La formation de métastases osseuses est une complication
fréquente au cours du développement de nombreux cancers (sein,
prostate, foie, reins, thyroïde). Les métastases osseuses sont
souvent associées à une dégradation du tissu osseux qui est à
l’origine de douleurs intenses, d’une élévation de la calcémie et
de fractures pathologiques. Ces métastases sont en général très
invalidantes et liées à une très forte morbidité [1].
Dans le cas du cancer du sein, les données cliniques et
expérimentales actuelles indiquent que les cellules tumorales
présentent dans la cavité médullaire produisent un certain nombre
de facteurs - protéine apparentée à la parathormone (PTHrP),
cytokines - qui stimulent l’activité des ostéoclastes dont la
principale fonction est de dégrader l’os. Le tissu osseux étant un
réservoir de facteurs de croissance tels que le transforming growth
factor béta (TGFbéta) et les insulin like growth factors (IGF) [2],
ces facteurs de croissance sont libérés de la matrice osseuse au
cours de la résorption ; ils vont alors stimuler le développement
des cellules tumorales ainsi que la production de PTHrP par ces
cellules, ce qui va amplifier l’activité de résorption des
ostéoclastes. La métastase osseuse est alors le siège d’un cercle
vicieux dans lequel la résorption osseuse et le développement
tumoral s’entretiennent mutuellement [3]. Les traitements actuels
des patients ayant des métastases osseuses, utilisant des
inhibiteurs puissants de la résorption osseuse (bisphosphonates),
permettent de ralentir la progression de la destruction osseuse
mais restent malheureusement inefficaces quant au développement des
cellules tumorales présentes sur le site osseux et à l’évolution
ultime de ces métastases [4]. L’ensemble de ces données indique que
des facteurs endogènes autres que ceux libérés de la matrice
osseuse stimulent la croissance des cellules tumorales sur le site
métastatique.
L’acide lysophosphatidique (LPA) est un lipide biologiquement
actif, présentant une activité de type facteur de croissance in
vitro (stimulation de la prolifération, migration et invasion
cellulaire) [5]. L’implication du LPA dans le processus cancéreux
émerge à l’heure actuelle de certaines études. Cependant, son rôle
est très mal défini [5]. Dans notre étude, nous présentons des
évidences expérimentales démontrant que le LPA, produit par les
plaquettes sanguines, stimule la progression des métastases
osseuses induites par les cellules de cancer du sein [6].
Nous avons montré que l’activité mitogénique du LPA, sur une série
de lignées cellulaires humaines de cancer du sein, était dépendante
de la présence des récepteurs du LPA (LPA1, LPA2 et LPA3). À partir
de la lignée cellulaire humaine MDA-BO2 [7], nous avons établi par
génie génétique des sous-clones stables qui surexpriment le
récepteur LPA1 de façon conditionnelle, grâce au système
d’expression Tet-Off réglé par la tétracycline ou ses analogues (la
doxycycline) qui agissent en tant que répresseurs du système
d’expression. Nous avons observé que la surexpression du récepteur
LPA1 sensibilise de façon spécifique les cellules MDA-BO2 à
l’action mitogénique du LPA in vitro. In vivo, la surexpression de
LPA1 dans ces cellules amplifie la croissance de xénogreffes
sous-cutanées et augmente de façon dramatique la formation des
métastases osseuses chez l’animal, en augmentant la croissance de
la masse tumorale, la prolifération cellulaire et la destruction
osseuse (Figure 1). Ces résultats indiquent que du LPA est produit
in vivo localement dans l’environnement tumoral. Les lignées
cellulaires utilisées dans cette étude ne produisent pas in vitro
naturellement de LPA, ni même l’autotaxine, une enzyme qui permet
la synthèse de LPA en présence de lysophosphatidyl choline [8]. Il
est donc peu vraisemblable que les cellules MDA-BO2 produisent
directement du LPA in vivo. L’origine de ce LPA restait à donc à
déterminer. Nous avons montré qu’un candidat serait les plaquettes
sanguines. En effet, les plaquettes produisent des quantités
importantes de LPA dans l’organisme, lors de l’agrégation
plaquettaire en réponse à une stimulation par la thrombine [9].
L’agrégation des plaquettes sanguines induite par les cellules
tumorales joue un rôle important dans la dissémination métastatique
de nombreux cancers [10]. Nous avons observé que nos lignées
cellulaires de cancer du sein ainsi que des cellules tumorales
ovariennes de hamster (CHO-béta3wt), qui induisent chez l’animal la
formation de métastases osseuses [11], induisent l’agrégation des
plaquettes sanguines et la production de LPA par les plaquettes
activées. Nous avons montré que le LPA d’origine plaquettaire est
actif sur les cellules tumorales en stimulant leur prolifération et
la production des interleukines IL-6 et IL-8, qui sont deux
stimulateurs puissants de la résorption osseuse. Par ailleurs, le
blocage de la libération du LPA plaquettaire chez l’animal, en
utilisant un inhibiteur des fonctions plaquettaires, l’épifibatide
(Integrilin®), inhibe la progression des métastases osseuses
induites par les cellules MDA-BO2 parentales ou surexprimant LPA1,
et réduit également la progression des lésions ostéolytiques chez
des animaux injectés avec les cellules CHO-béta3wt. Nos résultats
permettent de proposer, qu’en plus du cercle vicieux qui s’établit
entre les cellules de cancer du sein et les ostéoclastes, la
métastase osseuse est le siège d’un second cercle vicieux au cours
duquel les cellules tumorales stimulent la production de LPA par
les plaquettes sanguines activées, LPA qui, à son tour, stimule
directement la croissance tumorale et indirectement la résorption
osseuse sous la dépendance des interleukines IL-6 et IL-8 (Figure
2). Ces résultats démontrent pour la première fois que le LPA joue
un rôle important dans un processus cancéreux, au niveau de la
progression des métastases osseuses et suggèrent que le LPA puisse
être considéré comme une cible thérapeutique d’avenir dans le
traitement des patients atteints de métastases osseuses.
Figure 1. Effets de la surexpression du récepteur (LPA1) de
l’acide lysophosphatidique (LPA) dans les cellules MDA-BO2 sur la
formation des métastases osseuses. Les animaux, alimentés avec de
l’eau de boisson complémentée (+) ou non (-) avec de la doxycycline
(Dox), ont été injectés par voie intraveineuse avec les cellules
témoins (MDA-BO2) ou le transfectant (clone nº 3). A. Images
radiographiques représentatives des membres inférieurs des animaux,
30 jours après l’injection des cellules tumorales. En condition de
surexpression de LPA1 (absence de doxycycline), une augmentation
très importante de l’étendue des lésions ostéolytiques (flèches
blanches) est observée chez les animaux injectés avec le
transfectant. B. Images représentatives des coupes histologiques
des métaphyses tibiales des animaux métastatiques colorées avec le
trichrome de Goldner. L’os apparaît en bleu, les cellules de la
moelle osseuse et les cellules tumorales sont colorées en rouge.
L’os trabéculaire a été complètement détruit et remplacé par les
cellules tumorales (T) dans la métaphyse tibiale chez les animaux
surexprimant LPA1 (échelle : 1 mm). C. Marquage immunohistochimique
des tumeurs osseuses à l’aide d’un anticorps dirigé contre
l’antigène nucléaire Ki-67. L’index de prolifération cellulaire
(indiqué dans chaque panneau) correspond au pourcentage de noyaux
exprimant l’antigène Ki-67. Les valeurs correspondent à la moyenne
± DS (déviation standard) de 6 tumeurs indépendantes. * : p <
0,0001 (échelle : 100 µm).
Figure 2. Rôle de l’acide lysophosphatidique (LPA) dans la
progression des métastases osseuses. Les cellules de cancer du sein
produisent différents facteurs (PTHrP, cytokines) qui stimulent la
résorption osseuse dépendante des ostéoclastes. La résorption
osseuse permet la libération de facteurs de croissance piégés dans
la matrice osseuse (IGF, TGFbéta). Certains de ces facteurs vont
stimuler la croissance tumorale et la production de PTHrP par les
cellules tumorales. Cela induit la formation d’un cercle vicieux
illustré par les flèches vertes pointillées [3]. Les cellules
tumorales présentes dans la cavité médullaire induisent également
l’agrégation des plaquettes sanguines et la formation de LPA à
partir des plaquettes activées. Le LPA d’origine plaquettaire va
alors stimuler la croissance tumorale et la production par les
cellules tumorales des interleukines IL-6 et IL-8 qui vont
elles-mêmes amplifier la résorption osseuse dépendante des
ostéoclastes (flèches bleues).
Remerciements
Cette étude a été possible grâce au soutien du Comité de la Loire
de la Ligue Contre le Cancer.
Références
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