Interplay between cancer cells and cancer-associated fibroblasts in tumor invasion and metastasis formation

par Youmna Marie Lyne Atieh

Thèse de doctorat en Biologie Cellulaire

Sous la direction de Danijela Vignjevic.

Soutenue le 04-07-2017

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Compartimentation et dynamique cellulaires / CDC (laboratoire) .

Le président du jury était Fatima Mechta-Grigoriou.

Le jury était composé de Alexandre Boissonas.

Les rapporteurs étaient Johanna Ivaska, Olivier Destaing.

  • Titre traduit

    Rôle des fibroblastes associés au cancer dans l'invasion tumorale


  • Résumé

    Les carcinomes sont des cancers touchant plusieurs organes du corps humain, notamment les seins, le pancréas, les poumons, l'intestin… et sont issus de la transformation de cellules épithéliales en cellules tumorales. Au cours du développement d'une tumeur, les cellules cancéreuses, contrairement aux cellules normales, acquièrent la capacité de se déplacer dans le corps humain, jusqu'à coloniser des organes voisins. Ces colonies sont appelées métastases. Le processus métastatique est responsable de 90% des décès dans le cadre des carcinomes. Ce processus n'est pas dû à l'action isolée des cellules cancéreuses mais est aussi le résultat d'une coopération entre la tumeur et son voisinage – le microenvironnement tumoral – favorisant la survie et la migration des cellules cancéreuses. Les fibroblastes sont une population cellulaire du microenvironnement tumoral. Il a été démontré que les fibroblastes sont activés à proximité des cellules cancéreuses ; on les qualifie de fibroblastes associés au cancer ou CAFs. Dans des tissus de patients, les tumeurs les plus agressives corrèlent avec un enrichissement en fibroblastes et une matrice plus dense. Mon projet de thèse illustre un nouveau mécanisme de coopération entre CAFs et cellules cancéreuses. Cibler l’action des fibroblastes pourrait ralentir la progression tumorale, voire bloquer la formation de métastases.


  • Résumé

    Cancer-associated fibroblasts (CAFs) are the most abundant cells of the tumor stroma. Their capacity to contract the matrix and induce invasion of cancer cells has been well-documented. However, it is not clear if CAFs remodel the matrix by other means (degradation, matrix deposition or stiffening). This project demonstrates that CAFs induce cancer cell invasion through assembly of FN into the matrix. CAFs assembled fibronectin (FN) mainly via integrin α5 but integrin αvβ3 was necessary for initial mechanosensing and fibrillar adhesion formation. In the absence of FN, contractility of the matrix by CAFs is preserved. When degradation is impaired, CAFs retain the capacity to induce invasion in a FN-dependent manner. In all cases, the levels of expression of integrin β3 and the amount of assembled FN was directly proportional to the invasion induced by fibroblast populations. Our results highlight FN assembly and integrin β3 as new hallmarks of CAFs. We also noticed that cancer cells migrate towards CAFs suggesting a possible chemotactic response. Using Dunn’s chemotaxis chamber, we found that cancer cells migrate along a gradient of CAF-conditioned media and a gradient of fibronectin. Finally, orthotopic injections of cancer cells and CAFs in the colon wall of mice revealed that CAFs stimulate metastasis of cancer cells to the liver. In conclusion, our data show that CAFs promote cancer cell invasion by depositing fibronectin that can guide cancer cells favoring metastasis formation.


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