ARTICLE
Auteur(s) :, Françoise Boudouresque1,*,
Yolande Berthois1, Pierre-Marie Martin1,3,
Dominique Figarella-Branger4, Oliver
Chinot1,2, L’Houcine Ouafik1
1Laboratoire de cancérologie expérimentale, Inserm
E0359, Faculté de médecine Nord, boulevard Pierre-Dramard, 13916
Marseille Cedex 20
2Unité de neuro-oncologie, CHU Timone, Marseille
3Laboratoire de transfert d’oncologie biologique,
Assistance publique Hôpitaux de Marseille, Faculté de médecine
Nord, Marseille
4Laboratoire de biopathologie nerveuse et musculaire,
EA328, Faculté de médecine Timone, 27 bd Jean-Moulin, 13005
Marseille
Invasivité des gliomes
Les cellules souches du système nerveux central (SNC) sont à
l’origine des cellules précurseurs neuronales et gliales. Ces
précurseurs donnent naissance aux cellules matures du cerveau, à
savoir les neurones, les astrocytes et les oligodendrocytes. Si les
différentes étapes de la différenciation cellulaire du SNC sont
relativement bien décrites au cours de l’ontogenèse, en revanche,
leur implication dans le développement des gliomes n’est pas connue
avec certitude [1]. Les tumeurs cérébrales gliales ont des
caractéristiques hémodynamiques, glycolytiques et ioniques qui les
distinguent du tissu cérébral normal. Ce sont des tumeurs
hétérogènes constituées d’un compartiment tumoral et de cellules
environnantes parmi lesquelles se trouvent des cellules
endothéliales.
Le phénotype malin des gliomes est caractérisé par une forte
invasivité locale qui fait en grande partie le pronostic de ces
tumeurs. Ce caractère invasif est reflété par les données
neuroradiologiques. Ce mécanisme invasif emprunte par ailleurs des
voies anatomiques préférentielles le long des fibres blanches, en
particulier via le corps calleux, suggérant une permissivité
variable du stroma vis-à-vis du processus tumoral. Cette
infiltration tumorale gliale explique qu’il n’existe pas, en
neuro-oncologie, d’acte chirurgical à visée curatrice comme cela
est connu dans d’autres organes.
Ces données soulignent donc l’intérêt que doit susciter l’étude
des mécanismes biologiques et moléculaires impliqués dans
l’invasion gliale. Les travaux portant sur ce sujet sont récents et
bénéficient des progrès faits dans la connaissance des mécanismes
protéolytiques de l’adhésion intracellulaire (cellule
tumorale-cellule endothéliale ou cellule tumorale-membrane basale)
et de migration cellulaire influencée par des facteurs
chimiotactiques. De plus, des éléments communs aux phénomènes
d’invasion et de néo-angiogenèse ont été décrits. L’invasion
tumorale d’un tissu hôte suppose la rupture de deux barrières
physiologiques, la membrane basale et le stroma. Les protéases,
impliquées dans certains phénomènes physiologiques de
remodelage-réparation tissulaire, semblent exercer un rôle clé dans
le phénomène d’invasion tumorale. Parmi celles-ci, on distingue les
activateurs du plasminogène (PA), de type tissulaire (tPA) ou
urokinase (uPA), les cathepsines (B, D, L) et les métalloprotéases.
Mettant en jeu une cascade d’activations analogue à celle observée
dans la fibrinolyse, ces protéases exercent leur activité de façon
plus ou moins spécifique sur les différents composants de la
membrane basale et de la matrice extracellulaire. L’activité
protéolytique in fine résulte de nombreux mécanismes de
régulation/dysrégulation : activation irréversible d’une
pro-enzyme, sécrétée sous forme latente, liaison de la forme active
à un récepteur membranaire, inhibition par un ou plusieurs
inhibiteurs spécifiques, modulation de ces étapes par les facteurs
de croissance et les cytokines.
Dans les gliomes malins, les données plaident en faveur du rôle
clé qu’exercent ces protéases dans le phénomène invasif. Cependant,
des études doivent être développées afin de mieux cerner les
mécanismes communs à la néo-angiogenèse, de mieux évaluer la valeur
pronostique des facteurs biologiques mis en jeu et, de ce fait, de
dégager des cibles thérapeutiques potentiellement innovantes.
En effet, les glioblastomes sont des tumeurs très vascularisées
dans lesquelles le concept établi par Folkman [2] d’une relation
étroite entre croissance tumorale et néo-angiogenèse s’est vérifié.
Ces tumeurs, qui présentent un index mitotique élevé, sont
également caractérisées par la présence de foyers nécrotiques qui
correspondent à des régions souffrant d’hypoxie. Les observations
histologiques font de la nécrose un caractère discriminant
caractéristique des glioblastomes.
De nombreux éléments régulent le développement des cellules
gliales mais aussi leur prolifération. Parmi les facteurs de
régulation, les peptides bioactifs présentent un intérêt
particulier en tant qu’hormones et transmetteurs dans le système
endocrine et nerveux, mais aussi comme facteurs trophiques agissant
sur la prolifération cellulaire et la maturation. Plusieurs études
ont démontré une augmentation des taux d’expression des peptides
bioactifs dans une variété de tumeurs. La mise en évidence d’une
stimulation de la prolifération de cellules endothéliales in vitro
sous l’influence de cellules gliales tumorales suggère que ces
dernières sécrètent des facteurs de croissance et d’angiogenèse. De
fait, la néovascularisation caractérise particulièrement les
gliomes malins par rapport aux gliomes de grade II et se révèle en
neuroradiologie (artériographie, prise de contraste en résonance
magnétique nucléaire) et sur examen histopathologique avec la
présence d’une prolifération endothélio-capillaire.
Il est courant d’observer une discordance de la prolifération
cellulaire des gliomes si on compare la prolifération des cellules
in vitro dans un milieu appauvri en sérum ou en facteurs de
croissance avec la croissance des tumeurs in situ. Cette
observation suppose que les cellules gliales tumorales dépendent de
facteurs paracrines indispensables à leur prolifération. Le
mécanisme majeur qui contrôle la croissance des gliomes n’est pas
le fait d’un seul facteur ou d’un seul type cellulaire : il
est plutôt le résultat d’interactions réciproques entre les
cellules tumorales elles-mêmes et les cellules du
micro-environnement. Trois types cellulaires sont présents dans les
gliomes : les cellules tumorales, les cellules normales
(astrocytes) et les cellules endothéliales. On peut raisonnablement
penser qu’il existe des interactions réciproques entre ces trois
types cellulaires. Dans ce contexte, l’adrénomédulline serait un
des maillons impliqués dans ces communications
intercellulaires.
Angiogenèse
Mécanismes généraux
La formation de nouveaux vaisseaux sanguins est essentielle pour
assurer le transport de l’oxygène, des éléments nutritifs et des
déchets dans l’organisme. Dans l’embryon, le cœur et les vaisseaux
constituent le premier système fonctionnel. Chez l’adulte, la
formation de nouveaux vaisseaux sanguins se produit dans des
situations physiologiques. Elle est stimulée dans de nombreuses
situations pathologiques, notamment dans les tumeurs. La formation
des vaisseaux sanguins est un processus qui met en œuvre plusieurs
types cellulaires : les cellules endothéliales, qui tapissent
la paroi des vaisseaux, les péricytes, qui stabilisent ces parois,
et des cellules circulantes (cellules inflammatoires ou précurseurs
des cellules endothéliales). Par ailleurs, l’architecture de
l’arbre vasculaire est contrôlée et stabilisée par le flux sanguin,
mais aussi par les interactions qui s’établissent entre les
cellules endothéliales, les péricytes, les cellules musculaires
lisses et la matrice extracellulaire.
Les études au cours du développement embryonnaire ont mis en
évidence deux mécanismes différents qui président à la formation
des vaisseaux sanguins [2, 3] : la vasculogenèse, qui consiste
en la différenciation in situ des précurseurs des cellules
endothéliales et en leur association pour former les vaisseaux
sanguins, et l’angiogenèse, qui correspond au développement de
l’arbre vasculaire à partir de vaisseaux préexistants
(sprouting).
On observe classiquement deux phases dans le processus
d’angiogenèse, au cours desquelles plusieurs étapes sont
nécessaires et correspondent à une cascade d’événements
interconnectés mais régulés différemment. La première phase est une
phase d’induction qui implique la destruction de la membrane basale
entourant les vaisseaux préexistants. Les cellules endothéliales
s’allongent, prolifèrent et migrent dans les espaces de la membrane
basale, formant ainsi des extensions qui envahissent la matrice.
Cette phase est suivie d’une phase de maturation au cours de
laquelle des cellules périvasculaires (péricytes) sont recrutées,
aboutissant à la stabilisation des nouveaux capillaires et à
l’élaboration d’une nouvelle membrane basale [3]. Si la phase
d’induction mettant en jeu des facteurs de croissance n’est pas
suivie d’une phase de maturation, les cellules endothéliales
stimulées enclenchent le programme d’apoptose.
Si la formation de nouveaux vaisseaux, et plus particulièrement
de vaisseaux intratumoraux, est une étape qui dépend de façon
cruciale de la capacité qu’ont les cellules endothéliales de migrer
au travers de la matrice extracellulaire, en revanche, la stabilité
de ces vaisseaux dépend des cellules endothéliales intraluminales
quiescentes.
Facteurs de régulation
Dans la plupart des tissus adultes, les cellules endothéliales sont
normalement quiescentes. Ce sont des facteurs angiogéniques
sécrétés par les cellules en hypoxie et libérés dans la matrice par
les cellules inflammatoires recrutées au site angiogénique qui
fournissent aux cellules endothéliales le signal qui les sort de la
quiescence. Ils déclenchent les premières étapes de la formation
des vaisseaux sanguins en modifiant les jonctions entre les
cellules endothéliales et les contacts entre cellules et matrice
extracellulaire. Un remodelage de cette matrice va permettre le
déplacement des cellules endothéliales vers le stimulus
angiogénique.
La dégradation et le remodelage de la matrice extracellulaire
sont essentiels aux premiers stades de l’angiogenèse. La matrice
extracellulaire se présente comme une mince couche limitant
entièrement les structures épithéliales et vasculaires, formant
ainsi une frontière avec le tissu conjonctif. Parmi les facteurs
impliqués dans les phénomènes d’invasion et de néo-angiogenèse, les
protéases semblent exercer un rôle clé. On distingue plusieurs
familles de protéases, dont les principales sont la plasmine, les
activateurs du plasminogène (uPA, tPA), les cathepsines et les
métalloprotéases (MMP). Ces protéases exercent leur activité de
façon plus ou moins spécifique sur les différents composants de la
membrane basale et de la matrice extracellulaire par
l’intermédiaire de récepteurs spécifiques localisant l’activité
protéolytique. Les protéases, activateurs du plasminogène de type
urokinase (uPA) et métalloprotéases, sont sécrétées par les
cellules tumorales. Leur expression élevée dans les gliomes a pu
être localisée par hybridation in situ dans les cellules tumorales,
en particulier à proximité des foyers de néo-angiogenèse et de
nécrose tumorale. De fait, il semble donc que les cellules
endothéliales utilisent pour leur migration des protéases
synthétisées par les cellules tumorales et/ou stockées dans la
matrice extracellulaire, régulées positivement par des facteurs de
croissance.
Le mouvement des cellules endothéliales est soumis à l’influence
de facteurs chimiotactiques ou attirants exerçant leur contrôle
soit à distance, soit localement. Au cours des étapes de
l’angiogenèse, la perméabilité et la mobilité des cellules
endothéliales augmentent. Certaines molécules d’adhésion, qui sont
responsables de l’étanchéité des vaisseaux sanguins, ont été
identifiées : il s’agit notamment de la VE-cadhérine et de
PECAM1 — qui participent spécifiquement aux contacts entre les
cellules endothéliales — et des intégrines (αVβ3,
αVβ5) qui sont, à la surface des cellules endothéliales,
les récepteurs pour les protéines de la matrice
extracellulaire.
Si, pendant longtemps, on pensait que les molécules d’adhésion
n’avaient qu’un rôle d’attachement des cellules, il est aujourd’hui
prouvé qu’elles exercent des activités dans les événements de la
signalisation intracellulaire [4].
Dans les gliomes, ces molécules interviennent essentiellement
dans l’invasion du parenchyme cérébral mais également dans la
prolifération tumorale, par activation de certains gènes, ou encore
dans les phénomènes de réponse immunitaire. Certaines molécules
d’adhésion ou isoformes sont caractéristiques des gliomes
malins.
Mécanismes dans les glioblastomes
D’un point de vue macroscopique, la vascularisation tumorale
présente deux types d’organisation :
- – vascularisation périphérique associée à des vaisseaux
qui pénètrent à l’intérieur de la tumeur ;
- – vascularisation centrale de type hilaire constitutée
de vaisseaux de type sinusoïde.
À l’inverse de ce qui est observé dans les tissus sains, le réseau
microvasculaire tumoral présente un aspect désordonné, voire
chaotique, inhérent au processus tumoral et non à la
néo-angiogenèse. Le plus souvent, ce réseau forme une enveloppe
périphérique avec des caractéristiques morphologiques et
physiologiques différentes de celles observées dans les tissus
sains. Les vaisseaux sont dilatés et présentent de nombreuses
tortuosités, on trouve des zones de compression vasculaire et il
n’existe pas de hiérarchisation nette des vaisseaux. Par ailleurs,
plusieurs études ont démontré que les caractéristiques anatomiques
des réseaux vasculaires tumoraux dépendent du type de tumeur. Les
structures et les fonctions des cellules endothéliales sont
différentes selon les organes. Il est donc effectivement
vraisemblable que les mécanismes moléculaires qui contrôlent la
formation des vaisseaux auront des spécificités tissulaires.
Dans les gliomes de bas grade, la microcirculation tumorale est
essentiellement composée de vaisseaux cérébraux préexistants alors
que, dans les tumeurs malignes gliales, gliomes anaplasiques et
glioblastomes, on assiste à un réarrangement de l’architecture
vasculaire.
La capacité des tumeurs à élaborer de nouveaux vaisseaux est une
étape essentielle à la progression tumorale. Un mécanisme
important, dans le contrôle de ce processus, est la production de
facteurs diffusibles qui activent directement la migration et la
prolifération des cellules endothéliales. De nombreux facteurs
angiogéniques ont été identifiés, isolés et caractérisés, parmi
lesquels des cytokines et des facteurs de croissance dont les plus
importants sont la famille VEGF, FGF et les angiopoïétines [3]. À
l’état normal, les cellules endothéliales sont normalement
quiescentes et l’action des facteurs angiogéniques est
contrebalancée par celle de facteurs anti-angiogéniques. Ce serait
le déséquilibre de la balance entre les facteurs angiogéniques et
anti-angiogéniques qui favoriserait le développement de
l’angiogenèse tumorale [5].
L’origine de ces facteurs de croissance est habituellement
locale : les cellules tumorales, notamment sous l’influence de
l’hypoxie, sont capables de les synthétiser et de les sécréter. Les
cellules endothéliales, au voisinage des foyers tumoraux, expriment
les récepteurs de ces facteurs de croissance. La stimulation de ces
récepteurs entraîne la reprise de la prolifération cellulaire et
l’acquisition de propriétés nouvelles facilitant la migration
cellulaire.
Dans les gliomes, une expression élevée de FGF basique a été
établie dans les cellules tumorales et dans la membrane basale des
cellules endothéliales des zones de prolifération
endothélio-capillaire, suggérant un rôle dans la néo-angiogenèse
tumorale. Dans les astrocytomes, l’expression du VEGF est reliée au
grade histologique [6]. Des études par hybridation in situ et
analyses histologiques montrent une augmentation de l’expression du
VEGF dans les gliomes malins avec une localisation préférentielle
dans une population de cellules palissadiques, adjacente aux zones
de nécrose et à proximité des capillaires, et régulée
principalement par l’hypoxie. La forte expression du VEGF dans les
cellules palissadiques pourrait expliquer la prolifération des
cellules endothéliales dans les foyers nécrotiques caractéristiques
des glioblastomes [7].
Chacune des étapes de l’activation des cellules endothéliales
est susceptible d’offrir un créneau pour inhiber l’angiogenèse [8,
9]. Au cours de ces dernières années, certaines études ont montré
l’efficacité de molécules comme agents anti-angiogéniques pour le
traitement de nombreuses pathologies (cancers, pathologies
ischémiques, rétinopathie diabétique). C’est pourquoi la modulation
thérapeutique de l’angiogenèse a suscité et suscite encore beaucoup
d’espoir. Compte tenu de l’importance de la néovascularisation dans
les gliomes malins, la recherche de molécules spécifiques de cette
vascularisation semble un challenge important. Plusieurs stratégies
ont été développées ciblant les cellules endothéliales
(immunotoxines, peptides proapoptotiques), les facteurs
angiogéniques [10, 11] ou leur récepteur [12].
Neuropeptides et angiogenèse
La voie de régulation de l’angiogenèse impliquant les neuropeptides
a été peu explorée. Ces neuropeptides, produits par les cellules
tumorales elles-mêmes, présentent des effets angiogéniques qui
peuvent être associés ou non à des effets prolifératifs.
En effet, depuis la mise en évidence de la bombésine dans le
cancer du poumon à petites cellules [13], plusieurs études ont
démontré une augmentation de l’expression des peptides bioactifs
dans une variété de tumeurs [14-16]. Dans leur majorité, ces
peptides exercent des effets sur la prolifération cellulaire à
l’état physiologique et physiopathologique [17] selon le mode
autocrine/paracrine. C’est le cas par exemple de la bombésine [15],
du vasoactive instestinal peptide (VIP) [18], du PACAP et de la
gastrine et aussi du neuropeptide Y (NPY) [19] et des peptides
appartenant à la famille du CGRP, parmi lesquels l’adrénomédulline.
Par la suite, il a été mis en évidence une expression de
l’adrénomédulline dans plusieurs lignées cellulaires tumorales
humaines telles les lignées prostatiques hormono-indépendantes
DU145 [20, 21], les cellules tumorales du plexus choroïde [22] et
les glioblastomes [23]. L’ARNm de l’adrénomédulline a été mis en
évidence dans des tumeurs non hypophysaires sécrétant de l’ACTH
[24]. Dans la lignée 3T3, l’adrénomédulline augmente la synthèse
d’ADN de manière dose-dépendante [25], suggérant un effet sur la
croissance tumorale. L’induction de son gène par le tamoxifène dans
les cellules stromales de l’endomètre suppose qu’elle exerce un
rôle dans la croissance et la vascularisation [26].
L’adrénomédulline peut être un facteur d’adaptation pour les
tumeurs en augmentant le flux sanguin dans la tumeur à travers ses
fonctions [27, 28]. De ce fait, l’inhibition de sa synthèse et de
sa sécrétion pourrait bloquer la prolifération et la
néovascularisation tumorale et ainsi empêcher la progression
tumorale.
Expression de l’adrénomédulline associée au glioblastome
Structure et fonctions
L’adrénomédulline est un peptide vasoactif récemment isolé par
Kitamura en 1993 à partir de phéochromocytomes humains [27]. Il
appartient à la famille des peptides apparentés à la calcitonine,
parmi lesquels on trouve la calcitonine, l’amyline et le CGRP
(calcitonin gene related peptide). L’adrénomédulline est un peptide
de 52 acides aminés avec un pont disulfure qui forme un anneau de 6
résidus d’acides aminés et une tyrosine amidée en position
C-terminale. Le gène de l’adrénomédulline humaine, situé dans le
chromosome 11, est constitué de 4 exons et de 3 introns [29]. La
composition en acides aminés est hautement conservée entre les
espèces : l’adrénomédulline de rat, constituée de 50 acides
aminés, ne diffère de la forme humaine que par 6 acides aminés. Le
précurseur de l’adrénomédulline humaine (prépro-adrénomédulline),
constitué de 185 acides aminés, génère un peptide de 164 acides
aminés (pro-adrénomédulline) par scission du peptide signal. Après
clivage par des endoprotéases, deux peptides vasoactifs sont
libérés : le N-terminal pro-adrénomédulline 20 peptides ou
PAMP dans la portion N-terminale et l’adrénomédulline [29]. Ces
deux peptides, qui présentent un résidu glycine en position
C-terminale, sont amidés sous l’action de la peptidyl glycine
α-amidating monooxygenase (PAM) [30].
Une certaine confusion a régné quant à la nature exacte du
récepteur de l’adrénomédulline. À l’origine de cette confusion,
l’homologie de l’adrénomédulline avec le CGRP et son appartenance à
la famille des peptides calcitonine-CGRP-amyline. En 1998,
McLatchie et al. ont mis en évidence une famille de protéines dont
l’association avec le calcitonin receptor like receptor (CRLR) va
déterminer le type de récepteur (CGRP, adrénomédulline, amyline)
[31]. Ils ont, par la suite, caractérisé ces différents récepteurs.
Le rôle fondamental des protéines RAMP dans la spécialisation du
récepteur pour chacun des neuropeptides (CGRP, adrénomédulline,
amyline) a été démontré par des expériences de transfection à
l’aide de constructions chimères [32]. Depuis, d’autres protéines
ont été mises en évidence comme la CRP (receptor component protein)
servant de relais entre le complexe ligand-CRLR-RAMP et les voies
de signalisation intracellulaires [33]. Le récepteur CRLR est une
protéine de 7 domaines transmembranaires, alors que les protéines
RAMP sont constituées d’un seul domaine transmembranaire, d’une
extrémité C-terminale cytoplasmique courte et d’une extrémité
N-terminale extracellulaire relativement longue jouant un rôle
important dans la spécialisation et la fonctionnalité du récepteur
(CGRP versus adrénomédulline) [34]. Les protéines RAMP jouent un
rôle dans la détermination du récepteur pour les neuropeptides de
la famille calcitonine-CGRP-adrénomédulline-amyline, mais également
dans le transport du CRLR à la surface cellulaire [35]. Ainsi, la
nature des protéines RAMP présentes dans un type cellulaire et les
interactions protéiques qui s’établissent entre les différents
partenaires (CRLR, RAMP1, RAMP2, RAMP3) représentent un nouveau
mécanisme permettant aux cellules de répondre spécifiquement à des
neuropeptides apparentés.
Chez les mammifères, l’adrénomédulline est largement distribuée
dans de nombreux tissus parmi lesquels la moelle épinière, les
glandes surrénales, le rein, le poumon, le cœur, l’hypophyse, le
thalamus et l’hypothalamus [36-38]. Plusieurs études ont montré que
des sites de liaison de l’adrénomédulline sont présents dans les
cellules de la plupart des tissus [39].
Si la distribution tissulaire de ce facteur est ubiquitaire, une
forte expression est cependant observée dans le système
cardiovasculaire, le rein, le poumon et la glande surrénale [40].
Les concentrations plasmatiques d’adrénomédulline sont augmentées
dans certaines pathologies comme l’hypertension artérielle,
l’insuffisance rénale [29, 40], suggérant qu’elle joue un rôle dans
la régulation de la pression artérielle et de l’équilibre
hydroélectrique.
Les modifications de l’expression du gène de l’adrénomédulline
ont été étudiées dans différentes conditions physiologiques et
pharmacologiques, in vivo et in vitro [41, 42]. Parmi les
activateurs de l’expression de l’adrénomédulline, les mieux
caractérisés ont été les cytokines et les facteurs de croissance.
Des études in vitro sur les cellules endothéliales et les cellules
musculaires lisses de vaisseaux ont montré que des molécules de la
famille des cytokines, comme le tumor necrosis factor (TNFα) et
l’interleukine 1 (IL1), stimulent la production et la libération
d’adrénomédulline [43, 44]. Plusieurs études montrent une
augmentation de la synthèse d’adrénomédulline par l’hypoxie [45,
46]. Cette régulation ferait intervenir, entre autres, le facteur
HIF1 [47].
L’adrénomédulline exerce de multiples actions physiologiques et
s’est avérée être un peptide vaso-relaxant efficace et durable.
Plusieurs études réalisées chez l’homme montrent qu’elle est un
agent vasodilatateur avec des effets différents sur la fréquence
cardiaque et la diurèse selon la dose administrée et selon son mode
d’administration [48-50]. Au niveau des cellules vasculaires des
fibres musculaires lisses, l’adrénomédulline est un agent
stimulateur de la prolifération lorsque les cellules sont
maintenues quiescentes [51] ou, à l’inverse, un inhibiteur de la
prolifération et de la migration de ces mêmes cellules lorsqu’elles
sont activées [52].
Les taux plasmatiques d’adrénomédulline sont élevés dans
diverses pathologies comme l’hypertension artérielle, l’infarctus
aigu du myocarde, l’insuffisance cardiaque, l’insuffisance rénale,
le diabète, mais aussi les chocs septiques et certaines pathologies
cancéreuses [53, 54]. L’adrénomédulline est un peptide vasoactif
récemment caractérisé qui agit localement comme une hormone
autocrine/paracrine et possède des effets vasodilatateurs et
natriurétiques ainsi que des effets angiogéniques.
Rôle dans les glioblastomes
Depuis la découverte du peptide en 1993, certaines études ont
montré l’expression de l’adrénomédulline dans plusieurs lignées
cellulaires tumorales parmi lesquelles on trouve des lignées
cérébrales [55], dont les lignées gliales T98G et A172 [20, 23]. Un
travail plus récent [56] a mis en évidence une forte expression de
l’ARNm de l’adrénomédulline dans des lignées humaines issues de
glioblastomes conjointement à la présence du peptide
adrénomédulline immunoréactif. Dans la même étude, la mesure de
l’expression de l’adrénomédulline par hybridation in situ et la
quantification par PCR quantitative en temps réel montrent une
forte expression de l’adrénomédulline restreinte aux formes les
plus agressives de gliomes, à savoir les glioblastomes, alors
qu’elle est à peine détectable dans les oligodendrogliomes
anaplasiques et qu’aucune expression n’a été trouvée dans les
oligodendrogliomes de bas grade [56]. Récemment, Lal et al. [57]
ont montré une augmentation de son expression (11 fois) dans une
série de 5 glioblastomes primaires. Des données similaires ont été
retrouvées par Takahashi et al. [23] sur 5 patients analysés. La
corrélation entre l’expression de l’adrénomédulline et le grade de
malignité soutient donc l’hypothèse selon laquelle
l’adrénomédulline participerait à la progression des tumeurs
gliales via les récepteurs CRLR/RAMP2 et CRLR/RAMP3, dont
l’expression et la fonctionnalité ont été mises en évidence [56].
La liaison de l’adrénomédulline à son récepteur a été également
démontrée dans de nombreux types cellulaires et tissus humains [39,
58]. Sa présence simultanée avec son récepteur suggère fortement
l’existence d’une boucle autocrine/paracrine dans les cellules
gliales tumorales. Cette hypothèse s’est vérifiée après traitement
des cellules avec l’adrénomédulline, même si l’augmentation de la
prolifération cellulaire reste modeste (15 à 20 %). En
revanche, le traitement des cellules par un anticorps
anti-adrénomédulline, qui neutralise l’adrénomédulline endogène,
inhibe la prolifération cellulaire de 33 à 40 %, démontrant
que l’adrénomédulline fonctionne comme un facteur de croissance
autocrine/paracrine contrôlant la croissance des cellules gliales.
L’ensemble de ces caractéristiques, ainsi que les tests de liaison
de l’adrénomédulline sur son récepteur, indiquent clairement
l’existence d’un mécanisme impliquant une boucle autocrine, comme
cela a été décrit pour d’autres peptides [59–61]( (figure 1) ). L’effet
partiel observé in vivo lors du traitement par l’anticorps
anti-adrénomédulline peut s’expliquer par la mise en jeu de
facteurs de croissance additionnels produits par les cellules
tumorales, tels que les fibroblast growth factors (FGF),
l’epidermal growth factor (EGF), le platelet derived growth factor
(PDGF) et le transforming growth factor (TGF) [61, 62]. Le rôle
fonctionnel de l’adrénomédulline dans les glioblastomes est appuyé
par le travail de Moody et al. [63], qui montre que l’utilisation
d’un anticorps monoclonal G6, neutralisant l’adrénomédulline,
inhibe de façon significative la prolifération des cellules de la
lignée gliale murine C6 in vitro. Au même titre, un anticorps
monoclonal anti-adrénomédulline neutralisant inhibe la croissance
in vitro des lignées cellulaires humaines H157 (adénosquames), H720
(poumon carcinoïde), MCF7 (adénocarcinome mammaire) et OVCAR3
(adénocarcinome ovarien) [20].
Dans le modèle tumoral de souris xénogreffées, après injection
sous-cutanée de lignées cellulaires, l’administration intratumorale
de l’anticorps anti-adrénomédulline induit une inhibition de la
croissance tumorale de 70 % après 24 jours de traitement
et une disparition quasi totale de la tumeur après 7 semaines
de traitement, s’accompagnant d’une augmentation significative de
la survie. À l’arrêt du traitement, aucune reprise de la croissance
tumorale n’est apparue et ce pendant 70 jours [56]. En
complément des résultats obtenus in vitro, l’effet majeur observé
in vivo laisse penser que, outre une action sur la prolifération
des cellules tumorales, le traitement avec l’anticorps
anti-adrénomédulline perturbe aussi un mécanisme fondamental
indispensable au développement tumoral. Les glioblastomes sont des
tumeurs très vascularisées dans lesquelles une relation étroite
entre croissance tumorale et néo-angiogenèse s’est vérifiée. Des
preuves de l’effet de l’adrénomédulline sur la vascularisation
tumorale ont été apportées par l’étude immunocytochimique avec un
anticorps anti-facteur VIII spécifique des cellules endothéliales.
L’immunomarquage du facteur VIII dans les tumeurs traitées avec
l’anticorps anti-adrénomédulline montre que les structures
vasculaires sont profondément modifiées (( figure 2 )). En effet, une
désorganisation, voire une déstabilisation, de l’architecture
vasculaire se traduit par une diminution de la taille des
vaisseaux. De façon intéressante, on n’observe pas de modification
significative du nombre de cellules endothéliales, alors que
l’index de prolifération cellulaire (KI67) diminue et que, à
l’inverse, l’index apoptotique augmente [56].
Régulation par l’hypoxie
Les données histologiques et les classifications histopronostiques
définissent les glioblastomes comme des tumeurs anaplasiques à
forte densité cellulaire avec présence de prolifération
endothéliale, de fistules vasculaires et de nécrose. Le seul
critère discriminant ferme qui caractérise les glioblastomes est la
nécrose. Ces zones de nécrose sont la conséquence d’une diminution
de l’apport en oxygène et correspondent à des régions souffrant
d’hypoxie dont la périphérie est délimitée par des zones à forte
densité cellulaire appelées pseudopalissadiques. Ces régions
pseudopalissades, qui témoignent de réarrangements cellulaires,
contribuent à la malignité des glioblastomes. Par hybridation in
situ, nous avons démontré in vivo une forte expression de
l’adrénomédulline associée aux zones de nécrose dans les
glioblastomes (( figure
3 )), suggérant que l’hypoxie pourrait alors représenter un
facteur majeur d’induction de l’adrénomédulline dans ces tumeurs.
En effet, on a pu démontrer une régulation transcriptionnelle et
post-transcriptionnelle de l’expression du gène de
l’adrénomédulline par hypoxie [56].
Récemment, Garayoa et al. [64] ont démontré, dans une variété de
lignées cellulaires humaines, que l’expression de l’ARNm de
l’adrénomédulline était fortement induite par l’hypoxie. Kitamuro
et al. ont confirmé cette induction par l’hypoxie dans la lignée
gliale T98G [65]. Des études antérieures ont montré que la
réduction de la tension en oxygène induisait une élévation de
l’adrénomédulline (messager et protéine) chez différents types
d’animaux et dans des systèmes cellulaires. Dans ce sens, l’hypoxie
est un facteur de régulation du gène de l’adrénomédulline et de sa
sécrétion dans les cellules endothéliales humaines HUVEC [66].
Propriétés angiogéniques
La croissance progressive des tumeurs malignes gliales nécessite un
débit sanguin adapté, fourni par des vaisseaux néoformés,
permettant ainsi l’apport d’éléments nutritifs et d’oxygène
nécessaires à cette croissance pathologique. L’angiogenèse, qui
correspond à l’extension de l’arbre vasculaire à partir des
vaisseaux préexistants, est essentielle au cours du développement
et dans les phénomènes de réparation tissulaire [67]. Deux
processus importants sont à prendre en considération : les
interactions entre les cellules endothéliales et la matrice
extracellulaire, qui font partie intégrante du développement de la
vascularisation et de la néoangiogenèse, la membrane basale
(élément de la matrice extracellulaire), qui est impliquée dans les
différentes étapes de prolifération, migration et différenciation
(formation de capillaires) des cellules endothéliales. Dans la
plupart des tissus adultes, les cellules endothéliales sont
normalement quiescentes ; un déséquilibre de la balance entre
facteurs angiogéniques et anti-angiogéniques va stimuler leur
activité.
Les facteurs angiogéniques ne sont pas spécifiques des cellules
endothéliales. Ils sont sécrétés par les cellules cancéreuses en
hypoxie, mais aussi par les cellules inflammatoires.
Jusqu’à ces dernières années, parmi les nombreuses fonctions
attribuées à l’adrénomédulline, son implication dans les
différentes étapes du processus angiogénique n’était pas clairement
établie bien qu’elle ait été décrite comme facteur angiogénique sur
la membrane chorioallantoïde de poulet [26].
Dans un tissu, les cellules sont maintenues dans un état
stationnaire mais, sous l’influence de facteurs chimiotactiques,
certaines cellules peuvent migrer. C’est le cas des cellules
endothéliales qui associent des propriétés de prolifération, de
migration et d’organisation au cours de la néoangiogenèse tumorale
[68].
En accord avec les travaux de Zhao et al., Sauze et al. ont mis
en évidence un rôle stimulant de l’adrénomédulline sur la
prolifération des cellules endothéliales HUVEC, mais qui reste
modeste par rapport à l’action du VEGF, confirmant ainsi les
résultats histologiques obtenus in vivo [56, 68].
Une autre étape importante de la néovascularisation est la
migration des cellules endothéliales vers la source du stimulus
angiogénique. Les auteurs montrent que l’adrénomédulline stimule la
migration des cellules endothéliales HUVEC à travers une membrane
poreuse, avec une efficacité supérieure à celle du bFGF, démontrant
qu’elle agit comme un facteur chimiotactique en induisant la
migration des cellules endothéliales.
Le test d’angiogenèse in vivo et in vitro montre que
l’adrénomédulline agit sur une des dernières étapes de la
néovascularisation qui consiste en la réorganisation des cellules
endothéliales en tubules et ce indépendamment du VEGF (( figure 4 )).
Ainsi, l’effet majeur observé in vivo dans les tumeurs
xénogreffées traitées par l’anticorps anti-adrénomédulline associé
aux actions propres de l’adrénomédulline sur la cellule
endothéliale permet d’identifier l’adrénomédulline comme un maillon
impliqué dans les communications cellulaires entre la cellule
tumorale et l’environnement péritumoral, plus particulièrement dans
le processus angiogénique. Dans le même sens, le blocage de
l’action de l’adrénomédulline par un antagoniste
(AM22-52-NH2) inhibe la croissance de tumeurs
pancréatiques xénogreffées en perturbant la taille et la fonction
des vaisseaux [69].
Dans un contexte plus général, Shindo et al. [70] ont montré que
l’invalidation du gène de l’adrénomédulline avait des conséquences
dramatiques sur l’organisation du réseau vasculaire des fœtus in
utero. Si l’absence d’adrénomédulline n’empêche pas la maturation
des cellules endothéliales et des cellules musculaires qui
constituent l’arbre vasculaire, en revanche, celui-ci est
considérablement fragilisé du fait d’une rupture des phénomènes
d’adhésion des cellules endothéliales à la membrane basale [56,
70].
Perspectives thérapeutiques
Les gliomes malins ont constitué rapidement un des premiers champs
d’application des thérapeutiques ciblées. Ainsi ont été testés les
traitements par anticorps anti-REGF, par les inhibiteurs de la voie
PKC ou par thérapie génique (Herpes virus/thymidine kinase) avec
cependant des résultats très controversés. L’échec des traitements
actuels impose donc d’identifier et de valider une ou des nouvelles
cibles thérapeutiques. La mise au point de molécules agissant sur
ces nouvelles cibles (si validées sur des modèles in vivo) pourrait
avoir un intérêt thérapeutique majeur.
Les neuropeptides, dont les récepteurs sont exprimés par les
cellules tumorales, ont surtout été étudiés pour leurs effets
stimulants ou inhibiteurs de la prolifération cellulaire. Les
données montrant un rôle potentiel de ces peptides dans le contrôle
de phénomènes biologiques impliqués dans la migration des cellules
et dans leur capacité d’invasion pourraient déboucher sur des
approches thérapeutiques originales dans le cas de cancers
particulièrement agressifs tels les glioblastomes. La poursuite de
l’étude des effets de l’adrénomédulline sur les cellules
endothéliales et, par voie de conséquence, sur l’angiogenèse
tumorale représente une voie de recherche stimulante pour élaborer
les meilleures stratégies pour neutraliser l’adrénomédulline, à des
fins antiprolifératives et anti-angiogéniques.
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