyelinated nerve fibers (149). In MS, natural remyelination becomes impaired over time, possibly resulting in worse disease progression due to the inability to compensate for the loss of myelin and oligodendrocytes. In patients with MS, slightly more pronounced remyelination is observed in women compared with men (93), an outcome possibly linked to the differential effects of sex hormones on both the oligodendrocyte lineage and the neuroinflammatory processes (150). These findings, however, should be taken with caution, as the data highly relates to disease duration and usually does not reflect the initial remyelination capacity in male and female patients. Concerning axonal damage, evidence was found of substantially higher nerve fiber density reductions in spinal pyramidal tracts of male MS patients compared to females (92). In this study, the nerve fiber density was reduced by 41% at C3 and 42% at T2 in men with MS and only by 19% at both C3 and T2 in women with MS (92). On the other hand, another study in brain tissue investigating the number of amyloid precursor protein (APP)-positive axons as a marker of acute axonal damage, did not detect any significant variation between sexes (151). However, findings from both these studies have to be treated with caution because of the small numbers involved. Sex dimorphism in the CNS of MS patients likely influences lesion pathogenesis, and consequently, differences in the prevalence, and course of the disease. Sex dimorphism in CNS structure and physiology reflect the effects of hormone/receptor interactions within the CNS resident cells. Previously, it has been shown that sex steroidogenic enzymes' expression, as well as sex hormone receptors signaling, are enhanced in MS lesions and normal-appearing WM (NAWM) in a sex-specific way (152). In male MS lesions, estrogen synthesis, and estrogen receptor beta (ERβ)-mediated signaling are induced, whereas female MS lesions tend to show an increased progestogen synthesis (152). Therefore, the balance between local production of progesterone, estrogen, and androgen seems to differ between sexes, particularly in the lesional tissue, possibly contributing to sex differences in lesion development (152). From rodent studies, there is evidence that the three groups of sex hormones reduce neuroinflammatory and neurodegenerative processes and promote remyelination (116, 153–155). Progesterone, estrogen, and androgen signaling pathways consequently may represent an endogenous coping mechanism to counteract inflammation, demyelination, and neurodegeneration in MS, although with different degrees of protection due to a dimorphic modulation in males and females.

Jusqu'à présent, peu d'études pathologiques ont évalué les préjugés sexuels dans la SEP et les quelques études ont pour la plupart fourni des résultats contradictoires.

En analysant les lésions néocorticales et l'épaisseur corticale du tissu cérébral provenant de 22 patients atteints de SEP, une première étude n'a montré aucune différence dans le nombre, le type ou la répartition des lésions corticales entre les femmes et les hommes (142). Cependant, une étude plus récente réalisée sur 182 donneurs de cerveau SEP et sur un total de 7 562 lésions analysées a montré que les patients de sexe masculin présentaient une incidence plus élevée de lésions corticales GM que les femmes (90), confirmant finalement les études IRM précédentes décrites ci-dessus (52, 55). Cette dernière étude a également démontré une proportion plus élevée de lésions chroniques actives dans la population masculine (90). De même, dans une étude précédente, il a été rapporté que ces mêmes lésions étaient plus nombreuses chez les hommes atteints de SEP, bien que ce résultat se limite uniquement à un groupe d'âge de 45 à 55 ans (91).

Dans la SEP, les lésions actives chroniques sont caractérisées par un noyau hypocellulaire démyélinisé et un bord hypercellulaire de microglies activées liées à une inflammation latente et à une dégénérescence axonale (143). Les patients présentant une maladie plus grave présentent, en moyenne, une charge lésionnelle plus élevée que les patients présentant une évolution moins grave de la maladie (90, 144). Les lésions actives chroniques sont également plus importantes dans les formes progressives de SEP que dans les formes récurrentes de la maladie. Par conséquent, ces résultats confortent l’idée selon laquelle la SEP chez les hommes se caractérise par une évolution plus progressive de la maladie que chez les femmes.

La remyélinisation est un phénomène fréquent dans les lésions aiguës ou précoces de SEP (145-147), ainsi que dans les lésions chroniques (148). Dans l’ensemble, la remyélinisation est une fonction de réparation innée du système nerveux visant à restaurer la fonction des fibres nerveuses précédemment démyélinisées (149). Dans la SEP, la remyélinisation naturelle s'altère avec le temps, ce qui peut entraîner une progression de la maladie plus grave en raison de l'incapacité à compenser la perte de myéline et d'oligodendrocytes. Chez les patients atteints de SEP, une remyélinisation légèrement plus prononcée est observée chez les femmes que chez les hommes (93), résultat possiblement lié aux effets différentiels des hormones sexuelles sur la lignée des oligodendrocytes et sur les processus neuro-inflammatoires (150). Ces résultats doivent toutefois être pris avec prudence, car les données sont fortement liées à la durée de la maladie et ne reflètent généralement pas la capacité initiale de remyélinisation chez les patients de sexe masculin et féminin.

En ce qui concerne les lésions axonales, il a été démontré que la densité des fibres nerveuses était considérablement plus réduite dans les voies pyramidales spinales des hommes atteints de SEP que chez les femmes (92). Dans cette étude, la densité des fibres nerveuses était réduite de 41 % à C3 et de 42 % à T2 chez les hommes atteints de SEP et de seulement 19 % à C3 et T2 chez les femmes atteintes de SEP (92). D’un autre côté, une autre étude sur le tissu cérébral examinant le nombre d’axones positifs à la protéine précurseur amyloïde (APP) comme marqueur de lésions axonales aiguës n’a détecté aucune variation significative entre les sexes (151). Cependant, les résultats de ces deux études doivent être traités avec prudence en raison du petit nombre de personnes impliquées.

Le dimorphisme sexuel dans le SNC des patients atteints de SEP influence probablement la pathogenèse des lésions et, par conséquent, les différences dans la prévalence et l'évolution de la maladie. Le dimorphisme sexuel dans la structure et la physiologie du SNC reflète les effets des interactions hormones/récepteurs au sein des cellules résidentes du SNC. Auparavant, il a été démontré que l'expression des enzymes sexuelles stéroïdogènes, ainsi que la signalisation des récepteurs des hormones sexuelles, sont améliorées dans les lésions de SEP et la MW d'apparence normale (NAWM) d'une manière spécifique au sexe (152). Dans les lésions de SEP masculines, la synthèse des œstrogènes et la signalisation médiée par le récepteur bêta des œstrogènes (ERβ) sont induites, alors que les lésions de SEP féminines ont tendance à montrer une synthèse accrue de progestatif (152). Par conséquent, l’équilibre entre la production locale de progestérone, d’œstrogène et d’androgènes semble différer entre les sexes, en particulier dans le tissu lésionnel, contribuant ainsi aux différences entre les sexes dans le développement des lésions (152). Des études sur les rongeurs ont montré que les trois groupes d’hormones sexuelles réduisent les processus neuroinflammatoires et neurodégénératifs et favorisent la remyélinisation (116, 153-155). Les voies de signalisation de la progestérone, des œstrogènes et des androgènes peuvent par conséquent représenter un mécanisme d'adaptation endogène pour contrecarrer l'inflammation, la démyélinisation et la neurodégénérescence dans la SEP, bien qu'avec des degrés de protection différents en raison d'une modulation dimorphique chez les hommes et les femmes.

Différences de la réponse immunitaire liées au sexe

La pathologie de la SEP comprend une démyélinisation inflammatoire focale accompagnée de lésions axonales . Au début de l'évolution de la maladie, la SEP-RR se caractérise par des attaques inflammatoires répétées du systéme nerveux central , entraînant des lésions ou des lésions localisées au cerveau et à la moelle épinière. Ces lésions comprennent des lymphocytes T et des lymphocytes B, des macrophages, des cellules microgliales activées et d'autres cellules inflammatoires . La réponse immunitaire plus soutenue généralement observée chez les femmes joue un rôle dans les différences phénotypiques de la SEP entre les sexes. Les femmes sont plus susceptibles de développer une forme récurrente de SEP, synonyme d’inflammation et de lésions démyélinisantes . En revanche, les hommes atteints de SEP développent en moyenne un nombre plus faible de lésions inflammatoires du SNC (36), mais un nombre plus élevé de lésions dégénératives accompagnées d’une perte axonale étendue (18, 47, 51, 157).

Différences sexuelles dans le système immunitaire cérébral

Le sexe biologique joue un rôle essentiel dans la physiologie normale du système neuro-immunitaire ainsi que dans la réponse du systéme nerveux central à l’inflammation. Par exemple, les différences entre les sexes sont évidentes dans les microglies, les principales cellules immunitaires résidentes du système nerveux. Bien que les données chez l'homme soient encore manquantes, il semble confirmé que les microglies se comportent très différemment chez les deux sexes d'après des études portant montrant des différences dans la structure, la fonction, le modèle d'activation, les profils transcriptomiques et protéomiques dans les microglies des cerveaux de souris mâles et femelles (106, 107, 177,178-180)

Les profils transcriptomiques et protéomiques des microglies distinguaient également les cerveaux masculins et féminins (106). Des différences importantes se reflétaient dans le comportement cellulaire, la microglie mâle présentant une capacité de présentation d'antigène plus élevée et un potentiel plus élevé de réponse aux stimulants des lésions du SNC tels que l'adénosine triphosphate (ATP) (106). De même, dans une deuxième étude, les microglies mâles en bonne santé présentaient une activité phagocytaire accrue et des niveaux d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) plus élevés (177).

Après un traumatisme crânien modéré à sévère, l’activation microgliale s’est révélée plus rapide et plus prononcée chez les hommes avec une activation importante d’un phénotype hautement pro-inflammatoire et une réponse anti-inflammatoire rapide. En revanche, une activation microgliale plus lente et moins robuste a été observée chez les femmes, présentant également un phénotype moins inflammatoire et une réponse anti-inflammatoire retardée (107). Ces résultats suggèrent que les microglies sont plus actives chez les hommes et répondent plus vigoureusement aux lésions du SNC. En raison de leur état de vigilance plus élevé, les microglies masculines pourraient être moins capables de se protéger contre les lésions du SNC, car elles réagissent plus rapidement pour déclencher leur programme de mort cellulaire, stimulant ainsi les processus neurodégénératifs chez les hommes par rapport aux femmes. Cela peut également s'appliquer à la SEP, une maladie dans laquelle l'activation des microglies joue probablement un rôle essentiel dans la phase effectrice de la dégradation de la myéline et de la formation des lésions (181, 182).

Les autres cellules immunocompétentes dans le compartiment du SNC, notamment les astrocytes et, dans une moindre mesure, les mastocytes, les cellules myéloïdes et les lymphocytes T et B n'ont pas ou très peu étaient étudiées chez l'homme 183.

Chez les souris mâles CCI, un afflux significatif de cellules myéloïdes périphériques a été suivi d’une prolifération soutenue de microglies. En revanche, l’infiltration myéloïde et l’activation microgliale étaient considérablement plus faibles chez les souris femelles CCI (177). Des différences entre les sexes dans le trafic de cellules T vers le SNC (184), ainsi que dans le nombre de cellules T résidant dans le SNC (185), ont également été signalées. Chez les femmes vieillissantes, le nombre de lymphocytes T dans le cerveau blessé est en corrélation négative avec les taux d'œstradiol en circulation, ce qui suggère finalement que les œstrogènes pourraient supprimer le trafic de lymphocytes T vers le SNC (189). Ces résultats aident à comprendre pourquoi les femmes ménopausées courent un risque plus élevé de développer des formes progressives de SEP (128).et conditions neurodégénératives globales (130).

Des différences entre les sexes ont également été démontrées dans l’activation et la régulation d’un vaste réseau de cytokines. Dans le SNC, les injections périphériques de lipopolysaccharides (LPS) ont entraîné la libération de modèles de cytokines quantitativement et qualitativement distincts chez les souris mâles et femelles (108, 190). La sécrétion spécifique au sexe de ces cytokines était évidente dans plusieurs familles de cytokines, notamment la famille GM-CSF/IL-3/IL-5 et la famille IL-2 (également appelée famille des cytokines à chaîne γ), ainsi que l'IL- 10 et IL-13. Habituellement, les hommes ont une production plus robuste de cytokines telles que CSF1 et CSF2, IFNγ, IL-10, avec une activation globale plus forte des voies CXCL9 et CXCL10. En revanche, les femmes ont une libération plus élevée d’IL-2, IL-15, CCL3, CCL5, IL-1α, IL-1β et IL-4, avec une activation plus forte des voies CSF3 et CXCL1 (108, 190). De plus, les femmes présentaient une activation plus rapide et une résolution ultérieure de la réponse neuro-immune globale, tandis que les hommes présentaient une activation immunitaire plus lente mais plus persistante (108).

Différences sexuelles dans le système immunitaire cérébral dans la SEP

Several investigators have examined sex differences in MS, revealing sexual dimorphism of the immune system on many levels. In peripheral blood, a sex bias toward peripheral proinflammatory Th1 responses to myelin proteins, e.g., increased IFNγ and decreased IL-5 levels, was described in women with MS compared to male patients (191, 192). Differently, men with MS show IL-5-skewed responses with low IFNγ (192). There was also evidence for sexual dimorphism in the peripheral proinflammatory cytokine response, as observed in a small cohort of RRMS patients. In this latter work, higher proinflammatory cytokine levels, such as TNFα, were detected in the males compared to the females (193). However, in another study, the peripheral cytokine profiles did not differ between sexes when considering all MS patients as a single group. Significant sex differences were instead described between disease subgroups (194). In RRMS patients, proinflammatory cytokine production was stronger in men than in women. In contrast, during the progressive phase of the disease, both SPMS and PPMS, cytokines levels were higher in females compared to males (194). Overall, these findings indicate that cytokine production and sex differences may differ between disease stages, being likely related to underlying disease mechanisms. However, linking these findings with the pathophysiology of each MS form is difficult, as peripheral cytokines levels may reflect either cause or effect, or a combination of the two, in the underlying pathological processes of MS. Sexual dimorphism in MS also exists in the distribution of peripheral immune cells. In patients with clinically isolated syndrome (CIS), for example, women tend to present with a higher percentage of CD4+ Tregs, whereas men display higher levels of CD8+ Treg lymphocytes (104). The same pattern was found in the cerebrospinal fluid (CSF) (104). A recent investigation provided interesting data regarding sex differences in IL-33 (112), a cytokine that modulates Th2 responses and decreases the differentiation of T cells into highly proinflammatory Th17 cells (195, 196). IL-33 expression is increased in NAWM and lesions of MS patients (197), implying that this cytokine may be part of a compensatory response to detrimental inflammation. Using the experimental allergic encephalomyelitis (EAE) model of MS, Russi et al. discovered that testosterone prompts meningeal mast cells to secrete IL-33 in the males, therefore blocking the development of Th17 immune cells (112). IL-33 expression was low in the lymph nodes, and CNS of healthy control mice and showed significant increases in expression in male but not female EAE mice (112). Since the male hormone testosterone directly induces IL-33 (112), the hypothesis to be still tested in humans is that with low levels of circulating testosterone, IL-33 is not adequately induced, thus leading to a predominant Th17 response in the absence of any detectable Th2 response. Reduced testosterone levels and a weak IL-33 response may also explain the increased MS and EAE susceptibility, as observed in aging males (99, 198). In summary, in females, MS tends to provoke a greater Th1 and Th17 proinflammatory immune response, both in the peripheral blood and in the CNS. On the contrary, in males, MS causes the cells to adopt a Th2-type response and to suppress Th1/Th17 proinflammatory responses. Such a sexual dimorphism in the immune system of MS patients may explain the more inflammatory disease phenotype observed in the female compared to the male population.

Dans le sang périphérique, un biais sexuel en faveur de réponses Th1 proinflammatoires périphériques aux protéines de la myéline, par exemple une augmentation des taux d'IFNγ et une diminution des taux d'IL-5, a été décrit chez les femmes atteintes de SEP par rapport aux patients de sexe masculin (191, 192). À l’inverse, les hommes atteints de SEP présentent des réponses asymétriques en matière d’IL-5 avec un faible IFNγ (192). Il y avait également des preuves d'un dimorphisme sexuel dans la réponse des cytokines proinflammatoires périphériques, comme observé dans une petite cohorte de patients atteints de SEP-RR. Dans ces derniers travaux, des taux plus élevés de cytokines proinflammatoires, telles que le TNFα, ont été détectés chez les hommes par rapport aux femmes (193). Cependant, dans une autre étude, les profils de cytokines périphériques ne différaient pas entre les sexes lorsque l’on considérait tous les patients atteints de SEP comme un seul groupe.

Des différences significatives entre les sexes ont plutôt été décrites entre les sous-groupes de maladies (194). Chez les patients atteints de SEP-RR, la production de cytokines proinflammatoires était plus forte chez les hommes que chez les femmes. En revanche, au cours de la phase progressive de la maladie, tant SPMS que PPMS, les taux de cytokines étaient plus élevés chez les femmes que chez les hommes (194). Dans l’ensemble, ces résultats indiquent que la production de cytokines et les différences entre les sexes peuvent différer selon les stades de la maladie, étant probablement liées aux mécanismes sous-jacents de la maladie. Cependant, il est difficile de relier ces résultats à la physiopathologie de chaque forme de SEP, car les niveaux de cytokines périphériques peuvent refléter soit une cause, soit un effet, ou une combinaison des deux, dans les processus pathologiques sous-jacents de la SEP.

Le dimorphisme sexuel dans la SEP existe également dans la répartition des cellules immunitaires périphériques. Chez les patients atteints du syndrome cliniquement isolé (CIS), par exemple, les femmes ont tendance à présenter un pourcentage plus élevé de Treg CD4+, tandis que les hommes présentent des taux plus élevés de lymphocytes Treg CD8+ (104). Le même schéma a été observé dans le liquide céphalo-rachidien (LCR) (104). Une enquête récente a fourni des données intéressantes concernant les différences entre les sexes dans l'IL-33 (112), une cytokine qui module les réponses Th2 et diminue la différenciation des cellules T en cellules Th17 hautement proinflammatoires (195, 196). L'expression de l'IL-33 est augmentée dans les NAWM et les lésions des patients atteints de SEP (197), ce qui implique que cette cytokine pourrait faire partie d'une réponse compensatoire à une inflammation néfaste. En utilisant le modèle expérimental d'encéphalomyélite allergique (EAE) de SEP, Russi et al. ont découvert que la testostérone incite les mastocytes méningés à sécréter de l'IL-33 chez les mâles, bloquant ainsi le développement des cellules immunitaires Th17 (112). L'expression de l'IL-33 était faible dans les ganglions lymphatiques et dans le SNC des souris témoins saines et a montré une augmentation significative de l'expression chez les souris EAE mâles mais pas femelles (112). Puisque l'hormone mâle testostérone induit directement l'IL-33 (112), l'hypothèse qui reste à tester chez l'homme est qu'avec de faibles niveaux de testostérone circulante, l'IL-33 n'est pas induite de manière adéquate, conduisant ainsi à une réponse Th17 prédominante en l'absence de toute réponse Th2 détectable. Des niveaux réduits de testostérone et une faible réponse à l'IL-33 peuvent également expliquer la susceptibilité accrue à la SEP et à l'EAE, comme observé chez les hommes vieillissants (99, 198).

En résumé, chez les femmes, la SEP a tendance à provoquer une réponse immunitaire pro-inflammatoire Th1 et Th17 plus importante, à la fois dans le sang périphérique et dans le SNC. Au contraire, chez les hommes, la SEP amène les cellules à adopter une réponse de type Th2 et à supprimer les réponses proinflammatoires Th1/Th17. Un tel dimorphisme sexuel dans le système immunitaire des patients atteints de SEP pourrait expliquer le phénotype de maladie plus inflammatoire observé chez les femmes que chez les hommes.

L'effet des hormones sexuelles dans la SEP

There is compelling evidence that sex hormones are essential in shaping the sex bias of the immune system and immune-mediated diseases, including MS (20, 21, 26, 113). Sex hormones such as estrogen, progesterone, prolactin, and testosterone have significant effects on both the immune and nervous systems, and most sex differences in MS may be revealed as a direct consequence of their actions. According to several studies, low testosterone levels in patients with MS are linked to an increased risk of disability (49, 89). Therefore, testosterone therapy may slow disease progression and cognitive decline in men with MS (87). A second clinical observation on sex hormones in MS regards the effects of female hormones, namely estrogens, progesterone, and prolactin. High levels of estrogens and progesterone are protective in women with MS (118, 119), whereas higher levels of prolactin are generally associated with increased risk of developing the disease (199–202) and clinical relapses (201, 203), even though contrasting data have been published (204, 205). Il existe des preuves irréfutables que les hormones sexuelles jouent un rôle essentiel dans la formation du système immunitaire et des maladies à médiation immunitaire, notamment la SEP (20, 21, 26, 113). Les hormones sexuelles telles que les œstrogènes, la progestérone, la prolactine et la testostérone ont des effets significatifs sur les systèmes immunitaire et nerveux, et la plupart des différences entre les sexes dans la SEP peuvent être révélées comme une conséquence directe de leurs actions.

Selon plusieurs études, de faibles niveaux de testostérone chez les patients atteints de SEP sont liés à un risque accru d'invalidité (49, 89). Par conséquent, le traitement à la testostérone peut ralentir la progression de la maladie et le déclin cognitif chez les hommes atteints de SEP (87). Une deuxième observation clinique sur les hormones sexuelles dans la SEP concerne les effets des hormones féminines, à savoir les œstrogènes, la progestérone et la prolactine. Des niveaux élevés d’œstrogènes et de progestérone ont un effet protecteur chez les femmes atteintes de SEP (118, 119), alors que des niveaux plus élevés de prolactine sont généralement associés à un risque accru de développer la maladie (199-202) et de rechutes cliniques (201, 203), même si des niveaux contrastés des données ont été publiées (204, 205).

Testostérone

Puberty, a time in life associated with increasing levels of sex steroids, is a pivotal time for MS and its sexual dimorphism (Figure 2). Sex bias observed in post-pubertal cases is absent in pre-pubertal cases, supporting the concept of puberty as a critical event for the dimorphic development of MS (127). Overall, puberty in females is associated with a higher risk of acquiring MS (206). In contrast, in males, the disease onset traditionally occurs later (age 30–40), i.e., at a time coinciding with the decline of the physiological levels of testosterone (111), the primary male hormone (Figure 2). Interestingly, the same phenomenon is observed in immune-mediated diseases other than MS. In rheumatoid arthritis, for example, the ratio of affected men in different age groups changes gradually, being four times higher in the older male population, namely men between 35 and 75 years of age (207).

La puberté, une période de la vie associée à des niveaux croissants de stéroïdes sexuels, est une période charnière pour la SEP et son dimorphisme sexuel (Figure 2). Les préjugés sexuels observés dans les cas post-pubères sont absents dans les cas pré-pubères, ce qui conforte le concept de la puberté comme un événement critique pour le développement dimorphique de la SEP (127). Dans l'ensemble, la puberté chez les femmes est associée à un risque plus élevé de contracter la SEP (206). En revanche, chez les hommes, la maladie apparaît traditionnellement plus tard (entre 30 et 40 ans), c’est-à-dire à un moment coïncidant avec la baisse des niveaux physiologiques de testostérone (111), la principale hormone masculine (Figure 2). Il est intéressant de noter que le même phénomène est observé dans les maladies à médiation immunitaire autres que la SEP. Dans la polyarthrite rhumatoïde, par exemple, la proportion d'hommes atteints dans différents groupes d'âge change progressivement, étant quatre fois plus élevée dans la population masculine plus âgée, à savoir les hommes entre 35 et 75 ans (207).

Based on previous data showing that testosterone represents a natural anti-inflammatory hormone, exerting suppressive effects on both humoral and cellular immune responses (208), as well as the observation of a different prevalence of multiple forms of autoimmunity in the male population (19, 99, 113), it is likely that high levels of testosterone, usually detected in young men after puberty, may be protective against immune-mediated diseases. In MS, these high testosterone levels seem to mask an early disease onset, explaining the higher MS disease prevalence observed in older men, i.e., when the hormone levels tend to decrease physiologically. Testosterone was also hypothesized to be protective in the sexually dimorphic development of MS (114, 115). Low testosterone levels associate with worse disability (49, 89) and more cognitive decline in MS patients (39, 89). Testosterone was shown to be neuroprotective in neuronal cultures (209), in MS animal models (116, 117, 210) and humans with MS (114, 115). In an in vitro system, for example, testosterone protected neuroblastoma cells from oxidative stress (209), whereas in the EAE model of MS, treatment with testosterone decreased clinical scores of disability, cognitive decline, inflammation, and demyelination (34, 109, 116, 210). Likewise, findings in two small clinical trials in men with RRMS suggest a neuroprotective effect of testosterone based on the measurement of improvements in the cognitive performance and slowing of brain atrophy, a finding which warrants further investigation (114, 115). Testosterone effects in MS were tested in preclinical and clinical studies at doses within a safe and therapeutic range (Table

Sur la base de données antérieures montrant que la testostérone représente une hormone anti-inflammatoire naturelle, exerçant des effets suppresseurs sur les réponses immunitaires humorales et cellulaires (208), ainsi que de l'observation d'une prévalence différente de multiples formes d'auto-immunité dans la population masculine (19, 99, 113), il est probable que des niveaux élevés de testostérone, généralement détectés chez les jeunes hommes après la puberté, puissent avoir un effet protecteur contre les maladies à médiation immunitaire. Dans la SEP, ces niveaux élevés de testostérone semblent masquer une apparition précoce de la maladie, expliquant la prévalence plus élevée de la SEP observée chez les hommes plus âgés, c'est-à-dire lorsque les niveaux d'hormones ont tendance à diminuer physiologiquement.

On a également émis l’hypothèse que la testostérone aurait un effet protecteur sur le développement sexuellement dimorphique de la SEP (114, 115). De faibles niveaux de testostérone sont associés à un handicap plus grave (49, 89) et à un déclin cognitif plus important chez les patients atteints de SEP (39, 89). Il a été démontré que la testostérone est neuroprotectrice dans des cultures neuronales (209), dans des modèles animaux atteints de SEP (116, 117, 210) et chez des humains atteints de SEP (114, 115). Dans un système in vitro, par exemple, la testostérone a protégé les cellules du neuroblastome du stress oxydatif (209), alors que dans le modèle EAE de SEP, le traitement à la testostérone a diminué les scores cliniques d'invalidité, de déclin cognitif, d'inflammation et de démyélinisation (34, 109, 116). , 210). De même, les résultats de deux petits essais cliniques menés chez des hommes atteints de SEP-RR suggèrent un effet neuroprotecteur de la testostérone basé sur la mesure des améliorations des performances cognitives et du ralentissement de l'atrophie cérébrale, une découverte qui mérite une enquête plus approfondie (114, 115).

Les effets de la testostérone dans la SEP ont été testés dans des études précliniques et cliniques à des doses situées dans une plage sûre et thérapeutique (Tableau

Estrogénes et progestèrone

Pregnancy, a physiological phenomenon typically correlated with sharp hormonal changes, profoundly affects the course of MS (Figure 3). Natural course studies in MS have shown that pregnancy positively affects the short-term course of the disease, being associated with up to a 70% reduction in relapse rates in the third trimester (81, 84, 125, 126). A marked resurgence of relapses is, in contrast, reported within the first 3 months after delivery (82, 132). Conversely, the long-term progression of MS is probably not influenced by pregnancy, since parous women with MS show no signs of increased disability over their lifetime compared with nulliparous women (132, 211–213). Pregnancy, however, may accelerate the rate of transition to SPMS (213), although a different study suggested that parous women with RRMS may be less likely to develop a progressive course of the disease (214).

La grossesse, un phénomène physiologique généralement corrélé à de brusques changements hormonaux, affecte profondément l'évolution de la SEP (Figure 3). Des études sur l'évolution naturelle de la SEP ont montré que la grossesse a un effet positif sur l'évolution à court terme de la maladie, étant associée à une réduction allant jusqu'à 70 % des taux de rechute au troisième trimestre (81, 84, 125, 126). En revanche, une résurgence marquée des rechutes est rapportée dans les trois premiers mois suivant l'accouchement (82, 132). À l’inverse, la progression à long terme de la SEP n’est probablement pas influencée par la grossesse, puisque les femmes pares atteintes de SEP ne présentent aucun signe d’invalidité accrue au cours de leur vie par rapport aux femmes nullipares (132, 211-213). La grossesse, cependant, peut accélérer le taux de transition vers la SPMS (213), bien qu'une autre étude suggère que les femmes pares atteintes de SEP-RR pourraient être moins susceptibles de développer une évolution progressive de la maladie (214).

The short-term protective effect of pregnancy on MS is most likely associated with an immunological shift that occurs during gestation. Indeed, during pregnancy, cell-mediated immunity is depressed to avoid fetal rejection (Figure 3), whereas humoral immune responses, promoting the transfer of maternal antibodies to the fetus, are increased (215–218). The primary hormones supporting pregnancy are estrogens and progesterone (219) that increase throughout gestation and alter the immune responses both systemically and at the maternal-fetal interface (215). This bidirectional interaction between hormones and the immune system contributes first to pregnancy outcomes, e.g., full-term or preterm birth, and spontaneous abortion, and secondly, to a lowered relapse rate in women with MS (Figure 3). Estrogen levels, i.e., estradiol, estriol, and estrone rise through the entire pregnancy, peaking in the third trimester (Figure 3). Estrogen receptors act by regulating cells and pathways in the innate and adaptive immune system, also participating in the development of immune cells (220, 221). Physiological levels of estrogens, or the amount in birth control pills, do not seem to have significant effects on the immune system. However, at high pregnancy levels, estrogens suppress the activity of natural killer (NK) cells (222), inflammatory microglia (223), and Th1 cells as well as the production of proinflammatory cytokines (224, 225). Concurrently, estrogens increase the activity of Tregs, Th2 cells, and the production of anti-inflammatory cytokines (225, 226). Estrogens also have a significant impact on the development and function of B cells by triggering the expansion and activation of regulatory B cells (Breg), a specific subset of B lymphocytes with immunosuppressive functions (227). Preclinical studies of MS confirmed that treatment with estrogens has anti-inflammatory properties. Estradiol, for example, was shown to yield a reduction in severity and frequency of two clinically different MS disease models, EAE (228–230) and Theiler's virus-induced demyelinating disease (TMEV-IDD) (231). Likewise, treating EAE mice with estriol protects them from disease activity (110, 232). Also, in a small phase 2, single-arm, crossover clinical trial of estriol treatment in women with RRMS, patients showed significant reductions in Gd-enhancing lesions as well as an increased expression of peripheral anti-inflammatory cytokines, e.g., IL-5 and IL-10, and a concurrent decrease of the proinflammatory TNFα (233, 234). In 2015, an additional study demonstrated that combined estrogen-progestin oral contraceptives, with high dose estrogens and in combination with IFNβ-1a therapy, significantly boost the overall anti-inflammatory activity of IFNβ in RRMS patients treated with the cytokine (235). Similarly, estriol, when added to glatiramer acetate, reduced relapses in a significantly broader cohort of women with RRMS (236). Along with its immunomodulatory and anti-inflammatory roles via its effects on immune cells, estrogens also have neuroprotective effects (122–124). These effects are mainly supported by the observation that marked reduction in the circulating estrogens in women after menopause is associated with the development of neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease (AD) [Figure 2; (130)]. This concept is further reinforced by the finding of a reduced risk of AD and improved cognitive function in post-menopausal women treated with 17β-estradiol (237, 238). According to these observations, studies in MS showed that after menopause, the disease progresses more quickly (128, 129, 131), even though women have fewer relapses (129). As younger women with MS who underwent oophorectomy also found their disease getting worse after the procedure (128, 131), this worsening of MS in natural or induced post-menopausal women is likely linked to the dropping of estrogen levels. Thus, hormone replacement therapy, defined as the use of various types of estrogens alone or in conjunction with progestins, has been studied as a possible prophylactic against MS disease progression and neurodegeneration. Although treatment with systemic estrogen with or without progestin was associated with a better quality of life in post-menopausal women with MS (239), further studies are still necessary to investigate causality. Progesterone, another female hormone, also has receptors on immune cells. The primary immune effects of progesterone are suppression of CD4+ T-cell differentiation, modulation of the Th1/Th2 balance, increase in Tregs production (240), and the downregulation of IFNγ and NK cells (241). Besides, progesterone has neuroprotective effects as it increases the proliferation of oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) and promoting (re)myelination (153, 242). Progesterone and synthetic progestins have been shown in animal models, i.e., EAE and the cuprizone model of demyelination, to diminish myelin damage, reduce clinical severity, modulate neuroinflammation, and partially reverse the age-dependent decline in remyelination (120, 121, 242, 243). Nevertheless, no protective effect was observed in women with MS, when progesterone was administered to prevent post-partum exacerbations (244). Hormonal effects that are potentially clinically relevant in MS were adequately characterized in preclinical and clinical studies using doses up to the maximum tolerated dose (MTD) and within the dosing ranges to routine clinical practice and route of administration (Table 5).

L'effet protecteur à court terme de la grossesse sur la SEP est très probablement associé à un changement immunologique qui se produit pendant la gestation. En effet, pendant la grossesse, l’immunité à médiation cellulaire est diminuée pour éviter le rejet fœtal (Figure 3), tandis que les réponses immunitaires humorales, favorisant le transfert d’anticorps maternels au fœtus, sont augmentées (215-218). Les principales hormones favorisant la grossesse sont les œstrogènes et la progestérone (219), qui augmentent tout au long de la gestation et modifient les réponses immunitaires à la fois systémiques et à l'interface materno-fœtale (215). Cette interaction bidirectionnelle entre les hormones et le système immunitaire contribue d’une part aux issues de grossesse, par exemple un accouchement prématuré ou à terme et un avortement spontané, et d’autre part à une diminution du taux de rechute chez les femmes atteintes de SEP (Figure 3).

Les niveaux d'œstrogènes, c'est-à-dire d'œstradiol, d'œstriol et d'œstrone, augmentent tout au long de la grossesse, culminant au troisième trimestre (Figure 3). Les récepteurs d'œstrogènes agissent en régulant les cellules et les voies du système immunitaire inné et adaptatif, participant également au développement des cellules immunitaires (220, 221). Les niveaux physiologiques d'œstrogènes, ou la quantité contenue dans les pilules contraceptives, ne semblent pas avoir d'effets significatifs sur le système immunitaire. Cependant, à des niveaux de grossesse élevés, les œstrogènes suppriment l’activité des cellules tueuses naturelles (NK) (222), des microglies inflammatoires (223) et des cellules Th1 ainsi que la production de cytokines pro-inflammatoires (224, 225). Parallèlement, les œstrogènes augmentent l'activité des Tregs, des cellules Th2 et la production de cytokines anti-inflammatoires (225, 226). Les œstrogènes ont également un impact significatif sur le développement et le fonctionnement des lymphocytes B en déclenchant l’expansion et l’activation des lymphocytes B régulateurs (Breg), un sous-ensemble spécifique de lymphocytes B dotés de fonctions immunosuppressives (227).

Des études précliniques sur la SEP ont confirmé que le traitement aux œstrogènes possède des propriétés anti-inflammatoires. Il a été démontré, par exemple, que l'estradiol entraîne une réduction de la gravité et de la fréquence de deux modèles de SEP cliniquement différents, l'EAE (228-230) et la maladie démyélinisante induite par le virus de Theiler (TMEV-IDD) (231). De même, traiter les souris EAE avec de l'estriol les protège de l'activité de la maladie (110, 232). En outre, dans un petit essai clinique croisé de phase 2, à un seul bras, sur le traitement à l'estriol chez les femmes atteintes de SEP récidivante, les patientes ont montré des réductions significatives des lésions rehaussant le Gd ainsi qu'une expression accrue de cytokines anti-inflammatoires périphériques, par exemple l'IL-5. et IL-10, et une diminution concomitante du TNFα proinflammatoire (233, 234). En 2015, une étude supplémentaire a démontré que les contraceptifs oraux combinés œstrogènes-progestatifs, avec des doses élevées d'œstrogènes et en association avec un traitement par IFNβ-1a, augmentaient de manière significative l'activité anti-inflammatoire globale de l'IFNβ chez les patients atteints de SEP-RR traités avec la cytokine (235). De même, l’estriol, lorsqu’il est ajouté à l’acétate de glatiramère, a réduit les rechutes dans une cohorte significativement plus large de femmes atteintes de SEP récidivante (236).

Outre leurs rôles immunomodulateurs et anti-inflammatoires via leurs effets sur les cellules immunitaires, les œstrogènes ont également des effets neuroprotecteurs (122-124). Ces effets sont principalement étayés par l'observation selon laquelle une réduction marquée des œstrogènes circulants chez les femmes après la ménopause est associée au développement de maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer (MA) [Figure 2 ; (130)]. Ce concept est encore renforcé par la découverte d'un risque réduit de MA et d'une amélioration de la fonction cognitive chez les femmes ménopausées traitées au 17β-estradiol (237, 238). Selon ces observations, des études sur la SEP ont montré qu'après la ménopause, la maladie progresse plus rapidement (128, 129, 131), même si les femmes ont moins de rechutes (129). Étant donné que les jeunes femmes atteintes de SEP ayant subi une ovariectomie ont également vu leur maladie s'aggraver après l'intervention (128, 131), cette aggravation de la SEP chez les femmes ménopausées naturellement ou provoquées est probablement liée à la baisse des taux d'œstrogènes. Ainsi, l’hormonothérapie substitutive, définie comme l’utilisation de divers types d’œstrogènes seuls ou en association avec des progestatifs, a été étudiée comme mesure prophylactique possible contre la progression de la SEP et la neurodégénérescence. Bien que le traitement par œstrogènes systémiques avec ou sans progestatif ait été associé à une meilleure qualité de vie chez les femmes ménopausées atteintes de SEP (239), des études supplémentaires sont encore nécessaires pour étudier la causalité.

La progestérone, une autre hormone féminine, possède également des récepteurs sur les cellules immunitaires. Les principaux effets immunitaires de la progestérone sont la suppression de la différenciation des lymphocytes T CD4+, la modulation de l'équilibre Th1/Th2, l'augmentation de la production de Tregs (240) et la régulation négative des cellules IFNγ et NK (241). En outre, la progestérone a des effets neuroprotecteurs car elle augmente la prolifération des cellules progénitrices des oligodendrocytes (OPC) et favorise la (re)myélinisation (153, 242).

Il a été démontré que la progestérone et les progestatifs synthétiques dans des modèles animaux, c'est-à-dire l'EAE et le modèle de démyélinisation cuprizone, diminuent les dommages à la myéline et réduisent les conséquences cliniques.

Il a été démontré que la progestérone et les progestatifs synthétiques dans des modèles animaux, c'est-à-dire l'EAE et le modèle de démyélinisation cuprizone, diminuent les dommages à la myéline, réduisent la gravité clinique, modulent la neuroinflammation et inversent partiellement le déclin de la remyélinisation lié à l'âge (120, 121, 242, 243). Néanmoins, aucun effet protecteur n’a été observé chez les femmes atteintes de SEP lorsque la progestérone était administrée pour prévenir les exacerbations post-partum (244).

Les effets hormonaux potentiellement pertinents sur le plan clinique dans la SEP ont été caractérisés de manière adéquate dans des études précliniques et cliniques utilisant des doses allant jusqu'à la dose maximale tolérée (DMT) et dans les plages posologiques de la pratique clinique de routine et de la voie d'administration (Tableau 5).

Prolactine

Prolactin, also known as luteotropic hormone or luteotropin, is a hormone produced in the pituitary gland. Besides its primary roles in mammary gland development and lactation, prolactin is supposed to be involved in many alternative functions, including immune modulation promoting B cell maturation and autoreactivity (245), and cell proliferation boosting remyelination (205, 246). The effect of prolactin on MS is disputed as some studies showed higher levels of this hormone in MS patients (199–202), especially during relapses (201, 203), while other studies have challenged this view (204, 205). Similar contrasting results have been found in preclinical studies. In the EAE model, for example, prolactin administered at a low dose did not exacerbate the disease when administered neither prophylactically nor therapeutically, but the high dose did (203). Also, bromocriptine, a prolactin suppressor, was shown to inhibit lymphocyte proliferation, implying that prolactin is detrimental in MS (247). Nevertheless, prolactin was also shown to induce the proliferation of OPCs, ultimately promoting (re)myelination (205). Overall, prolactin seems to exert a dual effect in MS and, therefore, at this time, it cannot be recommended as a therapeutic agent in MS.

La prolactine, également connue sous le nom d'hormone lutéotrope ou lutéotropine, est une hormone produite par l'hypophyse. Outre ses rôles principaux dans le développement et la lactation des glandes mammaires, la prolactine est censée être impliquée dans de nombreuses fonctions alternatives, notamment la modulation immunitaire favorisant la maturation et l'autoréactivité des cellules B (245), et la prolifération cellulaire stimulant la remyélinisation (205, 246).

L'effet de la prolactine sur la SEP est contesté, car certaines études ont montré des taux plus élevés de cette hormone chez les patients atteints de SEP (199-202), en particulier lors des rechutes (201, 203), tandis que d'autres études ont contesté ce point de vue (204, 205). Des résultats contrastés similaires ont été trouvés dans des études précliniques. Dans le modèle EAE, par exemple, la prolactine administrée à faible dose n’a pas exacerbé la maladie lorsqu’elle n’est administrée ni à titre prophylactique ni thérapeutique, contrairement à la dose élevée (203). En outre, il a été démontré que la bromocriptine, un suppresseur de prolactine, inhibe la prolifération des lymphocytes, ce qui implique que la prolactine est nocive dans la SEP (247). Néanmoins, il a également été démontré que la prolactine induisait la prolifération des OPC, favorisant finalement la (re)myélinisation (205). Dans l’ensemble, la prolactine semble exercer un double effet dans la SEP et, par conséquent, à l’heure actuelle, elle ne peut pas être recommandée comme agent thérapeutique dans la SEP.

L'effet des chromosomes sexuels

Sexual dimorphism ultimately arises from sex chromosomes, either directly from sex-linked transcriptional products or secondarily from sex hormones produced after the differentiation of female- or male-specific reproductive tissues.

Genes encoded on the sex chromosomes initiate all biological sex differences. An essential gene on the Y chromosome is Sry for Sex-determining Region Y (251, 252). This gene induces the undifferentiated gonad to differentiate into testes rather than ovaries. Once formed, testes secrete distinct hormones, e.g., testosterone, that generate sex differences at diverse non-gonadal tissues, organs and systems, including the external genitalia, the immune system, the nervous system, the cardiovascular system, and the skeletal system (252).

Besides these hormonal and meta-hormonal determinants of sexual dimorphism, there are also direct genetic divergences arising from the difference in sex chromosomes complement that could also contribute to the phenotypic sexual dimorphism. An innovative mouse model system, known as Four Core Genotype (FCG), has been recently established to study the sex chromosomes effects without the confounding action of a specific gonadal type (251, 253). In this model, the Sry gene has been knocked out from the Y chromosome, resulting in Sry-deficient mice, i.e., XX and XY⁻ phenotypic gonadal females (XX^f and XY^f). Further, the insertion of Sry as a transgene onto an autosome generates XX and XY phenotypic gonadal male mice (XX^m and XY^m). Experiments in the FCG model allow for the testing of sex chromosome effects in two different sex-specific hormonal conditions, i.e., XX^f vs. XY^f and XX^m vs. XY^m (251, 253).

In a recent study in EAE (133), comparisons between XX and XY FCG mice uncovered a previously underestimated effect of sex chromosomes not confounded by gonadal hormones. Gonadectomized (Gdx) XX^m or XY^m mice had EAE induced with the myelin proteolipid protein peptide PLP_139−151. Clinical signs and disease course were overall more severe in XX^m mice, as compared to XY^m mice (133). A similar difference in disease severity was evident after comparing Gdx XX^f vs. Gdx XY^f mice (133). To ascertain whether the observed sex chromosome effect in EAE was a consequence of the influence sex chromosome complement has on the immune system, authors adoptively transferred autoantigen-stimulated lymph node cells (LNCs) from Gdx and PLP_139−151-immunized XX^f or XY^f mice into wild-type female mice. LNCs derived from Gdx XX^f mice, as compared with those collected from XY^f rodents, promoted the development of a more severe form of EAE (133). These observations demonstrate for the first time, sex chromosomes affect the induction of encephalitogenic immune responses following EAE immunization in mice. The authors also examined the underlying mechanisms by which the XX sex chromosome complement may promote the development of EAE, ultimately highlighting an augmented release of anti-inflammatory Th2 cytokines from cells derived from XY^f mice (133). Interestingly, Th2 cytokines, such as IL-13, IL-4, and IL-10, had previously been associated with reduced susceptibility and disease severity in EAE (254–256). As such, the enhanced Th2 cytokine activity in XY^f mice may protect from severe EAE as compared with XX^f mice. Overall, this study has provided the first evidence that the XX sex chromosome complement likely results in a greater susceptibility to MS. Sex chromosome divergences that may explain this sexual dimorphism include (1) the potentially double genomic dose of X genes in XX cells, (2) the presence of Y genes only in male cells, and (3) the presence of paternal genomic imprinting on the X chromosome arising only in females.

Le dimorphisme sexuel provient en fin de compte des chromosomes sexuels, soit directement de produits transcriptionnels liés au sexe, soit secondairement d'hormones sexuelles produites après la différenciation des tissus reproducteurs spécifiques à la femme ou à l'homme.

Les gènes codés sur les chromosomes sexuels sont à l'origine de toutes les différences biologiques entre les sexes. Un gène essentiel sur le chromosome Y est Sry pour la région Y déterminant le sexe (251, 252). Ce gène induit la différenciation de la gonade indifférenciée en testicules plutôt qu'en ovaires. Une fois formés, les testicules sécrètent des hormones distinctes, par exemple la testostérone, qui génèrent des différences sexuelles dans divers tissus, organes et systèmes non gonadiques, notamment les organes génitaux externes, le système immunitaire, le système nerveux, le système cardiovasculaire et le système squelettique (252). ).

Outre ces déterminants hormonaux et métahormonaux du dimorphisme sexuel, il existe également des divergences génétiques directes résultant de la différence dans le complément des chromosomes sexuels qui pourraient également contribuer au dimorphisme sexuel phénotypique. Un système de modèle de souris innovant, connu sous le nom de Four Core Genotype (FCG), a été récemment créé pour étudier les effets des chromosomes sexuels sans l'action confondante d'un type gonadique spécifique (251, 253). Dans ce modèle, le gène Sry a été éliminé du chromosome Y, ce qui a donné naissance à des souris déficientes en Sry, c'est-à-dire des femelles gonadiques phénotypiques XX et XY− (XXf et XYf). De plus, l'insertion de Sry en tant que transgène sur un autosome génère des souris mâles gonadiques phénotypiques XX et XY (XXm et XYm). Les expériences dans le modèle FCG permettent de tester les effets des chromosomes sexuels dans deux conditions hormonales différentes spécifiques au sexe, à savoir XXf contre XYf et XXm contre XYm (251, 253).

Dans une étude récente menée par EAE (133), des comparaisons entre des souris XX et XY FCG ont révélé un effet auparavant sous-estimé des chromosomes sexuels non confondus par les hormones gonadiques. Les souris XXm ou XYm gonadectomisées (Gdx) présentaient une EAE induite par le peptide protéolipide de la myéline PLP139−151. Les signes cliniques et l’évolution de la maladie étaient globalement plus graves chez les souris XXm que chez les souris XYm (133). Une différence similaire dans la gravité de la maladie était évidente après avoir comparé les souris Gdx XXf aux souris Gdx XYf (133). Pour déterminer si l'effet observé sur les chromosomes sexuels dans l'EAE était une conséquence de l'influence du complément chromosomique sexuel sur le système immunitaire, les auteurs ont transféré de manière adoptive des cellules ganglionnaires stimulées par des auto-antigènes (LNC) provenant de souris XXf ou XYf immunisées contre Gdx et PLP139−151. souris femelles de type sauvage. Les LNC dérivées de souris Gdx XXf, par rapport à celles collectées sur des rongeurs XYf, ont favorisé le développement d'une forme plus sévère d'EAE (133). Ces observations démontrent pour la première fois que les chromosomes sexuels affectent l'induction de réponses immunitaires encéphalitogènes suite à l'immunisation par EAE chez la souris. Les auteurs ont également examiné les mécanismes sous-jacents par lesquels le complément du chromosome sexuel XX peut favoriser le développement de l'EAE, mettant finalement en évidence une libération accrue de cytokines anti-inflammatoires Th2 à partir de cellules dérivées de souris XYf (133). Il est intéressant de noter que les cytokines Th2, telles que l’IL-13, l’IL-4 et l’IL-10, avaient déjà été associées à une sensibilité réduite et à la gravité de la maladie dans l’EAE (254-256). En tant que telle, l’activité accrue des cytokines Th2 chez les souris XYf peut protéger contre les EAE sévères par rapport aux souris XXf. Dans l’ensemble, cette étude a fourni la première preuve que le complément de chromosomes sexuels XX entraîne probablement une plus grande susceptibilité à la SEP. Les divergences chromosomiques sexuelles qui peuvent expliquer ce dimorphisme sexuel comprennent (1) la dose génomique potentiellement double de gènes X dans les cellules XX, (2) la présence de gènes Y uniquement dans les cellules mâles et (3) la présence d'une empreinte génomique paternelle sur le corps. Chromosome X apparaissant uniquement chez les femmes.

Mort cellulaire immunologique

La mort cellulaire immunologique est l'une des techniques disponibles dans l'immunothérapie des cancers.

HGMB1

HMGB1 est une protéine de chromatine mobile qui , en se liant de manière transitoire à l'ADN, le courbe de manière réversible. Il facilite la formation des nucléosomes, contribue à la liaison des protéines, y compris des facteurs de transcription qui déforment l'ADN lors de la liaison, et participe à la transcription, à la réplication et à la réparation de l'ADN .

Récepteur de lectine de type C

La superfamille des récepteurs CLEC contient de nombreux groupes des récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires les plus diversifiés sur le plan évolutif dans le répertoire des mammifères (4). Il y a eu plusieurs tentatives pour regrouper cette famille de récepteurs très diversifiée. La plus récente a abouti à la création de 17 sous-catégories différentes basées sur la phylogénie et les similitudes structurelles (5). Une caractéristique déterminante des récepteurs CLEC est la présence d'un domaine de type lectine de type C (CTLD) et la nécessité d'un ion Ca²⁺ pour une liaison efficace aux glycanes. Cependant, de nombreux récepteurs de la famille des lectines de type C possèdent un CTLD mais n'exigent pas une liaison ionique pour la reconnaissance du ligand et sont donc appelés récepteurs de type lectine de type C (CTLR) (6). Malgré cette distinction, il existe actuellement un chevauchement important quant à savoir si un récepteur est un CLEC canonique dépendant du calcium ou un CTLR, car bon nombre de structures de domaine de liaison de ces récepteurs n'ont pas été entièrement élucidées (7). Cette classification donc peut être changeante. Ils peuvent reconnaître une grande variété de ligands, notamment des lipides et des protéines, en plus des glucides « via » leurs domaines uniques de liaison aux glucides (CBD), qui constituent la grande majorité des interactions ESLC (8). Le rôle canonique, mais non exclusif, des CLEC et des CTLR est de servir de récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires sur les cellules immunitaires myéloïdes pour reconnaître divers PAMP et initier des cascades de signalisation appropriées pouvant conduire à une activation immunitaire (9). Beaucoup de ces récepteurs sont classés en collectines et sélectines, mais certains ne relèvent pas d'un schéma de classification spécifique en raison soit du rôle unique qu'ils jouent, soit de leur modèle d'expression unique et spécifique à la cellule.

Dans le vaste répertoire de cette famille, deux groupes, en particulier, jouent un rôle démesuré dans la réponse immunitaire : le groupe II ou les récepteurs de type II, et la grande variété de récepteurs associés aux cellules tueuses naturelles (NK) qui ont été classés dans la classe du groupe V des récepteurs de lectine de type C.

• Les récepteurs de type II contiennent certains des récepteurs de lectine de type C les plus anciens et les mieux compris, impliqués dans la reconnaissance des ligands PAMP et DAMP, mais dont il a été découvert plus récemment qu'ils reconnaissent une palette plus diversifiée de ligands, assurent la médiation des ligands non canoniques et des processus de signalisation divergents et pilotent des processus immunomodulateurs.
• Les récepteurs associés aux NK du groupe V contiennent le CTLD déterminant, mais présentent également des caractéristiques largement uniques qui ouvrent la porte à des interactions protéine-protéine intéressantes et à des possibilités de signalisation. Ensemble, ces groupes de CLEC et de CTLR démontrent la capacité de plus en plus reconnue de la lectine de type C en matière d'immunité.

High Mobility Group Proteins

High mobility group proteins (HMGs) are isolated from mammalian nuclei firstly and named according to their electrophoretic mobility (7). HMGs are the most abundant nuclear proteins except histones, and are widely expressed in tissues and organs (8). HMGs can bind distorted DNA uniquely and play a key role in transcription, recombination and DNA repair (9). HMGs are implicated in the pathogenesis of multiple diseases, including traumatic shock, infection, cancer, diabetes and autoimmune diseases (10–12). According to the structural and biological characteristics of different proteins, the HMGs are divided into three groups: HMGA, HMGB, and HMGN proteins (13). Each group of HMGs is characterized by a distinguished functional sequence motif: HMGA with “AT-hook”, HMGB with “HMG-box” and HMGN with “nucleosome binding domain (NBD)” (14) (Figure 1). Through these functional motifs, HMGs bind to specific structures in DNA or chromatin. HMGs are important inflammatory mediators in the fatal systemic reaction of sepsis, affect genomic functions not only by directly binding to chromatin but also by interacting with regulatory factors that affect gene expression.

Article

Les groupes de protéine à haute mobilité (High Mobility Group Proteins) ou HMG sont un groupe de protéines nommées en fonction de leur mobilité électrophorétique et d'abord isolées des noyaux de mammifères . Les HMG sont les protéines nucléaires les plus abondantes, à l'exception des histones, et sont largement exprimées dans les tissus et les organes . Les HMG peuvent se lier de manière unique à l’ADN déformé et jouer un rôle clé dans la transcription, la recombinaison et la réparation de l’ADN . Les HMG sont impliqués dans la pathogenèse de plusieurs maladies, notamment le choc traumatique, les infections, le cancer, le diabète et les maladies auto-immunes . Selon les caractéristiques structurelles et biologiques des différentes protéines, les HMG sont divisées en trois groupes : les protéines HMGA, HMGB et HMGN . Chaque groupe de HMG est caractérisé par un domaine fonctionnelle distinctif : HMGA avec « AT-hook », HMGB avec « HMG-box » et HMGN avec « domaine de liaison au nucléosome (NBD)». Grâce à ces motifs fonctionnels, les HMG se lient à des structures spécifiques de l'ADN ou de la chromatine. Les HMG sont d'importants médiateurs inflammatoires dans la réaction systémique mortelle du sepsis et affectent les fonctions génomiques non seulement en se liant directement à la chromatine, mais également en interagissant avec des facteurs régulateurs qui affectent l'expression des gènes.

HMGA

The typical DNA-binding domain of HMGA is a palindrome amino motif, which preferentially binds to small grooves of short fragments of A/T-rich B-form DNA by recognizing structures rather than nucleotide sequences (16). There are two HMGA protein subgroups in mammals, HMGA1 and HMGA2. The HMGA1 subgroup consists of three proteins (HMGA1a, HMGA1b, and HMGA1c) (7).

Le domaine typique de liaison à l'ADN du HMGA est un motif aminé palindrome, qui se lie préférentiellement à de petits sillons de courts fragments d'ADN de forme B riche en Adénosine/Thymine en reconnaissant des structures plutôt que des séquences nucléotidiques (16). Il existe deux sous-groupes de protéines HMGA chez les mammifères, HMGA1 et HMGA2. Le sous-groupe HMGA1 est constitué de trois protéines (HMGA1a, HMGA1b et HMGA1c) (7).

HMGB

HMGB is the most abundant protein in HMGs with molecular weight less than 30 kDa, and binds DNA specifically with DNA structure. In mammals, HMGB is highly conserved and contains four members, namely HMGB1, HMGB2, HMGB3 and HMGB4 (25). Although the protein encoded by HMGB has about 80% amino acid sequence homology, mice with knockout of HMGB1, HMGB2 or HMGB3 genes showed a recognizable phenotype (25). Each HMGB gene contains two DNA binding domains, named HMG box-A and HMG box-B. HMGB1-3 contain an acidic C-terminal, while HMGB4 lacks this acidic C-terminal (26). HMGB4 is a mammalian specific protein, which contains two HMG box domains, but lacks an acidic tail. Its nucleotide sequence is not conserved compared with other HMGB genes (27). HMG box in each HMGB can bind to DNA without any sequence specificity, to induce changes in DNA structure. HMG protein is widely expressed in all nucleated cells. The expression levels of HMGB1 and HMGB2 are the highest in immune cells among all kinds of cells. The expression of HMGB3 is relatively high in placenta, while the expression of HMGB4 is testicular specific (27).

HMGB est la protéine la plus abondante dans les HMG avec un poids moléculaire inférieur à 30 kDa et lie spécifiquement l'ADN à l'ADN. Chaque gène HMGB contient deux domaines de liaison à l'ADN, nommés HMG box-A et HMG box-B. HMGB1-3 contient un C-terminal acide, tandis que HMGB4 n'a pas ce C-terminal acide . HMGB4 est une protéine spécifique aux mammifères, qui contient deux domaines de boîte HMG, mais n'a pas de queue acide . Sa séquence nucléotidique n'est pas conservée par rapport aux autres gènes HMGB . La boîte HMG de chaque HMGB peut se lier à l’ADN sans aucune spécificité de séquence, pour induire des modifications dans la structure de l’ADN. La protéine HMG est largement exprimée dans toutes les cellules nucléées. Les niveaux d’expression de HMGB1 et HMGB2 sont les plus élevés dans les cellules immunitaires parmi tous les types de cellules. L'expression de HMGB3 est relativement élevée dans le placenta, tandis que l'expression de HMGB4 est spécifique aux testicules .

HMGN

Le groupe HMGN comprend cinq membres : HMGN1, HMGN2, HMGN3, HMGN4 et HMGN5 . La structure moléculaire de ce groupe comprend trois domaines fonctionnels évidents, notamment le signal de localisation nucléaire bilatéral (NLS), le domaine de liaison aux nucléosomes (NBD) et le domaine de régulation (RD). Le gène HMGN est principalement exprimé chez les vertébrés et localisé sur différents chromosomes. Le gène HMGN1 chez l'humain est situé en 21q22, HMGN2 en 1p36.1, HMGN3 en 6q14, HMGN4 en 6p21 et HMGN5 en Xp13. La protéine HMGN pourrait interagir avec les particules de nucléosomes pour participer à la réplication, à la transcription, à la réparation et à la recombinaison de l'ADN . La plupart des études sur les HNGN se concentrent sur les tumeurs .

RAGE

Biomed

The Receptor for Advanced Glycation Endproducts [RAGE] is a member of the immunoglobulin superfamily, encoded in the Class III region of the major histocompatability complex [1–4]. This multiligand receptor has one V type domain, two C type domains, a transmembrane domain, and a cytoplasmic tail. The V domain has two N-glycosylation sites and is responsible for most (but not all) extracellular ligand binding [5]. The cytoplasmic tail is believed to be essential for intracellular signaling, possibly binding to diaphanous-1 to mediate cellular migration [6]. Originally advanced glycation endproducts (AGEs) were indeed thought to be its main activating ligands, but since then many other ligands of RAGE including damage-associated molecular patterns (DAMP's) have been identified [1, 7, 8]. RAGE is thus considered a pattern-recognition receptor (PRR), having a wide variety of ligands [9–11]. RAGE is expressed as both full-length, membrane-bound forms (fl-RAGE or mRAGE, not to be confused with mouse RAGE) and various soluble forms lacking the transmembrane domain. Soluble RAGE is produced by both proteolytic cleavage of fl-RAGE and alternative mRNA splicing. The soluble isoforms include the extracellular domains but lack the transmembrane and cytoplasmic domains [12–15]. Soluble RAGE derived specifically from proteolytic cleavage is sRAGE, although this terminology is not consistent in the literature – sRAGE sometimes refers to soluble RAGE in general. RAGE is expressed at low levels in a wide range of differentiated adult cells in a regulated manner but in mature lung type-I pneumocytes it is expressed at substantially higher levels than in other resting cell types. It is highly expressed in readily detectable amounts in embryonic cells [16]. RAGE is also highly expressed and associated with many inflammation-related pathological states such as vascular disease, cancer, neurodegeneration and diabetes (Figure 1) [17, 18]. The exceptions are lung tumors and idiopathic pulmonary fibrosis, in which RAGE expression decreases from a higher level in healthy tissue [19, 20].

RAGE Ligands

RAGE ligands fall into several distinct families. They include the High Mobility Group family proteins including the prototypic HMGB1/amphoterin, members of the S100/calgranulin protein family, matrix proteins such as Collagen I and IV, Aβ peptide, and some advanced glycation endproducts such as carboxymethyllysine (CML-AGE) [4, 6, 16, 45]. Not all members of these families have been identified as RAGE ligands, and many RAGE ligands have a variety of RAGE-independent effects [46]. AGE molecules are prevalent in pathological conditions marked by oxidative stress, generation of methoxyl species, and increases in blood sugar, as found in type 2 diabetes mellitus [6, 27]. The S100/calgranulin family consists of closely related calcium-binding polypeptides which act as proinflammatory extracellular cytokines.

Ligand accumulation and engagement in turn upregulates RAGE expression [2]. It is not known why some ligands (such as HMGB1, some S100's, and CML-AGE) cause strong pro-inflammatory signaling through RAGE, while similar molecules (such as pentosidine-AGE and pyrraline-AGE) seem to have much less or no signaling. The most commonly accepted hypothesis to reconcile these differences involves ligand oligomerization. Of the identified RAGE ligands, those that oligomerize activate RAGE more strongly [3]. Oligomers of ligands could potentially recruit several RAGE receptors as well as Toll-like receptors [TLRs] at the cell surface or at intracellular vesicles and induce their clustering on the cell surface. For example, S100 dimers and higher-order multimers bind several receptors including TLR4, and clustering of RAGE could promote a similarly strong response [47]. Recent studies show that AGEs and certain S100 multimers will cluster RAGE in this manner [11, 48, 49]. However this does not completely explain why some ligands will activate RAGE strongly while structurally similar ones do not seem to activate it at all [50].

Le récepteur des produits finaux de glycation avancée [RAGE] est un membre de la superfamille des immunoglobulines, codé dans la région de classe III du complexe majeur d'histocompatibilité [1-4]. Ce récepteur multiligand possède un domaine de type V, deux domaines de type C, un domaine transmembranaire et une queue cytoplasmique. Le domaine V possède deux sites de N-glycosylation et est responsable de la plupart (mais pas de la totalité) de la liaison du ligand extracellulaire [5]. On pense que la queue cytoplasmique est essentielle à la signalisation intracellulaire, se liant éventuellement au diaphane-1 pour médier la migration cellulaire (6). À l'origine, on pensait en effet que les produits finaux de glycation avancés (AGE) étaient ses principaux ligands activateurs, mais depuis lors, de nombreux autres ligands de RAGE, notamment les modèles moléculaires associés aux dommages (DAMP), ont été identifiés [1, 7, 8]. RAGE est donc considéré comme un récepteur de reconnaissance de formes (PRR), possédant une grande variété de ligands [9-11]. RAGE est exprimé à la fois sous des formes complètes liées à la membrane (fl-RAGE ou mRAGE, à ne pas confondre avec le RAGE de souris) et sous diverses formes solubles dépourvues du domaine transmembranaire. Le RAGE soluble est produit à la fois par clivage protéolytique du fl-RAGE et par épissage alternatif de l'ARNm. Les isoformes solubles incluent les domaines extracellulaires mais manquent les domaines transmembranaires et cytoplasmiques (12-15). Le RAGE soluble dérivé spécifiquement du clivage protéolytique est sRAGE, bien que cette terminologie ne soit pas cohérente dans la littérature – sRAGE fait parfois référence au RAGE soluble en général. RAGE est exprimé à de faibles niveaux dans une large gamme de cellules adultes différenciées de manière régulée, mais dans les pneumocytes pulmonaires matures de type I, il est exprimé à des niveaux nettement plus élevés que dans d'autres types de cellules au repos. Il est fortement exprimé en quantités facilement détectables dans les cellules embryonnaires [16]. RAGE est également fortement exprimé et associé à de nombreux états pathologiques liés à l'inflammation tels que les maladies vasculaires, le cancer, la neurodégénérescence et le diabète (Figure 1) [17, 18]. Les exceptions sont les tumeurs du poumon et la fibrose pulmonaire idiopathique, dans lesquelles l'expression de RAGE diminue à partir d'un niveau plus élevé dans les tissus sains (19, 20).

Frontiers

RAGE, a single transmembrane receptor, belongs to the immunoglobulin superfamily (Yonekura et al., 2003) and, in bovine lungs, has been identified as a receptor that binds to AGEs (Neeper et al., 1992). RAGE, a 44–55 kDa protein, is composed of an extracellular region, including one V–domain and two C–domains to which many ligands bind, a single transmembrane helix, and a cytoplasmic tail, which is required for RAGE–mediated intracellular signaling. RAGE is a pattern recognition receptor; thus, AGEs (Huttunen et al., 1999), high–mortality group box–1 (HMGB–1) (Hori et al., 1995), S100/calcineurins (Hofmann et al., 1999), amyloid fibrils β (Chaney et al., 2005), lipopolysaccharides (LPS) (Qin et al., 2014), and segmented DNA and RNA (Sirois et al., 2013) can bind to the extracellular domain of RAGE. The binding of the ligands to RAGE provides stability for the formation of oligomers and facilitates cell signaling that regulates the migration, proliferation, and adhesion of several cell types (Yatime and Andersen, 2013). The C1 domain of RAGE has a positively charged patch, whereas the C2 domain is negatively charged. As AGEs and acidic S100 proteins are negatively charged, they are electrically attracted to the C1 domain. Furthermore, these ligands were shown to bind to RAGE in a competitive manner (Liu et al., 2008). RAGE also recognizes phosphatidylserine, which enables phagocytes to consume apoptotic cells. However, the coexistence of HMGB–1 and phosphatidylserine competitively inhibit the interaction between phosphatidylserine and RAGE, thereby blocking the phagocytosis of apoptotic cells (Liu et al., 2008). Moreover, Yamamoto et al. demonstrated that oxytocin is another candidate RAGE ligand and that oxytocin is transported into the brain via its interaction with RAGE on the brain capillary endothelial cells, which is important for regulating behavioral actions, including parenthood and social connection (Yamamoto et al., 2019).

A positive feedback mechanism regulates RAGE expression. When ligands bind, the activated RAGE increases nuclear factor–kappa B (NF–κB) expression, which promotes the upregulation of RAGE expression via transcriptional activity. This response leads to the further activation of NF–κB, which strongly amplifies RAGE–mediated cell signaling. In contrast, RAGE has an autoregulatory system. For instance, after HMGB–1 binds to RAGE, the extracellular domain of RAGE is cleaved by disintegrin and metalloproteinase domain–containing protein 10 (ADAM10) and matrix metalloproteinase (MMP) 9 in a phosphatidylinositol–3 kinase (PI3K)– or protein kinase C (PKC)–dependent manner. Ectodomain RAGE, known as soluble RAGE (sRAGE), is released by proteolysis and probably infiltrates the bloodstream and act as a decoy receptor by neutralizing circulating ligands. sRAGE can not only indicate the expression level of full–length RAGE expressed on the cell membrane but also can predict the development of diabetes (Thomas et al., 2011), cardiovascular disease (Thomas et al., 2011; Tang et al., 2017), and various inflammatory diseases (Manganelli et al., 2019). In particular, a decrease in serum sRAGE level due to a decrease in ADAM10 levels under diabetic conditions may predispose patients with type 2 diabetes to acute coronary syndrome (Ragavi et al., 2022). The shedding of the ectodomain RAGE is believed to abrogate ligand–mediated intracellular signaling, inducing negative feedback. However, Braley et al. recently demonstrated that resistance to ectodomain RAGE shedding inhibits RAGE ligand–dependent cell migration and spreading by suppressing phosphorylation of Src, ERK, AKT, and p38 (Braley et al., 2016). Thus, the proteolysis of RAGE might affect RAGE–mediated cell signaling and cellular functions, which can be a novel therapeutic strategy for regulating the pathological role of RAGE.

Intracellular signaling of RAGE activated by engagement of the ligands

The engagement of the ligands with RAGE activates several intracellular signaling pathways that regulate a wide range of cellular functions, such as migration and cytoskeleton organization. In addition, RAGE activation has a considerable effect on transcriptional profiles, including pro–inflammatory cytokine, adhesion–related, and profibrotic genes. After interacting with ligands, the cytoplasmic domain of RAGE interacts with the formin homology (FH1) domain of Dia–1, which then activates Rho GTPases Rac–1 and Cdc42, which are essential for transducing signals linking plasma membrane receptors to the organization of the cytoskeleton and regulating gene transcription (Hudson et al., 2008). Rac–1 or Cdc42 induces the activation of JNK and p38 mitogen–activated protein kinase (MAPK) (Philips et al., 2000), which in turn activates the pro–inflammatory master transcription factor NF–κB (Tóbon–Velasco et al., 2014) and activator protein 1 (AP–1) (Lee et al., 2021). The activated NFκB translocate into the nuclei and promote the expression of various pro–inflammatory genes encoding cytokines and chemokines (e.g., IL–1α, IL–6, and TNF–α), cellular adhesion factors (vascular cell adhesion molecule–1; VCAM–1), intracellular cell adhesion molecule–1 (ICAM–1), and E–selectin. Additionally, NF–κB is associated with inflammasome regulation. Moreover, RAGE–induced activation of NF–κB and AP–1 accelerates the transcriptional production of TGF–β, thereby causing extracellular matrix production and fibrosis (Wu et al., 2018). RAGE recruits two adaptor proteins, MyD88 and TIRAP, in a PKC–dependent manner to form multiprotein complexes that are required to transduce signals to the downstream target (Allen et al., 2022). Thus, the ligands binding to RAGE activate AKT via TIRAP/MyD88 (Sakaguchi et al., 2011), which, in turn, perpetuates the activation of NF–κB, thereby amplifying the pro–inflammatory response (Figure 1).

Reactive oxygen species (ROS) serve as secondary messengers in intracellular signal transduction in a variety of cellular processes. However, ROS probably induces cellular injury through protein oxidation and nitrosylation, impairing enzymatic processes (Damgaard et al., 2017), growth factors (Stadtman and Levine, 2000), and lipid oxidation (Hogg et al., 1993) and by introducing double–strand breaks by nucleic acid oxidation, thus initiating maladaptive necrosis and apoptosis (Auten et al., 2002). Cellular ROS production is mainly induced by nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase. NADPH oxidase is composed of two membrane–bound subunits (p22phox and gp91phox), three cytosolic subunits (p67phox, p47phox, and p40phox), and a small G–protein that catalyzes the generation of superoxide anion radicals and subsequent hydroxyl radicals from molecular oxygen (Sohn et al., 2000). Ligation of RAGE increases the expression of NADPH oxidase subunits and activates NADPH oxidase, contributing to the formation of ROS (Kass et al., 2001). RAGE–induced ROS stimulates the expression of p21 RAS (Lander et al., 1997), which can also activate NF–κB and AP–1, promoting an inflammatory response via the MAPK/extracellular signal–regulated kinase (ERK) pathway (Zhou et al., 2003) (Figure 1). RAGE signaling is important for inducing aberrant inflammatory responses and oxidative stress–induced cellular damage, which is known to be involved in the pathogenesis of Alzheimer’s disease (Liu et al., 2008), rheumatoid arthritis (de Groot et al., 2011), and inflammatory bowel disease (Body-Malapel et al., 2019). Wendt et al. found that levels of RAGE ligands other than AGEs, such as S100/calgranulins, are also increased in diabetic nephropathy, and these are considerably involved in inflammatory cell infiltration (Wendt et al., 2003). Similarly, serum HMGB1 level was significantly increased in patients with type 2 diabetes compared to that in healthy individuals, which was considerably positively correlated with concentrations of inflammatory cytokine, such as TNF–α and IL–6 (Chen et al., 2015). These findings suggest that the regulation of ligand–RAGE interactions is required for the pathogenesis of diabetic nephropathy. Moreover, the induction of type 1 diabetes in C57BL/6J mice with STZ results in urinary albumin excretion and renal dysfunction, as well as renal enlargement, increased glomerular mesangial matrix, progressive glomerulosclerosis, and upregulation of TGF–β and vascular endothelial growth factor (VEGF) expression. However, these changes were significantly inhibited in RAGE knockout mice (Reiniger et al., 2010). In addition, administration of RAGE–neutralizing antibodies to db/db mice reduced urinary albumin excretion, enlargement of mesangial areas, and thickening of the basement membrane, characteristic of early diabetic nephropathy (Jensen et al., 2006). Reinger et al. showed that crossing OVE26 mice, a spontaneous type 1 diabetic mouse, with RAGE knockouts improved glomerulosclerosis and led to the thickening of the glomerular basement membrane with reduced podocyte foot process effacement and preserved renal function. Thus, RAGE is one of the main contributors to the progression of diabetic nephropathy, and the inhibition of RAGE may be beneficial for preventing kidney injury in patients with diabetes.

RAGE, un récepteur transmembranaire unique, appartient à la superfamille des immunoglobulines (Yonekura et al., 2003) et, dans les poumons bovins, a été identifié comme un récepteur qui se lie aux AGE (Neeper et al., 1992). RAGE, une protéine de 44 à 55 kDa, est composée d'une région extracellulaire, comprenant un domaine V et deux domaines C auxquels se lient de nombreux ligands, une seule hélice transmembranaire et une queue cytoplasmique, nécessaire au fonctionnement intracellulaire médié par RAGE. signalisation. RAGE est un récepteur de reconnaissance de formes ; ainsi, les AGE (Huttunen et al., 1999), la boîte de groupe à forte mortalité – 1 (HMGB – 1) (Hori et al., 1995), S100/calcineurines (Hofmann et al., 1999), les fibrilles amyloïdes β (Chaney et al., 2005), les lipopolysaccharides (LPS) (Qin et al., 2014) et l'ADN et l'ARN segmentés (Sirois et al., 2013) peuvent se lier au domaine extracellulaire de RAGE. La liaison des ligands à RAGE assure la stabilité de la formation d'oligomères et facilite la signalisation cellulaire qui régule la migration, la prolifération et l'adhésion de plusieurs types de cellules (Yatime et Andersen, 2013). Le domaine C1 de RAGE a un patch chargé positivement, tandis que le domaine C2 est chargé négativement. Comme les AGE et les protéines acides S100 sont chargées négativement, elles sont attirées électriquement vers le domaine C1. De plus, il a été démontré que ces ligands se lient à RAGE de manière compétitive (Liu et al., 2008). RAGE reconnaît également la phosphatidylsérine, qui permet aux phagocytes de consommer les cellules apoptotiques. Cependant, la coexistence de HMGB-1 et de phosphatidylsérine inhibe de manière compétitive l'interaction entre la phosphatidylsérine et RAGE, bloquant ainsi la phagocytose des cellules apoptotiques (Liu et al., 2008). De plus, Yamamoto et al. ont démontré que l'ocytocine est un autre ligand candidat de RAGE et que l'ocytocine est transportée dans le cerveau via son interaction avec RAGE sur les cellules endothéliales capillaires cérébrales, ce qui est important pour la régulation des actions comportementales, notamment la parentalité et les liens sociaux (Yamamoto et al., 2019).

Un mécanisme de rétroaction positive régule l’expression de RAGE. Lorsque les ligands se lient, le RAGE activé augmente l'expression du facteur nucléaire – kappa B (NF – κB), ce qui favorise la régulation positive de l'expression de RAGE via l'activité transcriptionnelle. Cette réponse conduit à une activation supplémentaire de NF – κB, qui amplifie fortement la signalisation cellulaire médiée par RAGE. En revanche, RAGE dispose d’un système d’autorégulation. Par exemple, après que HMGB-1 se soit lié à RAGE, le domaine extracellulaire de RAGE est clivé par la désintégrine et le domaine métalloprotéinase contenant la protéine 10 (ADAM10) et la métalloprotéinase matricielle (MMP) 9 dans une phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K) ou protéine kinase. C (PKC) – manière dépendante. L'ectodomaine RAGE, connu sous le nom de RAGE soluble (sRAGE), est libéré par protéolyse et infiltre probablement la circulation sanguine et agit comme un récepteur leurre en neutralisant les ligands circulants. sRAGE peut non seulement indiquer le niveau d'expression de RAGE complet exprimé sur la membrane cellulaire, mais peut également prédire le développement du diabète (Thomas et al., 2011), des maladies cardiovasculaires (Thomas et al., 2011 ; Tang et al., 2017), et diverses maladies inflammatoires (Manganelli et al., 2019). En particulier, une diminution du taux sérique de sRAGE due à une diminution des taux d’ADAM10 dans des conditions diabétiques peut prédisposer les patients atteints de diabète de type 2 au syndrome coronarien aigu (Ragavi et al., 2022). On pense que l’excrétion de l’ectodomaine RAGE abroge la signalisation intracellulaire médiée par le ligand, induisant une rétroaction négative. Cependant, Braley et al. a récemment démontré que la résistance à l'excrétion de l'ectodomaine RAGE inhibe la migration et la propagation cellulaire dépendantes du ligand RAGE en supprimant la phosphorylation de Src, ERK, AKT et p38 (Braley et al., 2016). Ainsi, la protéolyse de RAGE pourrait affecter la signalisation cellulaire et les fonctions cellulaires médiées par RAGE, ce qui pourrait constituer une nouvelle stratégie thérapeutique pour réguler le rôle pathologique de RAGE.

Voie de signalisation

L'engagement des ligands avec RAGE active plusieurs voies de signalisation intracellulaires qui régulent un large éventail de fonctions cellulaires, telles que la migration et l'organisation du cytosquelette. De plus, l’activation de RAGE a un effet considérable sur les profils transcriptionnels, notamment les gènes de cytokines pro-inflammatoires, liés à l’adhésion et profibrotiques. Après avoir interagi avec les ligands, le domaine cytoplasmique de RAGE interagit avec le domaine d'homologie formique (FH1) de Dia-1, qui active ensuite les Rho GTPases Rac-1 et Cdc42, essentielles à la transduction des signaux reliant les récepteurs membranaires plasmiques à l'organisation du cytosquelette et régulation de la transcription des gènes (Hudson et al., 2008). Rac-1 ou Cdc42 induit l'activation de la protéine kinase activée par le mitogène JNK et p38 (MAPK) (Philips et al., 2000), qui à son tour active le facteur de transcription maître pro-inflammatoire NF-κB (Tóbon-Velasco et al. , 2014) et la protéine activatrice 1 (AP-1) (Lee et al., 2021). Le NFκB activé se déplace dans les noyaux et favorise l'expression de divers gènes pro-inflammatoires codant pour des cytokines et des chimiokines (par exemple, IL-1α, IL-6 et TNF-α), des facteurs d'adhésion cellulaire (molécule d'adhésion cellulaire vasculaire-1 ; VCAM –1), la molécule d’adhésion cellulaire intracellulaire –1 (ICAM-1) et la E-sélectine. De plus, NF – κB est associé à la régulation de l'inflammasome. De plus, l'activation de NF-κB et AP-1 induite par RAGE accélère la production transcriptionnelle de TGF-β, provoquant ainsi la production de matrice extracellulaire et la fibrose (Wu et al., 2018). RAGE recrute deux protéines adaptatrices, MyD88 et TIRAP, de manière dépendante de la PKC pour former des complexes multiprotéiques nécessaires à la transduction des signaux vers la cible en aval (Allen et al., 2022). Ainsi, les ligands se liant à RAGE activent l'AKT via TIRAP/MyD88 (Sakaguchi et al., 2011), ce qui, à son tour, perpétue l'activation de NF-κB, amplifiant ainsi la réponse pro-inflammatoire (Figure 1).

Les dérivés réactifs de l'oxygène (Reactive oxygen species ou ROS) servent de messagers secondaires dans la transduction du signal intracellulaire dans divers processus cellulaires. Cependant, les ROS induisent probablement des lésions cellulaires par l'oxydation et la nitrosylation des protéines, altérant les processus enzymatiques (Damgaard et al., 2017), les facteurs de croissance (Stadtman et Levine, 2000) et l'oxydation des lipides (Hogg et al., 1993) et en introduisant une ruptures de brins par oxydation des acides nucléiques, initiant ainsi une nécrose inadaptée et l'apoptose (Auten et al., 2002). La production cellulaire de ROS est principalement induite par la nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH) oxydase. La NADPH oxydase est composée de deux sous-unités liées à la membrane (p22phox et gp91phox), de trois sous-unités cytosoliques (p67phox, p47phox et p40phox) et d'une petite protéine G qui catalyse la génération de radicaux anions superoxydes et de radicaux hydroxyles ultérieurs à partir de l'oxygène moléculaire ( Sohn et al., 2000). La ligature de RAGE augmente l'expression des sous-unités de NADPH oxydase et active la NADPH oxydase, contribuant ainsi à la formation de ROS (Kass et al., 2001). Les ROS induites par RAGE stimulent l'expression de p21 RAS (Lander et al., 1997), qui peut également activer NF-κB et AP-1, favorisant une réponse inflammatoire via la voie MAPK/kinase régulée par signal extracellulaire (ERK) (Zhou et al., 2003) (Figure 1). La signalisation RAGE est importante pour induire des réponses inflammatoires aberrantes et des dommages cellulaires induits par le stress oxydatif, qui sont connus pour être impliqués dans la pathogenèse de la maladie d'Alzheimer (Liu et al., 2008), de la polyarthrite rhumatoïde (de Groot et al., 2011), et les maladies inflammatoires de l’intestin (Body-Malapel et al., 2019).

Wendt et coll. ont découvert que les niveaux de ligands RAGE autres que les AGE, tels que S100/calgranulines, sont également augmentés dans la néphropathie diabétique, et que ceux-ci sont considérablement impliqués dans l'infiltration cellulaire inflammatoire (Wendt et al., 2003). De même, le taux sérique de HMGB1 était significativement augmenté chez les patients atteints de diabète de type 2 par rapport à celui des individus en bonne santé, ce qui était considérablement corrélé positivement aux concentrations de cytokines inflammatoires, telles que le TNF-α et l'IL-6 (Chen et al., 2015). Ces résultats suggèrent que la régulation des interactions ligand-RAGE est nécessaire à la pathogenèse de la néphropathie diabétique. De plus, l'induction du diabète de type 1 chez les souris C57BL/6J atteintes de STZ entraîne une excrétion urinaire d'albumine et un dysfonctionnement rénal, ainsi qu'une hypertrophie rénale, une augmentation de la matrice mésangiale glomérulaire, une glomérulosclérose progressive et une régulation positive du TGF-β et du facteur de croissance endothélial vasculaire ( VEGF). Cependant, ces changements ont été significativement inhibés chez les souris knock-out RAGE (Reiniger et al., 2010). De plus, l'administration d'anticorps neutralisants RAGE à des souris db/db a réduit l'excrétion urinaire d'albumine, l'élargissement des zones mésangiales et l'épaississement de la membrane basale, caractéristiques de la néphropathie diabétique précoce (Jensen et al., 2006). Reinger et coll. ont montré que le croisement de souris OVE26, une souris diabétique spontanée de type 1, avec des knock-outs RAGE améliorait la glomérulosclérose et conduisait à un épaississement de la membrane basale glomérulaire avec un effacement réduit des processus podocytaires du pied et une fonction rénale préservée. Ainsi, RAGE est l’un des principaux contributeurs à la progression de la néphropathie diabétique, et son inhibition peut être bénéfique pour prévenir les lésions rénales chez les patients diabétiques.

RAGE (récepteur)

Le récepteur transmembranaire RAGE appartient à la superfamille des immunoglobulines et a été identifié comme un récepteur qui se lie aux produits de glycation avancée . RAGE est une protéine de 44 à 55 kDa, est composée d'une région extracellulaire, comprenant un domaine V et deux domaines C auxquels se lient de nombreux ligands, une seule hélice transmembranaire et une queue cytoplasmique, nécessaire au fonctionnement intracellulaire médié par RAGE. signalisation. RAGE est un récepteur de reconnaissance de formes comme les produits de glycation avancée ( Advanced glycation end products ou AGE) , la HMGB1 , S100/calcineurines , les fibrilles amyloïdes β , les lipopolysaccharides (LPS) et l'ADN et l'ARN peuvent se lier au domaine extracellulaire de RAGE. La liaison des ligands à RAGE assure la stabilité de la formation d'oligomères et facilite la signalisation cellulaire qui régule la migration, la prolifération et l'adhésion de plusieurs types de cellules .

Le domaine C1 de RAGE est chargé positivement, tandis que le domaine C2 est chargé négativement. Comme les AGE et les protéines acides S100 sont chargées négativement, elles sont attirées électriquement vers le domaine C1. RAGE reconnaît également la phosphatidylsérine, qui permet aux phagocytes de digérer les cellules apoptotiques. Cependant, la coexistence de HMGB-1 et de phosphatidylsérine inhibe de manière compétitive l'interaction entre la phosphatidylsérine et RAGE, bloquant ainsi la phagocytose des cellules apoptotiques . L'ocytocine est un autre ligand candidat de RAGE. L'ocytocine est transportée dans le cerveau via son interaction avec RAGE .

Un mécanisme de rétroaction positive régule l’expression de RAGE. Lorsque les ligands se lient, le RAGE activé augmente l'expression du facteur nucléaire NF-κB, ce qui favorise la régulation positive de l'expression de RAGE via l'activité transcriptionnelle. Cette réponse conduit à une activation supplémentaire de NF–κB, qui amplifie fortement la signalisation cellulaire médiée par RAGE. RAGE dispose d’un système d’autorégulation. Après que HMGB-1 se soit lié à RAGE, le domaine extracellulaire de RAGE est clivé par la désintégrine et le domaine métalloprotéinase contenant la protéine 10 (ADAM10) et la métalloprotéinase matricielle 9 dans une phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K) ou protéine kinase. C (PKC) – manière dépendante .

La partie extra-extracellaire de RAGE, connu sous le nom de RAGE soluble (sRAGE), est libéré par protéolyse et infiltre probablement la circulation sanguine et agit comme un leurre en neutralisant les ligands circulants. sRAGE peut non seulement indiquer le niveau d'expression de RAGE complet exprimé sur la membrane cellulaire, mais peut également prédire le développement du diabète , des maladies cardiovasculaires , et diverses maladies inflammatoires . En particulier, une diminution du taux sérique de sRAGE due à une diminution des taux d’ADAM10 dans des conditions diabétiques peut prédisposer les patients atteints de diabète de type 2 au syndrome coronarien aigu . Le RAGE soluble abrogerait la signalisation intracellulaire médiée par le ligand, induisant une rétroaction négative. La résistance à l'excrétion du RAGE soluble inhibe la migration et la propagation cellulaire dépendantes du ligand RAGE . Ainsi, la protéolyse de RAGE pourrait affecter la signalisation cellulaire et les fonctions cellulaires médiées par RAGE, ce qui pourrait constituer une nouvelle stratégie thérapeutique pour réguler le rôle pathologique de RAGE.

Voie de signalisation

Voie de signalisation du récepteur cellulaire RAGE

L'engagement des ligands avec RAGE active plusieurs voies de signalisation intracellulaires qui régulent un large éventail de fonctions cellulaires, telles que la migration et l'organisation du cytosquelette. L’activation de RAGE a un effet considérable sur la transcription des gènes de cytokines pro-inflammatoires.

L'activation des voies de signalisation se fait :

• Par le domaine FH1 de la protein diaphanous homolog 1, qui active ensuite les Rho GTPases Rac-1 et Cdc42, essentielles à la transduction des signaux reliant les récepteurs membranaires plasmiques à l'organisation du cytosquelette et régulation de la transcription des gènes . Rac-1 ou Cdc42 induit l'activation de la protéine kinase activée par le mitogène JNK et p38 MAPK , qui à son tour active le facteur de transcription NF-κB et le facteur de transcription AP-1 (AP-1) .

• Par le recrutement des protéines adaptatrices, MyD88 et TIRAP, de manière dépendante de la PKC pour former des complexes multiprotéiques nécessaires à la transduction des signaux. Ainsi, les ligands se liant à RAGE activent l'AKT via TIRAP/MyD88, ce qui, à son tour, perpétue l'activation de NFκB, amplifiant ainsi la réponse pro-inflammatoire .

• Par les dérivés réactifs de l'oxygène (Reactive oxygen species ou ROS) servent de messagers secondaires dans la transduction du signal intracellulaire. Cependant, les ROS induisent probablement des lésions cellulaires par l'oxydation et la nitrosylation des protéines, altérant les processus enzymatiques , les facteurs de croissance et l'oxydation des lipides et en introduisant une ruptures de brins par oxydation des acides nucléiques, initiant ainsi une nécrose inadaptée et l'apoptose. La production cellulaire de ROS est principalement induite par la nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH) oxydase. La ligature de RAGE augmente l'expression des sous-unités de NADPH oxydase et active la NADPH oxydase, contribuant ainsi à la formation de ROS . Les ROS induites par RAGE stimulent l'expression de p21 RAS (RAS p21 protein activator 1) , qui peut également activer NF-κB et AP-1, favorisant une réponse inflammatoire via la voie MAPK/kinase régulée par signal extracellulaire.

Le NFκB activé se déplace dans les noyaux et favorise l'expression de divers gènes pro-inflammatoires codant pour des cytokines et des chimiokines (par exemple, IL-1α, IL-6 et TNF-α), des facteurs d'adhésion cellulaire (molécule d'adhésion cellulaire vasculaire-1 ; VCAM –1), la molécule d’adhésion cellulaire intracellulaire –1 (ICAM-1) et la E-sélectine. De plus, NF – κB est associé à la régulation de l'inflammasome. De plus, l'activation de NF-κB et AP-1 induite par RAGE accélère la production transcriptionnelle de TGF-β, provoquant ainsi la production de matrice extracellulaire et la fibrose .

Récepteur RAGE dans les pathologies humaines

La signalisation RAGE est importante pour induire des réponses inflammatoires aberrantes et des dommages cellulaires induits par le stress oxydatif, qui sont connus pour être impliqués dans la pathogenèse de la maladie d'Alzheimer , de la polyarthrite rhumatoïde , et les maladies inflammatoires de l’intestin .

Les niveaux de ligands RAGE autres que les AGE, tels que S100/calgranulines, sont également augmentés dans la néphropathie diabétique, et que ceux-ci sont considérablement impliqués dans l'infiltration cellulaire inflammatoire . Le taux sérique de HMGB1 est significativement augmenté chez les patients atteints de diabète de type 2 par rapport à celui des individus en bonne santé, ce qui était considérablement corrélé positivement aux concentrations de cytokines inflammatoires, telles que le TNF-α et l'IL-6 . Ces résultats suggèrent que la régulation des interactions ligand-RAGE est nécessaire à la pathogenèse de la néphropathie diabétique.

Présence du récepteur RAGE sur les cellules immunitaires

Cellules	Ligands	Effets	Maladies
Principales cellules immunitaires exprimant ou répondant à l'expression de RAGE .
Neutrophile	AGE, Mac-1	Les neutrophiles adhèrent aux cellules transfectées par RAGE, mais l'AGE libre réduit cette adhésion et la capacité des neutrophiles à tuer les micro-organismes phagocytés (bactéries) ; Cette adhésion élève les niveaux de calcium libre intracellulaire chez l'homme. Aucune régulation positive de RAGE n’a été trouvée après la liaison.	Maladies dans lesquelles l'AGE a été impliqué (diabète, athérosclérose et maladie d'Alzheimer)
Lymphocyte T	HMGB1	L’activation de RAGE est l’un des premiers événements de différenciation et de prolifération des cellules Th1+	Arthrite
Lymphocyte B	HMGB1-CpG DNA	Stimule la libération de cytokines avec TLR9	Sepsis
Macrophages/Monocyte	Tous les ligands de RAGE	Conversion accrue des monocytes en macrophages. L'activation de RAGE conduit à la destruction des macrophages.	Diabète
Cellules dendritiques	HMGB1, S100	La capacité de présentation de l’antigène n’est pas affectée. L'expression de RAGE est régulée positivement après l'activation cellulaire.	Arthrite

Références

• Cette article est largement inspiré par l'article RAGE signaling regulates the progression of diabetic complications Front. Pharmacol., 16 March 2023, Volume 14 - 2023

TIRAP

La molécule adaptatrice TIRAP dans les voies de signalisation de l'inflammation

TIRAP (Toll-interleukin-1 Receptor (TIR) domain-containing adaptor protein (TIRAP) ), également connu sous le nom de MyD88-adaptor like (MAL), est une molécule adaptatrice qui, associée avec un récepteur cellulaire du système immunitaire permet le déclenchement d'une réponse immunitaire . Cette molécule est utilisée par les récepteurs de type Toll (TLR), qui identifient les motifs moléculaires associés aux pathogènes (PAMP) . Lors de la ligature de la plupart des TLR avec leurs ligands respectifs (PAMP), la molécule adaptatrice est MyD88 est recruté directement dans le domaine intracellulaire du récepteur de surface cellulaire. Dans le cas de TLR2 et TLR4, le recrutement de Myd88 est indirect et se fait via TIRAP. TLR4 peut initier la transduction du signal via la voie MyD88 et la voie TRIF, qui se produit après l'internalisation du TLR4 situé à la surface des cellules dans la membrane endosomale . Cet événement donne naissance à la formation d’un vaste complexe de signalisation appelé myddosome . Les événements de signalisation en aval qui en résultent aboutissent à l'activation de plusieurs facteurs de transcription, notamment le facteur nucléaire κB (NF-κB) et la protéine activée 1 (AP1) .

TIRAP se compose de 221 acides aminés, constituant deux domaines principaux:

• un domaine de liaison (PBD) du phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2), qui est responsable du ciblage du TIRAP vers des régions discrètes de la membrane plasmique lors de la production de PIP2 médiée par le phosphatidylinositol 4-Phosphate 5-Kinase (PIP5Kα)
• un domaine TIR, qui est principalement impliqué dans les interactions protéine-protéine avec de nombreuses protéines liées à l'inflammation .

Le recrutement du TIRAP au niveau de la membrane plasmique se produit lors de la liaison à PIP2 avant son interaction avec les TLR (Figure 1B). TIRAP est ensuite phosphorylé par la tyrosine kinase de Bruton, ce qui facilite son interaction avec le domaine TIR des TLR et par conséquent MyD88 pour initier le signal de transduction .

TIRAP est aussi nécessaire au récepteur membranaire RAGE (Receptor for advanced glycation end-products). multi-ligand impliqué dans divers états inflammatoires chroniques tels que les maladies cardiovasculaires, le cancer, la neurodégénérescence et le diabète . RAGE est activé par diverses molécules à motif moléculaire associées aux dommages comme les produits de glycation avancée (Advanced glycation end-product AGE), HMGB1 (High–mobility group box 1) et les protéines S100 .

TLR

Récepteurs	Localisation	Co-récepteur	Forme active	Ligands naturels	Adaptateurs
Récepteurs de type Toll chez l'être humain
TLR1	Membrane cellulaire	TLR2	TLR1-TLR2	triacyl des lipoprotéines	BCAP, TIRAP, MyD88, SCIMP
TLR2	Membrane cellulaire	TLR1, 2, 6 & 10 CD14, CD36, integrin, RP105, MBL, LBP	TLR1-TLR2 TLR2-TLR2 TLR2-TLR6 TLR2-TLR10	lipoprotéines, peptidoglycane des bactéries Gram positif, acides lipotéichoïques, champignons, glycoprotéines virales	BCAP, TIRAP, MyD88, SCIMP
TLR3	Intra cellulaire	CD14, Mex3B	TLR3-TLR3	ARN double brin d’origine virale ou parasitaire	SARM, SCIMP, TRIF, TICAM1
TLR4	Membrane cellulaire	MD2, LY96, CD14, CD36, LBP, RP105	TLR4/MD2-TLR4/MD2 TLR4-TLR6	lipopolysaccharide des bactéries à Gram négatif, glycoprotéines virales	BCAP, TIRAP, MyD88, SARM, SCIMP, TICAM1, TICAM2
TLR5	Membrane cellulaire	Aucun	TLR5-TLR5	flagelline	MyD88, TICAM1
TLR6	Membrane cellulaire	TLR2, CD36, LBP	TLR2-TLR6 TLR4-TLR6	diacyl des lipoprotéines	BCAP, TIRAP, MyD88, SCIMP
TLR7	Membrane cellulaire	CD14	TLR7-TLR7	ARN simple brin	MyD88
TLR8	Intra cellulaire	Aucun	TLR8-TLR8	ARN simple brin	MyD88
TLR9	Intra cellulaire	CD14	TLR9-TLR9	ADN CPG non-méthylés	TIRAP, MyD88, SCIMP
TLR10	Membrane cellulaire, Intra cellulaire	Aucun	TLR1-TLR10 TLR2-TLR10 TLR10-TLR10		MyD88
Récepteurs de type Toll n'existant pas chez l'être humain
TLR11				profiline	MyD88
TLR12				inconnu	inconnu
TLR13				inconnu	inconnu

TLR9

Toll like receptor 9 (TLR9) is a member of the Toll-like receptor (TLR) family (1), which can be activated by the pathogen-derived non-methylated cytidine-phosphate-guanosine DNA (CpG DNA) or artificial synthetic non-methylated CpG containing oligodeoxynucleotides (CpG ODN) (2), and directly or indirectly initiate the immune response through its downstream signaling, thus resisting the pathogen invasion (3). TLR9 has long been considered to be an intracellular DNA sensor located in endolysosomes that is expected to prevent the extracellular DNA from activating TLR9 to mediate the initiation of an autoimmune response (4). However, with the deepening of studies, researchers found that TLR9 can also be expressed on the surface of cell membranes, such as neutrophils (5), B cells (6) and even erythrocytes (7), called surface TLR9 (sTLR9). According to studies, the activation of cellular immune responses can be initiated at these two TLR9 sites both inside and outside the cell. Moreover, the localization of TLR9 to the cell membrane contributes to the activation of endosomal TLR9 (eTLR9)-mediated signaling pathways (8). As a newly included immune cells, erythrocytes can mediate the activation of innate immune cells, such as macrophages, through sTLR9, and thus accelerate the clearance of itself in inflammatory state (9). Therefore, the presence of sTLR9 may benefit host responses in certain cell types and/or organs, and help determine whether the localization of TLR9 on the cell surface is essential for the TLR9-mediated immune response or a reserve pool for eTLR9. Here, the structural characteristics and trafficking of sTLR9, the relationship between sTLR9 and CpG DNA, and the immunomodulatory role of sTLR9 in immune cells are reviewed.

Le récepteur de type Toll 9 (TLR9) est un membre de la famille des récepteurs Toll-like (TLR), qui peut être activé par dinucléotide CpG de l'adn de l'agent pathogène (pathogen-derived non-methylated cytidine-phosphate-guanosine DNA ou ADN CpG) ou par le dinucléotide CpG non méthylé synthétique contenant des oligodésoxynucléotides (artificial synthetic non-methylated CpG containing oligodeoxynucleotides ou CpG ODN) initiant la réponse immunitaire pour résister à l'invasion de l'agent pathogène . TLR9 a longtemps été considéré comme un capteur d'ADN intracellulaire situé dans les endolysosomes, censé empêcher l'ADN extracellulaire d'activer TLR9 pour médier le déclenchement d'une réponse auto-immune . Cependant, récement le TLR9 a été retrouvé à la surface des membranes cellulaires, comme les neutrophiles , les cellules B et même les érythrocytes , appelés TLR9 de surface (sTLR9). L’activation des réponses immunitaires cellulaires peut être initiée au niveau de ces deux sites TLR9 à la fois à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. De plus, la localisation de TLR9 sur la membrane cellulaire contribue à l’activation des voies de signalisation médiées par le TLR9 endosomal (eTLR9) .

En tant que cellules immunitaires nouvellement incluses, les érythrocytes peuvent médier l'activation de cellules immunitaires innées, telles que les macrophages, via sTLR9, et ainsi accélérer leur clairance en état inflammatoire (9). Par conséquent, la présence de sTLR9 peut bénéficier aux réponses de l’hôte dans certains types de cellules et/ou organes, et aider à déterminer si la localisation de TLR9 à la surface cellulaire est essentielle pour la réponse immunitaire médiée par TLR9 ou si elle constitue un pool de réserve pour eTLR9. Ici, les caractéristiques structurelles et le trafic de sTLR9, la relation entre sTLR9 et l'ADN CpG et le rôle immunomodulateur de sTLR9 dans les cellules immunitaires sont passés en revue.

Infection

Récepteurs	Bactérie	Virus	Protozoaire
Récepteurs de type Toll dans les maladies infectieuses.
TLR1/TLR2	Mycobactérie
TLR2	Staphylococccus aureus, Listeria monocytogenes	Virus à ARN : Virus respiratoire syncytial
TLR2/TLR3			Neospora caninum
TLR3		Virus à ARN : Virus Sars-Cov2, Virus à ADN : Herpès virus, Rétrovirus: HIV
TLR4	Staphylococccus aureus, Mycobactérie	Virus à ARN : Virus respiratoire syncytial, Virus de la rage
TLR5	Bulkholderia
TLR2/TLR6		Virus à ARN : Virus de la dengue
TLR6	Legionella pneumophila
TLR7			Leishmania
TLR7/TLR8		Virus à ADN : Virus de la grippe A, Rétrovirus: HIV
TLR8	Staphylococccus aureus	Rétrovirus: HIV
TLR9	Staphylococccus aureus	Virus à ADN : Herpès virus, Adenovirus, Papilloma virus

Rôle des récepteurs de type Toll dans l'immunité adaptative

La présentation de l'antigène

L'activation et la maturation des cellules dendritiques et des macrophages par les récepteurs de type Toll sont des liens essentiels entre l'immunité innée et adaptative . Les cellules dendritiques sont des cellules présentatrices de l'antigène professionnelles et jouent un rôle central dans l’induction de l’activation et de la différenciation des cellules T naïves en cellules Th type 1 (Th1), en cellules Th2 et en lymphocytes T cytotoxiques . Une fois que les cellules dendritiques ont absorbé l'antigène, les cellules dendritiques activées peuvent migrer vers les tissus lymphoïdes locaux pour présenter les peptides antigéniques sur les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité. Ce processus est régulé par la reconnaissance des agents pathogènes, les récepteurs de type Toll jouent un rôle essentiel dans la génération des réponses des lymphocytes T effecteurs . La production de cytokines innées (IFN de type I, IL-1, IL-6, IL-12, TNF-α), la régulation positive des molécules co-stimulatrices (CD40, CD80 et CD86) et l’expression altérée des récepteurs de chimiokines (CCR2, CCR5 et CCR7) sont les caractéristiques de la maturation des cellules dendridiques , qui peuvent être induites par des ligands des récepteurs de type Toll, notamment les lipopolysaccharides , les lipoprotéines et l'ADN CpG.

Moreover, TLR signals can also facilitate peptide loading onto MHC molecules or the cross-presentation of exogenous antigens for the stimulation of CD8+ T cell responses by promoting the acidification of endosomes or the fusion of MHC Class I-containing endosomes with phagosomes in DCs (97–99). In addition, LPS-induced TLR signaling can promote the redistribution of MHC Class I and II molecules to the surface of DCs (100). TLR4 activation on DCs promotes cytosolic routing of dendritic cell-specific intercellular adhesion molecule-3-grabbing non-integrin (DC-SIGN)-targeted antigens for presentation on MHC Class I and increased CD8+ T cell activation (101). Recently, TLR3, TLR4, and TLR9 ligands were reported to induce autocrine C3a receptor and C5a receptor (C3ar1/C5ar1) signaling in DCs, which causes the expansion of effector T cells and instability of regulatory T cells and contributes to T cell-dependent transplant rejection (102). IFN-γ combined with TLR ligation TLR2, TLR4, or TLR9 agonists can enhance DC activation and function to increase antigen-specific T cell responses (103).

Les signaux des récepteurs de type Toll facilitent le chargement de peptides sur les molécules du CMH ou la présentation croisée aux lymphocytes T CD8+ en favorisant l'acidification des endosomes ou la fusion des endosomes contenant le CMH de classe I avec les phagosomes dans les lymphocytes . La signalisation induite par les lipopolysaccharides peut favoriser la redistribution des molécules du CMH de classe I et II à la surface des lymphocytes.

L'activation de TLR4 sur les CD favorise l'acheminement cytosolique des antigènes non ciblés par la molécule d'adhésion intercellulaire spécifique aux cellules dendritiques-3-saisissant l'intégrine (DC-SIGN) pour la présentation sur le CMH de classe I et l'activation accrue des lymphocytes T CD8+ (101). Récemment, il a été rapporté que les ligands TLR3, TLR4 et TLR9 induisaient la signalisation des récepteurs autocrines C3a et C5a (C3ar1/C5ar1) dans les CD, ce qui provoque l'expansion des cellules T effectrices et l'instabilité des cellules T régulatrices et contribue à la transplantation dépendante des cellules T. rejet (102). L'IFN-γ combiné aux agonistes de ligature TLR TLR2, TLR4 ou TLR9 peuvent améliorer l'activation des DC et leur fonction pour augmenter les réponses des lymphocytes T spécifiques de l'antigène (103).

Interestingly, TLR2 seems more critical than TLR4 in mouse DC-derived IL-10 responses to schistosome antigens (104). TLR2 signaling activation on DCs can promote higher frequency effector and memory CD4⁺ T cell responses than TLR4 signaling activation. The novel TLR2 agonist SUP3 also showed a heightened ability to enhance DC-mediated antigen presentation and T cell activation (105). By contrast, the TLR5 ligand flagellin was most effective at activating neonatal lung APCs by inducing significantly higher expression of maturation markers on CD103⁺ (cDC1) and CD11b⁺ (cDC2) subsets (106). Monocyte-derived DCs stimulated with TLR4 and TLR7/8 ligands induce naive allogeneic CD4⁺ T cells to secrete IL-10 and IFN-γ sequentially and eventually IL-17A (107). The activation of TLR9 and IL-12 pathways in CD8α⁺ DCs can drive CD4⁺ T cells to act as Th cells or induce rapid polyclonal conversion to immunosuppressive Treg during Listeria infection (108). Interestingly, although all TLRs on DCs are able to induce CD8⁺ T cell activation in vitro, the abilities of surface and endosomal TLRs to activate CD8⁺ T cells might be different in vivo. The nucleic acid recognizing endosomal TLRs potently induce CD8⁺ T cell activation, whereas the bacterial ligands recognizing surface TLRs were incapable of inducing CD8⁺ T cell priming. Moreover, surface TLRs might have a dominant effect of inhibiting CD8⁺ T cell expansion induced by activation of endosomal TLRs (109).

Based on the particular cell surface markers, DCs can be divided into different subsets, including myeloid DCs, pDCs, CD8α⁺ DCs, and CD11b⁺ DCs (4). Human pDCs express TLR7 and TLR9, whereas CD11c⁺ human myeloid DCs express TLR1, TLR2, TLR3, TLR5, TLR6, and TLR8 (110–112). Human blood monocytes express TLR1, TLR2, TLR4, and TLR5, but progressively lose these receptors and acquire the expression of TLR3 as they differentiate into mature DCs in the presence of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor and IL-4 (113). Mice splenic DC subsets express TLR1, TLR2, TLR4, TLR6, TLR8, and TLR9, but not TLR3 (114). Interestingly, freshly isolated mouse splenic DC subsets or macrophages only express low amounts of TLR4 and do not respond to LPS stimulation. By contrast, bone marrow-derived DCs or macrophages have high expression of TLR4 and respond robustly to LPS (115).

Since different DC subsets express subset-specific PRRs, DCs are functionally heterogeneous (110, 114, 116). Different DC subsets respond to different stimuli and activate distinct signaling pathways, leading to the release of specific cytokines, which in turn determine the specific Th cell subsets that are generated and activated (117). pDCs express TLR7 and TLR9, which recognize ssRNA and CpG DNA, respectively, but pDCs do not express other TLRs that detect bacterial cell wall components. Therefore, pDCs are thought to specifically detect viral infections to induce Type I IFNs and control antiviral immunity (35, 116).

Les cellules dendritiques peuvent être divisées en différents sous-ensembles, notamment les cellules dendritiques myéloïdes: les cellules dendritiques plamacytoïdes, les cellules dendritiques CD8α+ et les cellules dendritiques CD11b+ (4). Les cellules dendritiques plamacytoïdes humaines expriment TLR7 et TLR9, tandis que les CD myéloïdes humains CD11c+ expriment TLR1, TLR2, TLR3, TLR5, TLR6 et TLR8 (110-112). Étant donné que différents sous-ensembles de DC expriment des PRR spécifiques à un sous-ensemble, les DC sont fonctionnellement hétérogènes (110, 114, 116). Différents sous-ensembles de DC répondent à différents stimuli et activent des voies de signalisation distinctes, conduisant à la libération de cytokines spécifiques, qui à leur tour déterminent les sous-ensembles de cellules Th spécifiques générés et activés (117). Les pDC expriment TLR7 et TLR9, qui reconnaissent respectivement l'ARNsb et l'ADN CpG, mais les pDC n'expriment pas d'autres TLR qui détectent les composants de la paroi cellulaire bactérienne. Par conséquent, on pense que les pDC détectent spécifiquement les infections virales pour induire des IFN de type I et contrôler l’immunité antivirale (35, 116).

Les récepteurs de Toll TLR2 et TLR4 sont impliqués dans les antigènes schistosomiques . Et le TLR2 semble être le plus impliqué. L'agoniste du TLR2, SUP3, a également montré une capacité accrue à améliorer la présentation de l'antigène médiée par les DC et l'activation des lymphocytes T (105). La flagelline du ligand TLR5 est la plus efficace pour activer les cellules présentatrices d'antigène pulmonaires néonatales en induisant des sous-ensembles de lymphocytes. L’activation des voies TLR9 et IL-12 dans les DC CD8α+ peut amener les lymphocytes T CD4+ à agir comme des lymphocytes Th lors d’une infection à Listeria. Il est intéressant de noter que TLR2 semble plus critique que TLR4 dans les réponses de l'IL-10 dérivées des DC de souris aux antigènes schistosomiques (104). L’activation de la signalisation TLR2 sur les CD peut favoriser des réponses des lymphocytes T CD4+ mémoire et effectrices à plus haute fréquence que l’activation de la signalisation TLR4. Le nouvel agoniste du TLR2, SUP3, a également montré une capacité accrue à améliorer la présentation de l'antigène médiée par les DC et l'activation des lymphocytes T (105). En revanche, la flagelline du ligand TLR5 était la plus efficace pour activer les CPA pulmonaires néonatales en induisant une expression significativement plus élevée des marqueurs de maturation sur les sous-ensembles CD103+ (cDC1) et CD11b+ (cDC2) (106). Les CD dérivées de monocytes stimulées par les ligands TLR4 et TLR7/8 induisent des lymphocytes T CD4+ allogéniques naïfs à sécréter de l'IL-10 et de l'IFN-γ séquentiellement et éventuellement de l'IL-17A (107). L’activation des voies TLR9 et IL-12 dans les DC CD8α+ peut amener les lymphocytes T CD4+ à agir comme des lymphocytes Th ou à induire une conversion polyclonale rapide en Treg immunosuppresseurs lors d’une infection à Listeria (108). Il est intéressant de noter que bien que tous les TLR sur les CD soient capables d’induire l’activation des lymphocytes T CD8+ in vitro, les capacités des TLR de surface et endosomaux à activer les lymphocytes T CD8+ pourraient être différentes in vivo. L'acide nucléique reconnaissant les TLR endosomaux induisait puissamment l'activation des lymphocytes T CD8+, alors que les ligands bactériens reconnaissant les TLR de surface étaient incapables d'induire l'amorçage des lymphocytes T CD8+. De plus, les TLR de surface pourraient avoir un effet dominant en inhibant l’expansion des lymphocytes T CD8+ induite par l’activation des TLR endosomaux (109).

En fonction des marqueurs particuliers de la surface cellulaire, les DC peuvent être divisées en différents sous-ensembles, notamment les DC myéloïdes, les cellules dendritiques plasmacytoïdes, les cellules dendritiques CD8α+ et les cellules dendritiques CD11b+ . Les cellules dendritiques plasmacytoïdes humaines expriment TLR7 et TLR9, tandis que les cellules dendritiques myéloïdes humains CD11c+ expriment TLR1, TLR2, TLR3, TLR5, TLR6 et TLR8 . Les monocytes du sang humain expriment TLR1, TLR2, TLR4 et TLR5, mais perdent progressivement ces récepteurs et acquièrent l'expression de TLR3 à mesure qu'ils se différencient .

La régulation des lymphocytes T

TLR signaling in innate immune cells indirectly regulates T cell differentiation and proliferation by promoting DC maturation and regulatory cytokine production (118). Since T cells also express different TLRs, recent studies have revealed that TLR-mediated signaling can directly regulate effector T cells and Treg cells (119). CD4+ Th cells play a critical role in initiating and maintaining adaptive immune responses against cancer (120). CD4+ Th cells are required for the expansion and maintenance of memory CD8+ T cells (121). Naïve murine or human CD4+ T cells can express TLR2 after their stimulation (122, 123). TLR2 signaling can promote the proliferation and production of IFNγ in Th1 cells (124). Costimulation of TCR and TLR2 in naïve murine CD4+ T cells increases their differentiation to proinflammatory Th1 cells and secretion of cytokines and chemokines (122, 125). Costimulation of neonatal CD4+ T cells with TLR2 ligand and anti-CD3 also show an increased proinflammatory Th1 immune response (IFN-γ and TNF-α production) and IL-2 production (126). Moreover, TLR2 signaling on CD4+ T cells exerts a protective action by increasing the population of Mycobacterium tuberculosis Ag-specific T cells during mycobacterial tuberculosis (127). Similarly, TLR2 signaling can also regulate the immune response of the CD8+ T cell. TLR2 agonists can enhance cell survival, proliferation, IFN-γ production, and memory cell formation of CD8+ T cells in response to a suboptimal TCR signal by reducing the threshold for costimulatory signals from APCs (128–130). The TLR2/MyD88-dependent signaling pathway in CD8+ T cells also can increase their survival, clonal expansion, and differentiation into long-lived memory T cells by activating the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)-Akt pathway during vaccinia virus infection (130). Interestingly, MyD88-dependent signaling is also essential for CD4+ T cell-promoted IFN-γ production and hematopoietic progenitor cell expansion during intracellular bacterial infection (131). In addition, MyD88-dependent signaling in the host can protect against acute allogenic graft versus host disease after bone marrow transplantation (132). However, activating the MyD88 signaling pathway in donor CD4+ T cells promotes the survival and differentiation of T cells toward Th1, Tc1, and Th17. It increased the severity of graft versus host disease in a mouse model of allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (133). MyD88-dependent signaling is also reported to promote differentiation and proliferation of CD4+ T cells toward Th17 cells by linking IL-1 and IL-23 signaling and sustaining mTOR signaling (134). Besides TLR2, TLR4 is also expressed on CD4+ T cells, and the TLR4 ligation could enhance both the in vitro cell proliferation and survival of CD4+ T cells (135). However, the activation of TLR4 signaling could affect the phenotype and ability of CD4+ T cells to provoke the intestinal inflammation, through the induction of MAPK phosphatase 3 (MKP-3) to inhibit TCR stimulation-induced activation of ERK1/2 (136). Moreover, LPS can induce the adhesion of human T cells to fibronectin and the up-regulated expression of suppressor of cytokine signaling 3 (SOCS3), which further led to the inhibition of T cell chemotaxis toward the chemokine stromal cell-derived factor 1α (CXCL12) (137, 138). By contrast, CD4+ T cells are pathologic and contribute to an exaggerated immune activation in the mice that is absence of functional Tregs, resulting in the mortality to a nonlethal dose of LPS or Escherichia coli challenge (139). Recently, it was reported that the TLR4 expression on T cells goes down during TCR and mitogenic activation (140). However, the VIPER peptide (VP), an established inhibitor of TLR4 signaling, restores TLR4 expression and regulates the activation of naive T cell, indicating that TLR4 responses might be associated with the acute-stage T cell responses (140). The agonist of TLR9 (CpG-ODNs) was found to promote the release of IL-8 in purified CD8+ T cells (110). Additionally, the expression of TLR7 is increased in the mesenteric lymph node CD4+ and CD8+ T cells after Schistosoma japonicum infection. The TLR7 agonist can enhance the production of IFN-γ in CD8+ T cells from mesenteric lymph node T cells in infected mice (141). Moreover, TLR7/MyD88-dependent signaling activation in CD8+ T cells can promote cellular glycolysis and enhance T cell effector functions (142). TLR3 is constitutively expressed on CD8+ T effector cells. Furthermore, the TLR3 agonist polyinosinic-polycytidylic acid [Poly (I:C)] increases IFN-γ production in Ag-specific CD8+ T cells (143). Poly (I:C) treatment significantly increases the IL-2 and IFN-γ production of chimeric antigen receptor-modified T (CAR T) cells along with improving their lytic action against tumor or cancer cells (144). CAR T cells also show an increased anti-tumor action against refractory or relapsed B cell acute lymphoblastic leukemia upon co-stimulation with TLR2 signaling by introducing the TIR domain of TLR2 into the CAR construct (145). The third-generation anti-CD19 CAR T cells incorporated with the intracellular signaling domains of CD28 and TLR2 are under clinical trial for relapsed or refractory B-cell non-Hodgkin’s lymphoma (146).

La signalisation TLR dans les cellules immunitaires innées régule indirectement la différenciation et la prolifération des lymphocytes T en favorisant la maturation des DC et la production régulatrice de cytokines (118). Étant donné que les cellules T expriment également différents TLR, des études récentes ont révélé que la signalisation médiée par les TLR peut réguler directement les cellules T effectrices et les cellules Treg (119).

CD4+

Les cellules CD4+ jouent un rôle essentiel dans l’initiation et le maintien des réponses immunitaires adaptatives contre le cancer . Les cellules CD4+ sont nécessaires à l’expansion et à la maintenance des cellules T CD8+ mémoire . Les lymphocytes T CD4+ naïfs peuvent exprimer TLR2 après leur stimulation . La signalisation TLR2 peut favoriser la prolifération et la production d'IFNγ dans les cellules Th1 (124). La costimulation du TCR et du TLR2 dans les lymphocytes T CD4+ murins naïfs augmente leur différenciation en cellules Th1 proinflammatoires et la sécrétion de cytokines et de chimiokines . La signalisation TLR2 sur les lymphocytes T CD4+ exerce une action protectrice en augmentant la population de lymphocytes T spécifiques contre le mycobacterium tuberculosis au cours de la tuberculose .

Outre TLR2, TLR4 est également exprimé sur les lymphocytes T CD4+, et la stimulation de TLR4 pourrait améliorer à la fois la prolifération cellulaire in vitro et la survie des lymphocytes T CD4+ . L'activation de la signalisation TLR4 pourrait affecter la réponse immunitaire intestinale via l'induction de MAPK .

De plus, le LPS peut induire l'adhésion des lymphocytes T humains à la fibronectine et l'expression régulée positivement du suppresseur de la signalisation des cytokines 3 (SOCS3), ce qui a en outre conduit à l'inhibition de la chimiotaxie des lymphocytes T envers le facteur 1α dérivé des cellules stromales de chimiokine (CXCL12). ) (137, 138). En revanche, les lymphocytes T CD4+ sont pathologiques et contribuent à une activation immunitaire exagérée chez les souris, à savoir l'absence de Treg fonctionnels, entraînant la mortalité due à une dose non létale de LPS ou de provocation à Escherichia coli (139). Récemment, il a été rapporté que l’expression de TLR4 sur les cellules T diminuait lors de l’activation du TCR et de la mitogène (140). Cependant, le peptide VIPER (VP), un inhibiteur établi de la signalisation TLR4, restaure l'expression de TLR4 et régule l'activation des lymphocytes T naïfs, indiquant que les réponses TLR4 pourraient être associées aux réponses des lymphocytes T au stade aigu (140).

CD8+

De même, la signalisation TLR2 peut également réguler la réponse immunitaire des lymphocytes T CD8+. Les agonistes du TLR2 peuvent améliorer la survie cellulaire, la prolifération, la production d'IFN-γ et la formation de cellules mémoire des lymphocytes T CD8+ en réponse à un signal TCR sous-optimal en réduisant le seuil des signaux de costimulation des cellules présentatrices de l'antigène . La voie de signalisation dépendante de TLR2/MyD88 dans les lymphocytes T CD8+ peut également augmenter leur survie, leur expansion clonale et leur différenciation en lymphocytes T mémoire à longue durée de vie en activant la voie de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)-Akt pendant l'infection par le virus de la vaccine .

L’agoniste de TLR9 (CpG oligodeoxynucleotidC ou pG-ODN) s’est avéré favoriser la libération d’IL-8 dans les cellules T CD8+ purifiées . L’expression de TLR7 est augmentée dans les lymphocytes T CD4+ et CD8+ des ganglions lymphatiques mésentériques après une infection par Schistosoma japonicum. L'agoniste du TLR7 peut améliorer la production d'IFN-γ dans les lymphocytes T CD8+ provenant des lymphocytes T des ganglions lymphatiques mésentériques chez des souris infectées . L’activation de la signalisation dépendante de TLR7/MyD88 dans les lymphocytes T CD8+ peut favoriser la glycolyse cellulaire et améliorer les fonctions effectrices des lymphocytes T .

La régulation des cellules T Reg

Treg cells are critical for maintaining peripheral tolerance, preventing autoimmune diseases, and limiting chronic inflammatory diseases by suppressing host immune responses and inducing self-tolerance (147). CD4⁺ Treg cells are a small subset (5–6%) of the overall CD4⁺ T cell population (121). Foxp3 is a specific marker of CD4⁺ Treg cells in both mice and humans (148–152). In previous studies, the elevated proportion of CD4⁺ CD25⁺ Treg cells in the total CD4⁺ T cell population was observed in several different human cancers, including lung, breast, and ovarian tumors (153–155). We also demonstrated the presence of antigen-specific CD4⁺ Treg cells at tumor sites (152, 156). We showed that Treg cells could suppress the proliferation of naive CD4⁺ T cells and inhibit IL-2 secretion of CD4⁺ effector cells upon activation by tumor-specific antigens (157). In addition, we identified CD8⁺ Treg and γδ-TCR Treg cells in prostate and breast cancer (158, 159). Notably, the CD8⁺ Treg cells expressed Foxp3 molecules, while the γδ-TCR Treg cells did not. Like CD4⁺ Treg cells, both of these CD8⁺ and γδ-TCR Treg cell subtypes have immune suppression ability and inhibit anti-tumor immunity.

To abrogate Treg cell-mediated immune suppression, we sought to identify the TLR ligands that could reverse Treg cell suppressive activity. We found that Poly-G10 oligonucleotides can directly change their suppressive function in the absence of DCs. The TLR8-MyD88 signaling pathway is required to reverse Treg cell function by Poly-G oligonucleotides (158, 160). Moreover, we found that the natural ligands for human TLR8—ssRNA40 and ssRNA33, which are derived from HIV viral sequences (161)—could completely reverse the suppressive function of Treg cells, indicating that activation of the TLR8-dependent signaling pathway is critical for the reversal of Treg-suppressive functions. Besides different subsets of CD4⁺ Treg cells, we found that the CD8⁺ Treg cells and γδ-TCR Treg cells in prostate and breast cancer also express a low level of human TLR8 molecules (158, 159). Interestingly, we demonstrated that Poly-G oligonucleotide treatment could also reverse the suppressive function of CD8⁺ Treg cells and γδ-TCR Treg cells, suggesting that these cells might share the same TLR8/MyD88 signaling pathway-mediated mechanism with previously characterized CD4⁺ Treg cell subsets (158, 159).

Recent studies show that TLR8 stimulation in humans reverses Tregs’ immunosuppressive function and enhances their anti-tumor function by inhibiting glycolysis and glucose uptake (162). CD4⁺ T cells stimulation with TLR8 ligand ssRNA 40 in a co-culture system with ovarian cancer cells (SKOV3) inhibited the glycolysis metabolism and downregulated the percentage of Treg cells (163). Therefore, the TLR8 signaling pathway may regulate Treg by reprogramming the glycolysis metabolism. These findings raise an intriguing possibility that the activation of the TLR8 signaling pathway could block the suppressive function of different subsets of Treg cells to improve the efficacy of cancer immunotherapy.

Since TLR8 is non-functional in mice (164), Poly-G oligonucleotides cannot reverse the suppressive activity of murine Treg cells. However, recent studies showed that other TLR signaling in mice could also mediate the regulation of Treg cells. TLR2-deficient mice showed a reduced number of CD4⁺ CD25⁺ Treg cells (165). Additionally, stimulation of mouse Treg cells with TLR2 ligand Pam3Cys increased its proliferation and temporarily reversed its suppressive function (166, 167). The activation of TLR9 signaling has been reported to inhibit the immunosuppressive function of Treg through direct MyD88-dependent costimulation of effector CD4⁺ T cells (168). However, another study showed that human CD4⁺ CD25⁺ Treg or effector Th1 and Th2 cells did not highly express TLR9 naturally, but 25-dihydroxyvitamin D3 (1α25VitD3)—the active form of Vitamin D—could induce it (169). Stimulation of 1α25VitD3-induced IL-10–secreting Treg with TLR9 agonists showed a decreased IL-10 and IFN-γ production, indicating the reduction of their immunoregulatory function (169). In contrast, stimulation of human Treg cells with the TLR5 ligand flagellin increased rather than reversed their suppressive function (170). The TLR4 ligand LPS was also reported to induce proliferation and enhance the suppressive function of Treg cells (171).

Les cellules Treg sont essentielles au maintien de la tolérance périphérique, à la prévention des maladies auto-immunes et à la limitation des maladies inflammatoires chroniques en supprimant les réponses immunitaires de l'hôte et en induisant l'auto-tolérance . Les cellules Treg CD4+ constituent un petit sous-ensemble (5 à 6 %) de la population globale de cellules T CD4+ . Foxp3 est un marqueur spécifique des cellules Treg CD4+ chez l'homme .

Dans des études antérieures, la proportion élevée de cellules Treg CD4+ CD25+ dans la population totale de cellules T CD4+ a été observée dans plusieurs cancers humains différents, notamment les tumeurs du poumon, du sein et de l’ovaire (153-155). Nous avons également démontré la présence de cellules Treg CD4+ spécifiques de l'antigène au niveau des sites tumoraux (152, 156). Nous avons montré que les cellules Treg pouvaient supprimer la prolifération des cellules T CD4+ naïves et inhiber la sécrétion d'IL-2 des cellules effectrices CD4+ lors de leur activation par des antigènes spécifiques de la tumeur (157). De plus, nous avons identifié des cellules CD8+ Treg et γδ-TCR Treg dans le cancer de la prostate et du sein (158, 159). Notamment, les cellules Treg CD8+ exprimaient les molécules Foxp3, contrairement aux cellules Treg γδ-TCR. Comme les cellules CD4+ Treg, ces deux sous-types de cellules CD8+ et γδ-TCR Treg ont une capacité de suppression immunitaire et inhibent l’immunité anti-tumorale.

Pour abroger la suppression immunitaire médiée par les cellules Treg, nous avons cherché à identifier les ligands du TLR susceptibles d'inverser l'activité suppressive des cellules Treg. Nous avons constaté que les oligonucléotides Poly-G10 peuvent directement modifier leur fonction suppressive en l'absence de CD. La voie de signalisation TLR8-MyD88 est nécessaire pour inverser la fonction des cellules Treg par les oligonucléotides Poly-G (158, 160). De plus, nous avons constaté que les ligands naturels du TLR8 humain – ARNss40 et ARNss33, qui sont dérivés de séquences virales du VIH (161) – pourraient complètement inverser la fonction suppressive des cellules Treg, indiquant que l'activation de la voie de signalisation dépendante de TLR8 est essentielle pour l'inversion des fonctions suppressives de Treg. Outre différents sous-ensembles de cellules Treg CD4+, nous avons constaté que les cellules Treg CD8+ et les cellules Treg γδ-TCR dans le cancer de la prostate et du sein expriment également un faible niveau de molécules TLR8 humaines (158, 159). Fait intéressant, nous avons démontré que le traitement par oligonucléotides Poly-G pourrait également inverser la fonction suppressive des cellules CD8+ Treg et des cellules γδ-TCR Treg, suggérant que ces cellules pourraient partager le même mécanisme médié par la voie de signalisation TLR8/MyD88 avec des sous-ensembles de cellules CD4+ Treg précédemment caractérisés. (158, 159).

Des études récentes montrent que la stimulation du TLR8 chez l’homme inverse la fonction immunosuppressive des Treg et améliore leur fonction antitumorale en inhibant la glycolyse et l’absorption du glucose (162). La stimulation des lymphocytes T CD4+ avec l’ARNss 40 du ligand TLR8 dans un système de co-culture avec des cellules cancéreuses de l’ovaire (SKOV3) a inhibé le métabolisme de la glycolyse et a régulé négativement le pourcentage de cellules Treg (163). Par conséquent, la voie de signalisation TLR8 peut réguler le Treg en reprogrammant le métabolisme de la glycolyse. Ces résultats soulèvent une possibilité intrigante selon laquelle l’activation de la voie de signalisation TLR8 pourrait bloquer la fonction suppressive de différents sous-ensembles de cellules Treg afin d’améliorer l’efficacité de l’immunothérapie anticancéreuse.

Étant donné que TLR8 n'est pas fonctionnel chez la souris (164), les oligonucléotides Poly-G ne peuvent pas inverser l'activité suppressive des cellules Treg murines. Cependant, des études récentes ont montré que d’autres signaux TLR chez la souris pourraient également intervenir dans la régulation des cellules Treg. Les souris déficientes en TLR2 présentaient un nombre réduit de cellules Treg CD4+ CD25+ (165). De plus, la stimulation des cellules Treg de souris avec le ligand TLR2 Pam3Cys a augmenté sa prolifération et inversé temporairement sa fonction suppressive (166, 167). Il a été rapporté que l’activation de la signalisation TLR9 inhibe la fonction immunosuppressive des Treg via une costimulation directe dépendante de MyD88 des lymphocytes T effecteurs CD4+ (168). Cependant, une autre étude a montré que les cellules humaines CD4+ CD25+ Treg ou effectrices Th1 et Th2 n’exprimaient pas naturellement fortement le TLR9, mais que la 25-dihydroxyvitamine D3 (1α25VitD3) – la forme active de la vitamine D – pouvait l’induire (169). La stimulation du Treg sécrétant de l'IL-10 induit par 1α25VitD3 avec des agonistes du TLR9 a montré une diminution de la production d'IL-10 et d'IFN-γ, indiquant la réduction de leur fonction immunorégulatrice (169). En revanche, la stimulation des cellules Treg humaines avec la flagelline du ligand TLR5 a augmenté plutôt qu’inversé leur fonction suppressive (170). Il a également été rapporté que le LPS, ligand TLR4, induisait la prolifération et renforçait la fonction suppressive des cellules Treg (171).

TLR et cancer

Deidier observed that patients infected with syphilis had remission of malignant tumors, revealing the correlation between immune system activation triggered by infection and cancer remission (219). Studies on TLRs involved in cancer have shown that TLR signaling has not only anti-tumor effects but also pro-tumor functions on carcinogenesis, which is dependent on the individual TLR and cancer type (220, 221). TLR stimulation enhances the anti-tumor immune response either through immune cells or directly targeting tumor cells to induce apoptosis. In murine models of hepatocellular carcinoma, TLR2-deficient mice showed a decrease in the expression of IFN-γ, TNF-α, (IL)-1α/β, IL-6, and Cxcl-2, which attenuate p21- and p16/pRb-dependent senescence, leading to the increased proliferation of tumor cells (222). We found that TLR8 ligand treatment suppresses prostate and breast cancer by reversing the function of CD8⁺ Treg cells and γδ-TCR Treg cells (160). Shanshan Qi et al. (223) generated hTLR8 mice by replacing exon 3 of mouse Tlr8 with human TLR8 to analyze the role of TLR8 in tumor progression. They found that the MC38 tumor grew slower in hTLR8 mice compared with naïve mice. hTLR8 mice also exhibit increased IFN-γ and TNF-α positive CD4⁺ T cells and effector T cells (223).

In addition, a synthetic bacterial lipoprotein (a TLR1/TLR2 agonist) was reported to reduce the suppressive function of Foxp3⁺ Treg cells and enhance the cytotoxicity of tumor-specific CTL (224). Combination treatment with the TLR1/2 ligand Pam₃CSK₄ and anti-CTLA4 mAb improved the anti-tumor immunity compared with anti-CTLA4 mAb alone. This study showed that TLR1/2 increased FcgR IV expression in macrophages, which led to Treg cell depletion and augmentation of T cell/Treg ratios within the tumor (225). Besides their anti-tumor effects, TLRs have also shown pro-tumor functions. Stimulation of TLR4 by LPS promoted immunosuppressive cytokine production, resulting in tumor immune evasion in lung cancer cells (226). In breast cancer, a stimulation expressed-TLR4 tumor with LPS promoted cancer cell proliferation via upregulation of IL-8 and IL-6 production (227, 228). Interestingly, TLR6 signaling was recently reported to prevent the inflammation by impacting the composition of microbiota during inflammation-induced colorectal cancer (229). Besides TLRs, MyD88 is also involved in cancer development. MyD88-dependent signaling is reported to control the expression of several key modifier genes of intestinal tumorigenesis and play a crucial role in both spontaneous and carcinogen-induced tumor development (230). Besides, diethylnitrosamine (DEN) administration induced higher serum interleukin-6 (IL-6) production in males than it did in females in DEN-induced hepatocellular carcinoma model. Further study showed that DEN exposure promoted the production of IL-6 in Kupffer cells (KCs) in a MyD88-dependent manner and depletion of MyD88 protected male mice from DEN-induced hepatocarcinogenesis (231). In the activated B-cell-like (ABC) subtype of diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL), MyD88 L265P is reported to contribute to the constitutive NF-κB and JAK kinase signaling, which promotes malignant cell survival in these lymphomas (232). MyD88 L265P somatic mutation is identified as a commonly recurring mutation in patients with Waldenström’s macroglobulinemia (233). 69% of patients with cutaneous diffuse large B cell lymphoma (CBCL) carry MyD88 L265P mutation, which is significantly associated with shorter disease-specific survival (234). In addition, the MyD88/IL1 receptor (IL1R) axis upregulates programmed cell death (PD)-1 expression on tumor-associated macrophages (TAMs) via promoting recruitment of NF-κB to the Pdcd1 promoter, which sustains their immunosuppressive function in melanoma (235). Based on the critical role of TLRs and TLRs-mediated signaling pathways in cancer development, researchers have taken advantage of agonists and antagonists of TLRs to treat some types of cancer (Table 1). Various agonists of TLRs are currently under investigation in clinical trials for cancer treatments (Table 2). Due to the double-edged role of TLRs in tumor biology, it is essential to understand how TLRs manipulate the immune system and tumor cell characteristics, which may provide us with new therapeutic strategies against cancer.

Dans le cancer, la signalisation des TLR a non seulement des effets anti-tumoraux, mais également des fonctions pro-tumorales sur la carcinogenèse . La stimulation du TLR améliore la réponse immunitaire anti-tumorale soit par l'intermédiaire des cellules immunitaires, soit en ciblant directement les cellules tumorales pour induire l'apoptose. Dans les modèles murins de carcinome hépatocellulaire, les souris déficientes en TLR2 conduit à une prolifération accrue des cellules tumorales . Nous avons constaté que le traitement par le ligand TLR8 supprime le cancer de la prostate et du sein en inversant la fonction des cellules Treg CD8⁺ et des cellules Treg γδ-TCR (160). Shanshan Qi et coll. (223) ont généré des souris hTLR8 en remplaçant l'exon 3 du « Tlr8 » de souris par du « TLR8 » humain pour analyser le rôle de TLR8 dans la progression tumorale. Ils ont constaté que la tumeur MC38 se développait plus lentement chez les souris hTLR8 que chez les souris naïves. Les souris hTLR8 présentent également une augmentation des lymphocytes T CD4⁺ positifs pour l'IFN-γ et le TNF-α et des lymphocytes T effecteurs (223).

TLR3 est exprimé de manière constitutive sur les cellules effectrices T CD8+. L'acide polyinosinique-polycytidylique (Poly (I:C)) agoniste de TLR3 augmente la production d'IFN-γ dans les cellules T CD8+ spécifiques de l'Ag . Le traitement Poly (I: C) augmente considérablement la production d'IL-2 et d'IFN-γ des cellules T modifiées par le récepteur d'antigène chimérique (CAR T) tout en améliorant leur action lytique contre les cellules tumorales ou cancéreuses . Les cellules CAR T présentent également une action antitumorale accrue contre la leucémie lymphoblastique aiguë à cellules B réfractaire ou en rechute lors de la co-stimulation avec la signalisation TLR2 en introduisant le domaine TIR de TLR2 dans la construction CAR . Les cellules CAR T anti-CD19 de troisième génération incorporées aux domaines de signalisation intracellulaires de CD28 et TLR2 font l’objet d’essais cliniques pour le lymphome non hodgkinien à cellules B récidivant ou réfractaire .

De plus, il a été rapporté qu'une lipoprotéine bactérienne synthétique (un agoniste de TLR1/TLR2) réduisait la fonction suppressive des cellules Treg Foxp3⁺ et augmentait la cytotoxicité des CTL spécifiques de la tumeur (224). Le traitement combiné avec le ligand TLR1/2 Pam₃CSK₄ et l'AcM anti-CTLA4 a amélioré l'immunité anti-tumorale par rapport à l'AcM anti-CTLA4 seul. Cette étude a montré que TLR1/2 augmentait l’expression du FcgR IV dans les macrophages, ce qui entraînait une déplétion des cellules Treg et une augmentation des ratios cellules T/Treg dans la tumeur (225). Outre leurs effets anti-tumoraux, les TLR ont également montré des fonctions pro-tumorales. La stimulation de TLR4 par le LPS a favorisé la production de cytokines immunosuppressives, entraînant une évasion immunitaire tumorale dans les cellules cancéreuses du poumon (226). Dans le cancer du sein, une tumeur TLR4 exprimée par stimulation avec du LPS a favorisé la prolifération des cellules cancéreuses « via » une régulation positive de la production d'IL-8 et d'IL-6 (227, 228). Il est intéressant de noter qu’il a récemment été rapporté que la signalisation TLR6 prévenait l’inflammation en affectant la composition du microbiote lors du cancer colorectal induit par l’inflammation (229). Outre les TLR, MyD88 est également impliqué dans le développement du cancer. Il a été rapporté que la signalisation dépendante de MyD88 contrôle l'expression de plusieurs gènes modificateurs clés de la tumorigenèse intestinale et joue un rôle crucial dans le développement de tumeurs spontanées et induites par des cancérogènes (230). En outre, l’administration de diéthylnitrosamine (DEN) a induit une production sérique d’interleukine-6 (IL-6) plus élevée chez les hommes que chez les femmes dans le modèle de carcinome hépatocellulaire induit par DEN. Une étude plus approfondie a montré que l'exposition au DEN favorisait la production d'IL-6 dans les cellules de Kupffer (KC) de manière dépendante de MyD88 et l'épuisement des souris mâles protégées par MyD88 contre l'hépatocarcinogenèse induite par le DEN (231). Dans le sous-type activé de type cellules B (ABC) du lymphome diffus à grandes cellules B (DLBCL), MyD88 L265P contribuerait à la signalisation constitutive NF-κB et JAK kinase, qui favorise la survie des cellules malignes dans ces lymphomes (232 ). La mutation somatique MyD88 L265P est identifiée comme une mutation fréquemment récurrente chez les patients atteints de macroglobulinémie de Waldenström (233). 69 % des patients atteints d’un lymphome cutané diffus à grandes cellules B (CBCL) sont porteurs de la mutation MyD88 L265P, qui est significativement associée à une survie spécifique à la maladie plus courte (234). De plus, l'axe du récepteur MyD88/IL1 (IL1R) régule positivement l'expression de la mort cellulaire programmée (PD)-1 sur les macrophages associés aux tumeurs (TAM) « via » la promotion du recrutement de NF-κB vers le promoteur Pdcd1, qui maintient leur action immunosuppressive. fonction dans le mélanome (235). En se basant sur le rôle critique des TLR et des voies de signalisation médiées par les TLR dans le développement du cancer, les chercheurs ont tiré parti des agonistes et des antagonistes des TLR pour traiter certains types de cancer (Tableau 1'). Divers agonistes des TLR font actuellement l'objet d'études dans le cadre d'essais cliniques pour les traitements contre le cancer (Tableau 2). En raison du rôle à double tranchant des TLR dans la biologie des tumeurs, il est essentiel de comprendre comment les TLR manipulent le système immunitaire et les caractéristiques des cellules tumorales, ce qui pourrait nous fournir de nouvelles stratégies thérapeutiques contre le cancer.

Cancer	TLR	Notes
Récepteurs de type Toll dans le cancer.
Cancer de l'oesophage	3,4,7,9	Sur expression de ces TLRs dans ce cancer . TLR9 est corrélé avec une tumeur aggressive
Cancer du poumon	4,5,7,8,9	Expression de ces TLRs est plus importante dans le tissu pulmonaire cancéreux que dans le tissu normal. TLR4 est associé avec un bon pronostic. TLR9 est associé avec un mauvais pronostic.
Mélanome	7,8	Expression augmenté de ces TLRs dans les cellules immunitaires est associée avec une survie plus longue .
Cancer du pancréas	7,8	Expression de ces TLRs est plus importante dans le tissu pancréatique cancéreux que dans le tissu normal .
Cancer du sein	9	Expression basse dans les cancers du sein triple négatif est associé avec une survie plus courte .
Cancer du rein	9	Absencede ce TLR est associée avec une survie plus courte .
Gliome	9	Expression augmente avec le grade du gliome donc avec une survie plus courte .
Cancer de la prostate	9	Faible expression est associé à une survie plus courte chez les patients traités par prostatectomie .

TLR	Agoniste/Antagoniste	Cancer	Effets
TLR1/2	Lipoprotéine bactérienne, Pam3CSK4	Carcinome pulmonaire, leucémie, mélanome	Inhibe la fonction suppressive de Fox3 Treg et améliore la cytotoxicité tumorale des lymphocytes T. Déplétion des Treg dans l'environnement tumoral.
TLR2/TRL4	OM174, Bacille de Calmette-Guérin	Mélanome, cancer de la vessie	Augmentation des NK et augmentation de l'activité des lymphocytes T.Prolonge la survie des patient atteint de cancer de la vessie.
TRL3	Poly I:C, ply-LCLC (hiltonol)
TRL4	MPLA (monophosphoryl lipid A)	Cancer de l'ovaire et du sein
TRL4	TAK-242 (resatorvid),Eritoran	Cancer du sein, cancer colorectal
TRL5	Entolimod
TRL7	Imiquimod
TRL7/8	MEDI9197
TRL7/TRL9	Chloroquine	Carcinome hépatique	Diminue la production de protéine kinase B. Inhibe la prolifération des cellules HuH7.
TRL9	CpG

Maladie auto-immune

Maladie	TLRs	Notes
Récepteurs de type Toll dans les maladies auto-immunes .
Polyarthrite rhumatoïde	TLR2, TRL4, TLR3/7, TLR9	MyD88 est crucial pour la production de métalloprotéinases matricielles , les principaux enzymes impliquées dans la destruction des tissus articulaires . L'expression de TLR2 et TLR4 seraient associées aux niveaux d'IL-12 et d'IL-8 dans le tissu synovial des patients atteints de la polyarthrite rhumatoïde . L’expression de TLR4 sur les lymphocytes T CD8+ est directement corrélée à la gravité de la PR. Les lymphocytes T CD8+ exprimant TLR4 peuvent répondre aux lipopolysaccharides et produire des importantes de molécules cytolytiques et inflammatoires, notamment le TNFα et l’IFNγ .
Athérosclérose	TLR2, TRL4	TLR2 et TLR4 sont également impliqués dans l'athérosclérose associée aux protéines de choc thermique .
Diabète	TLR2	Des études indiquent que TLR2 est fortement associé au diabète .
Lupus érythémateux	TLR7, TLR8, TLR9	Le lupus érythémateux est caractérisé par la présence d’auto-anticorps déclenchés par l' ADN CpG et les auto-antigènes associés à l’ARN simple brin. Dans les endosomes, les auto-antigènes sont détectés par TLR7 et TLR9. TLR7 est essentiel pour aboutir à la sécrétion d'anticorps pathogènes. TLR9 avait une fonction protectrice dans le lupus érythémateux en limitant l’activité stimulante de TLR7 . Des études génétiques ont montré que la variation du nombre de copies de TLR7 est associée au développement de lalupus érythémateux . TLR7 se localise sur le chromosome X et échappe à l'inactivation de X dans les cellules B et les cellules myéloïdes chez les femmes, ce qui entraîne une différence entre les sexes dans l'expression de TLR7 , conduisant à une incidence plus élevée chez les femmes que chez les hommes .
Sclérose en plaques	TLR2, TLR8	L'expression de TLR8 sur les cellules dendritiques plasmocytoïdes chez les patients atteints de [[Sclérose en plaques|sclérose en plaques systémique induit la production de CXCL4, qui à son tour améliore la production d'IFN induite par TLR8 et TLR9 par les cellules dendritiques plasmocytoïdes. CXCL4 et IFN sont les cytokines majeures dans la survenue de la [[Sclérose en plaques|sclérose en plaques .
Myosite	TLR3, TRL4, TLR7, TLR9	TLR4 est exprimé dans les cellules musculaires et est coexprimé avec le CMH de classe I dans les fibres musculaires de patients atteints de myosite. La HMGB1 agit via TLR4 mais pas par la molécule RAGE (receptor for advanced glycation endproducts) pour accélérer la fatigue musculaire et induire l'expression du CMH de classe I in vitro. Afin de se lier et de signaler via TLR4, HMGB1 doit avoir une cystéine 106 réduite et une liaison disulfure entre la cystéine 23 et 45 .

Lymphocyte T gamma delta (γδ)

Les lymphocytes T gamma delta (γδ) sont des lymphocyte T dont les récepteurs sont composés de chaine gamma delta(γδ). Les lymphocytes T γδ humains comprennent trois populations cellulaires prédominantes (Vδ1, Vγ9Vδ2 et Vδ3) basées sur les différences dans la chaîne δ du TCR .

LRRK2

La LRRK2 (Leucine-rich repeat kinase 2) est une protéine codée par le gène de même nom composé de 51 exons sur le chromosome 12. Elle comporte 2527 acides aminés possèdant plusieurs régions impliquées dans les interactions protéine-protéine, notamment un domaine de répétition riche en leucine, un domaine de répétition d'ankyrine et un domaine WD40 et deux domaines ayant une activité catalytique ; un domaine GTPase de la famille des protéines Ras of Complex (ROC) et un domaine kinase de la famille des tyrosine kinase like (TKL) . L'analyse de liaison et le clonage positionnel ont découvert des mutations LRRK2 associées à la maladie de Parkinson à transmission autosomique dominante La LRRK2 est fortement exprimée dans les cellules immunitaires périphériques, en particulier les monocytes . À leur tour, les monocytes eux-mêmes sont de plus en plus impliqués dans la pathogenèse de la maladie de Parkinson, en grande partie par le biais d'une dérégulation potentielle des voies inflammatoires immunitaires innées .

Maladie de Parkinson

En effet, des preuves convergentes suggèrent que les protéines familiales de la maladie de Parkinson pourraient moduler le risque en modifiant les réponses à l’invasion d’agents pathogènes (Sliter et al., 2018 ; Matheoud et al., 2019 ; Shutinoski et al., 2019). Le lien de LRRK2 avec les voies immunitaires inflammatoires innées est encore renforcé par les découvertes selon lesquelles les polymorphismes de LRRK2 augmentent également le risque de développer une maladie inflammatoire de l'intestin (Barrett et al., 2008 ; Franke et al., 2010). Des études fonctionnelles ont également mis en évidence le rôle important de LRRK2 dans l'élimination des agents pathogènes bactériens, tels que Salmonella typhimurium et Mycobacteria (Herbst et Gutierrez, 2019). Cette revue fournira une mise à jour sur le rôle de LRRK2 dans l'immunité innée et sur les manières possibles dont LRRK2 pourrait contribuer à la pathogenèse de la maladie.

CLR

CLRs are a class of transmembrane phagocytic PRRs. They play a role in both the innate immune system and acquired immunity. It recognizes and binds to PAMPs and places pathogens in cytoplasmic vesicles for direct digestion and elimination to control the infection (84). CLRs include three members: Dectin-1, Dectin-2, and Dectin-3 (8). A study indicated that LOX-1 (member of the Dectin-1 subgroup) was a specific marker for human PMN-MDSCs since LOX-1 could not be detected in the neutrophils of healthy donors, whereas LOX-1+ neutrophils (5–15% in cancer patients and 15–50% in tumor tissues) had potent immune suppressive activity and other biochemical characteristics of PMN-MDSCs (85). C. tropicalis facilitates the immunosuppressive function of MDSCs by increasing the expression of iNOS, COX2, and NOX2 and the production of NO and ROS via C-type lectin receptor Dectin-3-dependent pathways. NO produced by MDSCs enhanced aerobic glycolysis. Furthermore, C. tropicalis upregulates the expression of HIF-1α target genes encoding the glycolytic enzymes GLUT1, HK2, PKM2, LDHA, and PDK1 in aerobic glycolysis, which drives colorectal cancer (86). The CLR downstream signaling molecule adapter protein CARD9, which is highly expressed in myeloid cells, was proven to reduce MDSC expansion and the expression of indoleamine 2,3-dioxygenase in MDSCs to slow down the lung cancer progression (87). Fungal-derived polysaccharide β-glucan (a major ligand of Dectin-1) induces the differentiation of M-MDSCs (monocytic MDSCs) into a more mature population with a CD11c+ F4/80+ phenotype and drastically decreases iNOS and ARG-1 production via the dectin-1 pathway in vitro, thereby leading to delayed tumor progression in a mouse Lewis lung cancer model (88). Another study also demonstrated that β-glucan induced subsequent apoptosis in PMN-MDSCs while converting M-MDSCs to potent antigen-presenting cells, which could promote antigen-specific CD4 and CD8 T cell responses (89). Furthermore, recent reports have shown a novel and profound effect of β-glucan in promoting a sustained and enhanced response of myeloid cells to secondary infectious or inflammatory challenges as a representation of trained innate immunity (90, 91). Nevertheless, β-glucan training teaches hematopoietic progenitors toward better control of melanoma and lung cancer progression. Indeed β-glucan stimulation caused transcriptomic and epigenetic rewiring of granulopoiesis toward an antitumor phenotype. This imprinting was carried for a long term in adoptively transferred neutrophils from β-glucan-trained mice to naive recipients and suppressed tumor growth in a ROS-dependent manner, giving us new insight into antitumor immunity regulation through the induction of trained immunity (92).

Les CLR sont une classe de PRR phagocytaires transmembranaires. Ils jouent un rôle à la fois dans le système immunitaire inné et dans l’immunité acquise. Il reconnaît et se lie aux PAMP et place les agents pathogènes dans des vésicules cytoplasmiques pour une digestion et une élimination directes afin de contrôler l'infection . Les CLR comprennent trois membres : Dectin-1, Dectin-2 et Dectin-3 . Une étude a indiqué que LOX-1 (membre du sous-groupe Dectin-1) était un marqueur spécifique des PMN-MDSC humains puisque LOX-1 ne pouvait pas être détecté dans les neutrophiles de donneurs sains, alors que les neutrophiles LOX-1+ (5–15 % chez les patients cancéreux et 15 à 50 % dans les tissus tumoraux) présentaient une puissante activité immunosuppressive et d'autres caractéristiques biochimiques des PMN-MDSC (85). C. tropicalis facilite la fonction immunosuppressive des MDSC en augmentant l'expression d'iNOS, COX2 et NOX2 et la production de NO et de ROS via les voies dépendantes du récepteur de lectine de type C, Dectin-3. Le NO produit par les MDSC améliore la glycolyse aérobie. De plus, C. tropicalis régule positivement l'expression des gènes cibles HIF-1α codant pour les enzymes glycolytiques GLUT1, HK2, PKM2, LDHA et PDK1 dans la glycolyse aérobie, à l'origine du cancer colorectal (86). Il a été prouvé que la protéine adaptatrice de la molécule de signalisation CLR en aval, CARD9, qui est fortement exprimée dans les cellules myéloïdes, réduit l'expansion des MDSC et l'expression de l'indoleamine 2,3-dioxygénase dans les MDSC afin de ralentir la progression du cancer du poumon (87).

Le polysaccharide β-glucane d'origine fongique (un ligand majeur de la Dectin-1) induit la différenciation des M-MDSC (MDSC monocytaires) en une population plus mature avec un phénotype CD11c+ F4/80+ et diminue considérablement la production d'iNOS et d'ARG-1 via la voie de la dectine-1 in vitro, conduisant ainsi à un retard de la progression tumorale dans un modèle murin de cancer du poumon de Lewis (88). Une autre étude a également démontré que le β-glucane induisait l'apoptose ultérieure des PMN-MDSC tout en convertissant les M-MDSC en de puissantes cellules présentatrices d'antigène, ce qui pourrait favoriser les réponses des lymphocytes T CD4 et CD8 spécifiques de l'antigène (89). En outre, des rapports récents ont montré un effet nouveau et profond du β-glucane dans la promotion d'une réponse soutenue et améliorée des cellules myéloïdes à des défis infectieux ou inflammatoires secondaires en tant que représentation d'une immunité innée entraînée (90, 91). Néanmoins, la formation aux β-glucanes enseigne aux progéniteurs hématopoïétiques un meilleur contrôle de la progression du mélanome et du cancer du poumon. En effet, la stimulation des β-glucanes a provoqué un recâblage transcriptomique et épigénétique de la granulopoïèse vers un phénotype antitumoral. Cette empreinte a été portée pendant une longue période dans des neutrophiles transférés de manière adoptive de souris entraînées au β-glucane à des receveurs naïfs et a supprimé la croissance tumorale de manière dépendante des ROS, nous donnant ainsi un nouvel aperçu de la régulation de l'immunité antitumorale grâce à l'induction d'une immunité entraînée (92). .