Implication du récepteur de l'inositol 1,4,5-trisphosphate de type 3 (IP3R3) dans les processus migratoires des cellules cancéreuses mammaires humaines

par Alexia Vautrin-Glabik

Thèse de doctorat en Biologie Santé. Physiopathologie humaine

Sous la direction de Halima Ouadid-Ahidouch et de Lise Rodat-Despoix.

Soutenue le 12-12-2017

à Amiens , dans le cadre de École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens) , en partenariat avec Laboratoire de physiologie cellulaire et moléculaire (Amiens) (équipe de recherche) .


  • Résumé

    Le cancer du sein est le cancer féminin le plus fréquent et le plus létal chez la femme dans le monde. Malgré l'amélioration du dépistage dans les phases précoces du développement tumoral, il demeure difficile de traiter les phases tardives lorsque les processus métastatiques sont engagés. Le développement métastatique dépend notamment de l'acquisition de capacités migratoires par les cellules épithéliales impliquant un remodelage du cytosquelette, hautement dépendant de la concentration calcique intracellulaire. Alors que les travaux se sont intéressés à l'implication des canaux ioniques membranaires dans les processus de migration, le rôle des récepteurs à l'inositol 1,4,5-trisphosphate (IP₃Rs) reste peu étudié et donc méconnu. Dans un premier temps nous avons montré une augmentation du niveau d'expression d'IP₃R3 avec le niveau du potentiel migratoire de trois lignées cancéreuses mammaires humaines : MCF-7 (les moins migrantes), MDA-MB-231 et MDA-MB-435s (les plus migrantes). D'autre part, nous montrons que la modulation de l'expression d'IP₃R3 module leurs capacités migratoires: elles sont diminuées par l'inhibition d'IP₃R3, alors qu'elles sont augmentées par la surexpression d'IP₃R3 dans les cellules mammaires peu migrantes. De plus, l'inhibition d'IP₃R3 révèle un signal calcique oscillant, alors que sa surexpression induit un signal calcique maintenu dans ces cellules. Dans un second temps, nous avons mis en évidence une corrélation inverse entre le niveau d'expression d'IP₃R3 et la morphologie arrondie de ces trois lignées cellulaires. En effet, plus la morphologie cellulaire est arrondie, plus l'expression d'IP₃R3 est importante. Par ailleurs, l'inhibition d'IP₃R3 induit un arrondissement des cellules migrantes et une diminution des protrusions membranaires accompagnés d’une diminution de leur adhésion. Ces résultats suggèrent fortement l'implication d'IP₃R3 dans la modulation des acteurs du cytosquelette. En effet, l'inhibition d'IP₃R3 induit une diminution de l'expression de l'ARHGAP18, de l'activité de RhoA et de l'expression de Cdc42. Ces Rho GTPases permettent à leur tour une diminution de la phosphorylation de FAK_⁸⁶¹ et la réorganisation du cytosquelette d'actine et de profiline. Enfin, dans un modèle migratoire, le profil oscillant s'établit dès réalisation d'une blessure et prédomine 3 h après dans les cellules du front de migration alors qu'il se met en place dans les cellules à l'arrière uniquement après 3 h. L'intervalle spatio-temporel de ce signal calcique oscillant reflète une dynamique calcique intracellulaire nécessaire aux processus migratoires et au remodelage du cytosquelette des cellules du cancer du sein. En conclusion, nos résultats révèlent un rôle clé de l'IP₃R3 dans les processus migratoires et dans le remodelage du cytosquelette de profilactine via la voie ARHGAP18/ RhoA/ FAK associé à une modulation du profil calcique intracellulaire


  • Résumé

    Breast cancer is the most common lethal cancer in women in worldwide. In spite of screening improvement in early stages of tumor development, it remains difficult to cure late stages when metastases are begun. Metastatic development depends on migratory capacities acquisition by epithelial cells, involving a cytoskeleton remodeling, highly depending of intracellular calcium concentration. While plasma membrane calcium channels have been highly studied in migration processes, the role of IP₃Rs remains misunderstood. Firstly, we highlighted a correlation between IP₃R3 expression level and migratory potential of three human breast cancer cell lines with different migratory potential. Indeed, the more the migratory profile increases, the more is the expression of IP₃R3. Moreover, IP₃R3 expression modulation regulates their migratory capacities. The migratory capacities decreased when silencing IP₃R3, whereas they increased by overexpressing IP₃R3 in the low migratory breast cancer cell line (MCF-7). Furthermore, IP₃R3 silencing reveals an oscillating calcium profile, while its overexpression induces a sustained calcium profile. Secondly, we demonstrated a reverse correlation between IP₃R3 expression level and rounded shape of these three cell lines. Indeed, the longer the cell has an elongated morphology, the greater the IP₃R3 expression is important. Moreover, IP₃R3 silencing induced a rounded shape of migrating cells and decreased of protrusions and adhesion. Our results suggest IP₃R3 implication in modulation of cytoskeleton actors. Indeed, knockdown of IP₃R3 induced a decrease of ARHGAP18 and Cdc42 expression, RhoA and FAK_⁸⁶¹ activity, and a reorganization of profilactin cytoskeleton. Furthermore, in a migratory model, oscillating profile is revealed at wound realization and predominates 3 h amer in cells of the front wound whereas it sets up in cells of back only amer 3 h. The spatio-temporal gap of this oscillating calcium signal reflects an intracellular calcium dynamic essential to migratory processes and cytoskeleton remodelling in breast cancer. In conclusion, our results reveal a key role of IP₃R3 in migratory processes by profilactin cytoskeleton remodeling through ARHGAP18/ RhoA/ FAK pathway thanks to intracellular calcium profile modulation.


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