Rôle de LRP-1 dans la migration et la prolifération des cellules cancéreuses mammaires dans un modèle matriciel 3D

par Cao cuong Le (Le cao cuong)

Projet de thèse en Sciences - STS

Sous la direction de Hamid Morjani et de Stéphane Dedieu.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences, Technologies, Santé , en partenariat avec (MEDYC) Matrice Extra-cellulaire et DYnamique Cellulaire (laboratoire) et de Equipe Protéolyse et Cancer-MEDYC (equipe de recherche) depuis le 01-01-2017 .


  • Résumé

    L'environnement des cellules cancéreuses a une influence majeure sur le développement de la tumeur. En effet, le caractère invasif d'un cancer primitif est déterminé non seulement par le génotype des cellules tumorales, mais aussi par leurs interactions avec l'environnement extracellulaire qui régule les capacités de développement de la tumeur. Le récepteur LRP-1 (Low density lipoprotein receptor-related protein 1) est un récepteur d'endocytose multifonctionnel régulant différentes voies de signalisation intracellulaire. Ses fonctions dans l'endocytose et le catabolisme de divers constituants associés à la matrice extracellulaire (fibronectine, décorine, métalloprotéases, facteurs de croissance…), indiquent un rôle crucial du récepteur dans l'assemblage, le renouvellement et le contrôle de l'organisation du réseau matriciel. Les études concernant son rôle dans la migration, l'invasion et la prolifération des cellules cancéreuses sont en émergence. Des travaux précédents effectués au sein de l'équipe « Protéolyse et Cancer » de l'unité MEDyC ont montré que ce récepteur d'endocytose régule les processus d'adhérence des cellules cancéreuses à la matrice extracellulaire (MEC) afin de favoriser la progression tumorale. Les systèmes de culture conventionnels en deux dimensions ne reflètent pas les conditions in vivo et imposent notamment aux cellules une géométrie et des contraintes non naturelles, ce qui affecte indéniablement leur comportement. L'avantage de cultiver les cellules cancéreuses dans un environnement en 3D est de recréer le plus possible les conditions physiologiques, et de se rapprocher de leur état in vivo. La MEC que nous avons choisie de tester est la matrice de collagène de type I en 3D afin d'être au plus proche des conditions physiologiques. Dans une première partie, afin d'étudier l'effet de la MEC sur la capacité de LRP-1 à réguler la migration tumorale par une approche in vitro, nous avons choisi d'utiliser les cellules MDA-MB231 comme modèle de cellules cancéreuses mammaires. Cette lignée cellulaire très invasive issue d'une tumeur mammaire humaine exprime de manière importante le récepteur LRP-1. Les effets de la MEC de collagène de type I sur la prolifération des cellules MDA-MB231 seront testés en présence ou en absence d'expression du récepteur LRP-1 en utilisant une stratégie d'ARN interférence. Plusieurs paramètres seront étudiés : activité des enzymes protéolytiques par zymographie de gélatine, migration et morphologie cellulaire par vidéomicroscopie, marquage du cytosquelette d'actine avec le peptide Lifeact fusionné à la GFP et étude de l'activité de la famille Rho des petites protéines G. La seconde partie de ce travail consistera à établir des co-cultures in vitro en 3D en utilisant des fibroblastes associés au cancer (CAF pour cancer-associated fibroblast) issus de patientes. En effet, les CAFs constituent la population de cellules la plus abondante présente au cœur des tumeurs, se mélangeant avec les cellules tumorales. Ainsi, ces CAFs, sans être porteurs d'altérations génétiques, sont activés de façon permanente par les cellules tumorales, qui les détournent à leur profit. Des travaux récents ont montré que les CAFs peuvent promouvoir l'invasion cellulaire soit en libérant des facteurs solubles, soit en remodelant la MEC ou par des interactions directes avec la cellule tumorale. Afin de déterminer si les différents rôles que nous avons observés dans le contrôle de la migration des cellules cancéreuses mammaires par LRP-1sont aussi altérés dans ce système de co-cultures en 3D, nous cultiverons les cellules tumorales en présence ou en absence de fibroblastes humains sains et de fibroblastes issus de patientes atteintes de cancer du sein. L'ensemble des résultats de cette étude permettra de confirmer le rôle de LRP-1 dans la transition épithélio-mésenchymateuse des cellules cancéreuses et de démontrer que LRP-1 pourrait constituer un marqueur pronostic potentiel d'agressivité tumorale.

  • Titre traduit

    ROLE OF LRP-1 IN BREAST CANCER CELL MIGRATION AND PROLIFERATION IN THREE-DIMENSIONAL CULTURE SYSTEMS.


  • Résumé

    The environment of cancer cells has a major influence on the development of the tumor. Indeed, the invasiveness of a primary cancer is determined not only by the genotype of the tumor cells, but also by their interactions with the extracellular environment that regulates the tumor's developmental abilities. The LRP-1 (low density lipoprotein receptor-related protein 1) receptor is a multifunctional endocytosis receptor regulating different intracellular signaling pathways. Its functions in the endocytosis and catabolism of various constituents associated with the extracellular matrix (fibronectin, decorin, metalloproteases, growth factors, etc.), indicate a crucial role of the receptor in the assembly, renewal and control of the organization Of the matrix network. Studies on its role in the migration, invasion and proliferation of cancer cells are emerging. Previous work carried out within the MEDyC unit "Proteolysis and Cancer" has shown that this endocytosis receptor regulates the adhesion processes of cancer cells to the extracellular matrix (ECM) in order to promote tumor progression . Conventional two-dimensional culture systems do not reflect the in vivo conditions and in particular impose on the cells an unnatural geometry and stresses, which undeniably affects their behavior. The advantage of growing cancer cells in a 3D environment is to recreate physiological conditions as closely as possible and to get closer to their condition in vivo. The MEC we have chosen to test is the collagen matrix of type I in 3D in order to be as close as possible to the physiological conditions. In a first part, in order to study the effect of ECM on the ability of LRP-1 to regulate tumor migration by an in vitro approach, we chose to use MDA-MB231 cells as a model of mammary cancer cells . This highly invasive cell line from a human mammary tumor expresses the LRP-1 receptor significantly. The effects of type I collagen MEC on MDA-MB231 cell proliferation will be tested in the presence or absence of LRP-1 receptor expression using an interfering RNA strategy. Several parameters will be studied: activity of proteolytic enzymes by gelatin zymography, migration and cellular morphology by videomicroscopy, labeling of the actin cytoskeleton with the Life act peptide fused to GFP and study of the Rho family activity of the small G proteins. The second part of this work will involve establishing in-vitro 3D co-cultures using cancer-associated fibroblasts (CAFs) from patients. Indeed, the CAFs constitute the most abundant cell population present in the heart of the tumors, mixing with the tumor cells. Thus, these CAFs, without being genetically altered, are permanently activated by the tumor cells, which divert them to their benefit. Recent work has shown that CAFs can promote cell invasion either by releasing soluble factors, or by remodeling the ECM or by direct interactions with the tumor cell. In order to determine whether the different roles that we have observed in controlling the migration of mammary cancer cells by LRP-1 are also altered in this 3D co-culture system, we will cultivate tumor cells in the presence or absence of human fibroblasts And fibroblasts from patients with breast cancer. The results of this study will confirm the role of LRP-1 in the epithelial-mesenchymal transition of cancer cells and demonstrate that LRP-1 may be a potential prognostic marker of tumor aggressiveness.