ARTICLE
Auteur(s) : J-P Thiery1,2,
K Chua2, Wen Jing Sim1, R
Huang1,2,3
1Institute of Molecular Cell Biology, Experimental
Therapeutic Centre, 61 Biopolis Drive, 138673 Singapore
2Cancer Science Institute, 28 Medical Drive 117456,
National University of Singapore, Republic of Singapore
3Department of Obstetrics and Gynaecology,
28 Medical Drive 117456, National University of Singapore,
Republic of Singapore
Introduction
Les cellules épithéliales sont caractérisées par une polarité
apicobasale établie et maintenue par un certain nombre de protéines
du cytoplasme et de la membrane plasmique, qui sont localisées dans
des domaines restreints. Les cellules épithéliales
s'assemblent en épithéliums mono, pseudo ou pluristratifiés.
Les épithéliums sont séparés du stroma adjacent par une
membrane basale. Les systèmes d'adhérence localisés sur la
face latérale des cellules épithéliales en contact comprennent les
jonctions adhérentes et les desmosomes. De plus, des jonctions
serrées sont présentes au sommet des zones latérales pour assurer
la jonction hermétique de l'épithélium. Enfin, les cellules
épithéliales sont couplées métaboliquement par des jonctions
communicantes. Ces deux dernières variétés de jonctions ne
sont pas en soi connues pour contrôler ou renforcer l'adhérence
intercellulaire.
La phase initiale d'assemblage des jonctions adhérentes
nécessite la formation d'un centre de nucléation, entraînant la
formation de foyers d'adhérence ponctuels créés par l'agglomération
de la protéine transmembranaire E-cadhérine et des protéines
cytoplasmiques associées, caténine alpha, bêta et P120.
La β-caténine et la P120 contiennent les séquences « armadillo
» de 42 aminoacides dans leur partie centrale, permettant leur
interaction avec le domaine cytoplasmique des cadhérines.
La E-cadhérine est le prototype des cadhérines classiques
servant d'intermédiaires dans l'adhérence, par interaction
homophile de leur domaine extracellulaire aminoterminal, de type
immunoglobuline. Les cadhérines classiques sont indirectement
en lien avec le cytosquelette cortical de l'actine via les
caténines. Pourtant, il est vraisemblable que les jonctions
adhérentes contiennent d'autres protéines, qui restent à
identifier.
L'adhérence dans les desmosomes est également assurée par des
molécules spécifiques, cadhérines, desmocollines et desmogléines.
Les cadhérines desmosomales sont indirectement liées à des
filaments intermédiaires de cytokératine par un certain nombre de
protéines, comprenant la plakoglobuline, un membre de la famille
des caténines ainsi que les plakophilines, qui portent également
des motifs « armadillo » [1].
Les intégrines sont les organisateurs primaires des complexes
adhésifs au niveau basal. Elles sont responsables de la formation
de structures adhésives spécialisées, nommées hémidesmosomes, et de
contacts focaux liés respectivement aux filaments intermédiaires de
cytokératine et aux microfilaments d'actine [2]. L’« adhésome » de
l'adhérence contrôlée par les intégrines n'est que partiellement
décrypté. De nombreuses protéines adaptatrices et d'enzymes
sont associées en complexes multiprotéiques au niveau des contacts
focaux [3]. La compréhension de la mécanique des complexes de
contact est actuellement un sujet de recherche prioritaire dans de
nombreux laboratoires, afin de comprendre la distribution de force,
l'énergie d'adhérence ainsi que la dynamique du cytosquelette de
l'actine corticale associée.
Nous avons montré que l'adhérence médiée par la E-cadhérine se
consolide rapidement après contact initial à condition qu'il soit
possible de remanier localement le cytosquelette de l'actine
corticale. Nos études font ressortir l'importance déterminante des
microfilaments d'actine dans la stabilisation des complexes de
contact. Ces jonctions paraissent être organisées de façon
stable dans les épithéliums adultes tout en conservant une certaine
plasticité, alors qu'elles sont beaucoup plus labiles dans les
épithéliums embryonnaires. La plasticité de l'épithélium
permet les mouvements morphogénétiques sans perturber entièrement
l'épithélium. Ces mouvements sont cruciaux pour la formation
du schéma corporel qui se manifeste par l'intercalation cellulaire
et les mouvements de convergence et d'extension. L'organogenèse
implique également la plasticité des épithéliums durant la
morphogenèse des ramifications. La transition
épithéliomésenchymateuse (EMT) est un mécanisme crucial qui
transforme de façon réversible ou irréversible les feuillets
épithéliaux en cellules mésenchymateuses. Il représente une
exacerbation de la plasticité de la cellule épithéliale.
Les divers mécanismes commandant la plasticité de la cellule
épithéliale sont donc essentiels pour la répartition adéquate des
cellules dans l'embryon. Ils impliquent nécessairement un
remodelage du cytosquelette cortical pour affaiblir transitoirement
l'adhérence intercellulaire.
Les cellules mésenchymateuses sont organisées de façon beaucoup
plus lâche, montrant des contacts intercellulaires très limités.
Les intégrines sont responsables de la formation du système
d'adhérence prédominant qui permet aux cellules mésenchymateuses
d'interagir en premier avec la matrice extracellulaire. Cette
matrice extracellulaire contient de multiples constituants, dont
différents types de collagène, de fibronectine et de
protéoglycanes. Les cellules mésenchymateuses hébergent des
microfilaments d'actine et des filaments intermédiaires de
vimentine mais n'expriment pas les filaments intermédiaires de
cytokératine. Elles peuvent donc être facilement différenciées des
cellules épithéliales par leurs filaments intermédiaires, et, ce
qui est plus important, par leur morphologie et leur organisation
fonctionnelle au sein du stroma.
Pendant le début du développement suivant la division de l'œuf,
le blastoderme s'organise rapidement en une structure de type
épithélial. Les premières cellules mésenchymateuses
apparaissent plus tard soit avant, soit au début de la
gastrulation. Les mécanismes d'EMT opèrent tôt dans le
développement, au moment de la formation du plan corporel.
Toutefois, il est important de mettre l'accent sur le fait que la
formation du mésoderme n'exige pas toujours une EMT ; d'autres
mécanismes gouvernant la plasticité des cellules épithéliales
commandent la gastrulation dans un certain nombre d'espèces.
L'étude de différents stades de développement chez un certain
nombre d'embryons de vertébrés et d'invertébrés montre que l'EMT
est un mécanisme primaire commandant la morphogenèse et la
différenciation précoce. L'EMT peut ainsi être définie comme un
mécanisme de transformation de cellules épithéliales en cellules
mésenchymateuses morphologiquement distinctes, qui vont s'engager
dans de nouveaux programmes de différenciation. L'EMT peut être
suivie par le phénomène inverse, la transition
mésenchymatoépithéliale (MET), qui contribue à la morphogenèse d'un
certain nombre de tissus. Il faut mettre l'accent sur le fait
que les études sur l'EMT in vitro, utilisant des lignées
cellulaires normales ou transformées, ne peuvent représenter
pleinement l'EMT embryonnaire. Ces études permettent l'analyse
de quelques parties seulement du programme d'EMT, plus
particulièrement la dispersion des cellules épithéliales, mais
rarement la différenciation.
Cette revue résume notre savoir actuel des rôles joués par l'EMT
dans le développement, dans la fibrose tissulaire et dans la
progression des carcinomes. Les mécanismes commandant l'EMT
seront discutés relativement au potentiel de développement de
nouvelles stratégies dans le traitement des carcinomes.
Le lecteur trouvera facilement une information très détaillée
dans des revues récemment publiées [4, 5].
EMT dans le développement embryonnaire
Gastrulation
La citation de Lewis Wolpert, célèbre embryologiste : « Ce n'est
pas la naissance, le mariage ou la mort qui est véritablement le
moment le plus important de notre vie, mais la gastrulation »,
souligne clairement l'importance cruciale de ce processus.
La majeure partie des métazoaires forment trois couches
embryonnaires, l'ectoderme, l'endoderme et le mésoderme (organismes
triploblastiques). Mésoderme et endoderme dérivent de l'ectoderme
primitif, leurs cellules qui sont leurs précurseurs migrant vers
l'intérieur de l'embryon pendant la gastrulation. Le mésoderme
qui prend forme lors de ce processus est par la suite la source
principale de cellules mésenchymateuses. Dans la gastrulation, les
cellules s'internalisent principalement par involution/invagination
ou ingression. Le premier mécanisme entraîne les mouvements
d'une couche épithéliale intacte, alors que l'ingression est un
processus d'EMT bona fide, en ce sens qu'il implique l'entrée de
cellules individuelles à l'intérieur de la couche épithéliale
primitive après la rupture de l'adhérence intercellulaire.
La description de l'ingression chez les organismes
diploblastiques suggère que l'EMT pourrait être le mode ancestral
de gastrulation aussi bien qu'un événement clé de l'évolution
des métazoaires, qui a contribué à la formation du plan
corporel.
L'oursin est un modèle remarquable pour l'étude de la
gastrulation. À la suite du clivage des feuillets, des micromères
du pôle végétatif subissent une délamination par EMT pour former
les cellules primaires mésenchymateuses (PMC) qui donneront plus
tard naissance au squelette larvaire. La translocation de la
β-caténine est induite par la voie de signalisation Wnt8, qui
contrôle à partir de là la transcription d'un certain nombre de
répresseurs conduisant à la répression de la transcription du gène
de la E-cadhérine ; de plus, l'adhérence médiée par l'a-cadhérine
est également supprimée par des mécanismes posttraductionnels
contrôlant son endocytose [6]. De façon remarquable, on trouve
chez l'oursin Snail et Twist, des répresseurs transcriptionnels
conservés par l'évolution. Ces deux gènes directeurs furent
découverts à l'origine dans la gastrulation de l'embryon de la
drosophile, où ils contrôlent la constriction apicale et
l'invagination cellulaire.
Chez les amniotes, les membres de la superfamille Wnt et TGFβ, y
compris Nodal et VG1, sont directement impliqués dans la formation
de la ligne primitive [7], mais la signalisation par Nodal, avec le
FGF, contrôle la spécification du mésendoderme chez tous les
vertébrés, montrant de façon claire que les mécanismes commandant
l'EMT et les mouvements morphogénétiques chevauchent le mécanisme
contrôlant l'induction, la réallocation et la spécification des
cellules pour former de nouveaux tissus.
Crête neurale
La crête neurale est une structure embryonnaire transitoire
spécifique des vertébrés. Au niveau du tronc, les cellules de la
crête neurale subissent une délamination à partir du
neuroectoderme, au sommet du pli neural, pour donner naissance aux
systèmes nerveux autonome et sensoriel, aux mélanocytes et à la
médullosurrénale. Au niveau céphalique, il semble que des cellules
de la crête neurale ayant pour origine l'épithélium neural se
mélangent avec d'autres cellules provenant d'un domaine ectodermal
non neural appelé métablaste, ces dernières cellules pouvant donner
naissance à de nombreuses structures craniofaciales, avec des
cellules mésenchymateuses venant de la ligne primitive [8].
Le réseau régulateur de gènes contrôlant les cellules de la
crête neurale et la détermination, la spécification et
l'individualisation du métablaste est progressivement identifié.
Ces protéines forment également un réseau qui implique des
boucles de rétrocontrôle et une autorégulation [9].
Les territoires du métablaste et de la crête neurale sont
progressivement définis par des voies de signalisation comprenant
FGF, Wnt, Notch et l'acide rétinoïque. Au moins chez les
amphibiens, le territoire crête neurale/métablaste se réduit en
opposant des gradients de BMP4 et ses antagonistes noggine,
follistatine et cordine. Bien qu'il y ait des différences notables
au niveau spatial et temporel et dans le type de voies
de signalisation activées pendant l'ontogenèse du métablaste
et de la crête neurale, on peut noter qu'ils partagent avec la
gastrulation des mécanismes moléculaires communs. Le processus
d'EMT dans la délamination du métablaste et de la crête neurale
implique une régulation précise de divers systèmes adhésifs. On a
pu observer une régulation négative de la N-cadhérine et de la
cadhérine 6, ainsi qu'une expression de novo des cadhérines de type
II, telles les cadhérines 7 et 11, chez l'embryon de souris de
poulet et de xénope [9]. La force nécessaire au détachement de
cellules exprimant une cadhérine a pu être mesurée
quantitativement, en utilisant une technique de « double pipette ».
Les études sur des cellules S180, qui partagent des propriétés
de mobilité avec les cellules de crête neurale in vivo, suggèrent
que les cadhérines de type II sont impliquées dans le comportement
des cellules de crête neurale qui conservent des contacts
intercellulaires transitoires pendant leur migration [10]. En plus
des cadhérines, les petites protéines G jouent également un rôle
important dans l'EMT de la crête neurale, comme elles le font au
cours de la gastrulation.
La protéine Rac1 peut induire l'expression de Snail2 dans la
crête neurale du xénope, et ses formes dominantes négatives ou
activées influencent de façon significative le processus de
délamination des cellules de la crête neurale. L'effet de RhoA est
inverse, parce que sa forme activée abroge le processus de
délamination dans la crête neurale [11], et RhoB se trouve en aval
du Snail2 et de Sox5 dans la crête neurale de l'embryon d'oiseau
[12]. RADIL, un effecteur en aval de Rap qui lie la membrane
plasmique au cytosquelette d'actine, contrôle l'adhérence et la
migration de la cellule de la crête neurale chez le poisson-zèbre
[13], cependant que RhoA et Rac1 contrôlent tous deux l'expression
de FoxD3 et de Snail1. Les petites protéines G de la famille
Rho jouent donc un rôle essentiel pour établir un réseau de
transcriptionnel autorégulé au moment de la spécification et de
l'EMT du métablaste et de la crête neurale.
EMT durant morphogenèse et organogenèse
Les cellules mésenchymateuses du mésoderme nouvellement formé vont
s'organiser de façon temporaire en plusieurs structures
épithéliales distinctes.
Somites et mésoderme para-axial
Le mésoderme axial va donner naissance au dermomyotome qui est à
l'origine du derme et des muscles striés, ainsi qu'au sclérotome
qui formera les vertèbres. Snail est réprimé au stade du MET du
mésoderme axial présomitique, ce qui conduit à l'épithélialisation
des somites. Cette épithélialisation nécessite un niveau
d'expression élevé de Rac1 et faible de Cdc42 [14]. À la suite
de la formation du myotome, les cellules sont soumises à la
délamination et migrent dans les bourgeons des membres, pour former
les muscles squelettiques des membres. L'HGF/SF, un facteur
de croissance multifonctionnel bien caractérisé, est impliqué
dans l'EMT du myotome par l'activation de la PI3 kinase et de Src
[15]. D'autres voies de signalisation impliquant noggine et sonic
hedgehog ont été découvertes, en rapport avec le phénomène de
délamination dans le sclérotome. Les cellules para-axiales
mésenchymateuses vont, de façon provisoire, subir une MET pour
former les précurseurs du système urogénital. Dans l'appareil
reproducteur mâle, le canal de Müller régresse à la suite d'une EMT
induite par la substance inhibitrice müllérienne [16].
La somatopleure et la splanchnopleure forment également des
épithéliums transitoires qui subiront de nouveau une EMT partielle
qui conduira à d'autres dérivés mésenchymateux.
Cœur
On peut observer trois vagues d'EMT et de MET au cours de la
morphogenèse cardiaque. Les progéniteurs cardiaques
mésenchymateux s'assemblent d'abord dans une partie de la
splanchnopleure. L'épithélium à double feuillet subit une EMT quand
les deux zones cardiogéniques se replient autour de l'intestin
antérieur primitif. Les cellules mésenchymateuses nouvellement
délaminées donnent naissance au revêtement endothélial du cœur, par
une autre MET. À ce stade, l'épithélium myocardique entoure le tube
endocardique. Par la suite, ces deux tubes concentriques forment
les quatre compartiments du cœur primitif. Les cellules
endothéliales du canal atrioventriculaire subissent une troisième
EMT, appelée également endoMT afin de souligner la nature
endothéliale de l'épithélium d'origine. Ces cellules
envahissent la gelée cardiaque pour former un coussin endocardique,
qui s'assemblera plus tard en un complexe valvuloseptal
atrioventriculaire [17]. Ce dernier processus est commandé en
partie par la signalisation TGFβ. On a découvert que Notch régulait
la production de TGFβ2 par translocation de son domaine
cytoplasmique vers le noyau. L'EMT des cellules endothéliales est
régulée en partie par Snail1, une cible de Notch [18]. D'autres
facteurs de transcription de type bHLH de la famille Hey sont
également impliqués dans ce processus, et leur inactivation induit
des anomalies de la valve ventriculaire septale et de la valve
pulmonaire atrioventriculaire [19]. Il est à noter que la voie
de signalisation ErbB3 est également requise pour l'EMT des
cellules endocardiques dans le canal atrioventriculaire, et les
mutations hétérozygotes du facteur de transcription Gata4 dans
cette voie conduisent à de sévères anomalies cardiaques chez
l'homme [20]. L'EMT des valves cardiaques est donc sous le contrôle
des voies TGFβR, Notch et ErbB.
EMT dans la régénération tissulaire
On a décrit un processus apparenté à l'EMT dans la cicatrisation
des plaies de la peau. Les kératinocytes du pourtour de la
plaie subissent une EMT partielle désignée comme un « état
métastable ». Cet état transitoire est maintenu par l'expression de
Snail qui contribue à l'affaiblissement de l'adhésivité
épithéliale, ce qui permet aux cellules pionnières de migrer tout
en gardant un contact adhésif avec les cellules adjacentes [21].
Cette remarquable plasticité des cellules épithéliales peut
également être observée lors de l'ovulation. Le revêtement
épithélial ovarien est dissocié au site de rupture par le follicule
ovulatoire ; on a observé un processus de cicatrisation de plaie
médié par une signalisation EGFR [22]. On peut observer une
régénération cardiaque chez le poisson-zèbre par l'expansion rapide
de la couche de cellules épicardiques dans son entier, cependant
que le myocarde est régénéré par des cellules progénitrices.
Une sous-population des cellules activées dérivées de l'épicarde
subit une EMT dépendante du FGFR, requise pour envahir le
myocarde en cours de régénération et faciliter la
néovascularisation coronaire [23].
EMT dans la fibrose
On croit généralement que la fibrose induite par des agents
toxiques a pour origine la colonisation par des cellules
inflammatoires et l'activation de fibroblastes résidents.
Le tissu fibreux nouvellement formé, contenant un grand excès
de matrice extracellulaire, altère progressivement la fonction de
l'organe. Une des premières démonstrations de l'origine diverse du
stroma fibreux a été apportée par un modèle transgénique ciblant
l'épithélium proximal du rein chez la souris rapporteur Rosa 26. À
la suite de l'obstruction unilatérale de l'uretère, il a été montré
qu'une partie des cellules fibreuses se développant dans le rein a
son origine dans des cellules épithéliales identifiées par
coloration lacZ. Ces cellules présentent divers stades d'EMT.
Toutefois, elles expriment le marqueur mésenchymateux bien connu,
le FSP1 — ou S100A4 [24]. En utilisant une souris transgénique
sous la dépendance du promoteur FSP1, il a également été montré que
certains progéniteurs de la moelle osseuse peuvent contribuer à la
fibrose rénale. De plus, on a montré que les cellules
endothéliales pouvaient se convertir en cellules fibroblastiques
— désignées sous le nom d'endo-EMT — et participer
également à la fibrose rénale [5]. Au total, on trouve des
contributions de la moelle osseuse, de l'endo-EMT et de l'EMT de
12, 35 et 30 % respectivement, dans ce modèle expérimental.
Les autres sources de fibroblastes incluent des fibroblastes
résidents, des péricytes ainsi que des fibrocytes circulants.
Ces proportions peuvent être très variables suivant le stade
de progression de la fibrose et dans d'autres organes. Une
importante contribution de l'endo-EMT a également été mise en
évidence dans la fibrose cardiaque, cependant que l'EMT peut être
dominante dans la fibrose hépatique induite par des agents
chimiques.
Ces données doivent être interprétées avec précaution pour ce
qui est de la pathologie humaine. Les preuves que les
fibroblastes dérivent bien en partie d'une EMT ou d'une endo-EMT
sont seulement indirectes. De fait, une étude récente a mis en
doute les résultats obtenus pour la fibrose hépatique et montré que
les fibroblastes activés n'étaient pas dérivés d'hépatocytes [25].
Un certain nombre d'études ont montré que, dans la fibrose rénale,
plusieurs voies de transduction pouvaient être activées, incluant
des facteurs de croissance et des cytokines produits par cet
environnement modifié, y compris des cellules inflammatoires.
La voie TGFβ, gouvernant l'EMT dans les cellules épithéliales
rénales, peut être ciblée par utilisation de BMP7 comme antagoniste
de la signalisation par le TGFβ. Le traitement systémique chez
la souris a révélé une inhibition significative de la fibrose [5].
Ces études fournissent un paradigme de traitement de la
fibrose, une maladie dévastatrice qui affecte de nombreux organes,
poumon, foie, intestin et rein.
EMT dans la progression des carcinomes
Détection in vivo d'un phénotype d'EMT
Chez l'homme, la plupart des tumeurs trouvent leur origine dans les
tissus épithéliaux. Au cours des stades précoces de transformation,
des altérations génétiques et épigénétiques contribuent à
l'altération du statut polarisé des cellules épithéliales.
L'organisation des cellules dans les lésions hyperplasiques est
déjà modifiée, mais le tissu épithélial modifié est encore tapissé
par une membrane basale, et des complexes de jonction peuvent
encore être trouvés à la surface de la cellule.
La transformation maligne en un carcinome in situ favorise les
altérations complémentaires, insuffisantes toutefois pour
déclencher la phase invasive. Les cellules du carcinome in
situ présentent des jonctions adhérentes et des desmosomes, et les
cellules périphériques de l'îlot carcinomateux contribuent à
l'assemblage et à l'entretien de la membrane basale. Toutefois, les
études ultrastructurales par microscopie électronique n'ont pas été
conduites de façon extensive pour identifier les altérations
potentielles menant à la phase invasive. Des données récentes
montrent que quelques carcinomes in situ pourraient déjà présenter
des régions micro-invasives qui ne peuvent pas être détectées
facilement par histopathologie classique [26].
Les carcinomes invasifs présentent une diversité de phénotypes,
au sein desquels les proportions de cellules en amas et de cellules
isolées varient de façon importante suivant le type de cancer et le
stade de progression. La gradation de certains cancers prend
en compte le degré de différenciation, qui est directement lié à la
capacité des cellules carcinomateuses de garder quelques-uns des
traits morphologiques du tissu d'origine. L'un de nous a fait
l'hypothèse que les cellules carcinomateuses réactivent un
programme d'EMT pendant la dédifférenciation [27].
Ce programme pourrait contribuer à l'émergence de cellules
invasives, et, de façon plus importante, à ce que des cellules
carcinomateuses pénètrent dans les vaisseaux lymphatiques et
sanguins, conduisant à la dissémination à distance. Cette hypothèse
suppose également que, sur les sites éloignés, des micrométastases
peuvent réacquérir un phénotype épithélial partiel par MET, pour
former des tumeurs secondaires.
Une des toutes premières observations étayant fortement cette
hypothèse a été faite dans le carcinome du côlon, pour lequel des
cellules carcinomateuses isolées exprimant la β-caténine nucléaire
ont été détectées sur le front de la tumeur en expansion dans le
stroma. Le postulat est que ces cellules carcinomateuses
isolées proviennent de l'adénocarcinome par EMT. Il convient
de noter que la β-caténine était déjà détectée dans les plaques
carcinomateuses à la périphérie des tumeurs. On peut donc penser
que les cellules carcinomateuses isolées émanent d'une telle zone «
pré-EMTée » de la tumeur. Les cellules carcinomateuses isolées
peuvent également reformer des plaques, conduisant ainsi à une
structure de type quasi exclusivement épithélial, progressant à
travers la paroi du côlon. On trouve un mécanisme similaire à
l'œuvre dans les métastases hépatiques [28]. L'hypothèse a été
faite que les cellules solitaires invasives présentent des
propriétés de cellules souches cancéreuses migrantes. Quelques
cellules carcinomateuses solitaires peuvent pénétrer vers les
vaisseaux lymphatiques et sanguins, et en fin de compte se
localiser dans les tissus à distance. Un effort majeur a été fait
pour caractériser la présence de cellules carcinomateuses dans le
sang. Les plus grands centres anticancéreux sont maintenant à
même de détecter de telles cellules dans le sang, par l'utilisation
d'un automate de tri immunomagnétique. Le seuil de détection
positive a été fixé à cinq cellules par 7,5 ml de sang. Outre
le fait que la détection de telles cellules dans le sang puisse
être corrélée avec la survie, il apparaît que cette approche sera
très utile pour le suivi de patients subissant des thérapies
néoadjuvantes et peut-être pour la détection précoce de rechutes.
L'analyse de cellules carcinomateuses micrométastatiques dans des
ponctions de moelle osseuse a clairement montré que c'était un
moyen de pronostic indépendant dans les cancers du sein [29].
Des études récentes ont montré qu'on peut détecter des
cellules micrométastatiques osseuses médullaires dans des tumeurs
de stade 1 et de grade 1 [30]. Ces découvertes suggèrent
fortement que le processus métastatique n'est pas un phénomène
tardif, comme le suggère le schéma classique de progression proposé
à l'origine par Vogelstein. Les études phénotypiques de
cellules carcinomateuses micrométastatiques montrent que ces
cellules ont subi seulement une EMT partielle, puisqu'elles
expriment encore quelques cytokératines, bien qu'elles puissent
coexprimer la vimentine. Il faut toutefois mettre l'accent sur
le fait que la méthode de détection est basée sur l'immunomarquage
de la cytokératine, puisque l'immunodétection de la vimentine ne
permet pas de détecter ces cellules rares (un pour un à cinq
millions de cellules nucléées) dans la moelle osseuse qui contient
de nombreuses cellules positives à la vimentine.
Des expériences élégantes ont été réalisées in vivo dans des
modèles murins, par microscopie biphotonique vitale pour suivre le
comportement des tumeurs mammaires. On peut observer des cellules
carcinomateuses qui subissent le processus de délamination, à
partir d'adénocarcinomes MTIn3 greffés chez le rat ainsi que de
cancers mammaires de modèles transgéniques. Certaines cellules
carcinomateuses migrent et pénètrent dans les vaisseaux sanguins en
étroite association avec les macrophages résidents.
Des interactions réciproques entre les macrophages produisant
l'EGF et les cellules carcinomateuses produisant le CSF-1 ont été
découvertes. L'EGF peut promouvoir l'EMT de cellules
carcinomateuses de tumeurs primitives et également induire une
migration invasive, cependant que le CSF-1 permet le recrutement de
macrophages [31]. De façon très intéressante, une interaction
tripartite a été observée entre les cellules carcinomateuses, les
macrophages et les cellules endothéliales dans les carcinomes du
sein humains [32]. Dans une autre étude récente, il a été montré
que le TGFβ provoquait l'EMT dans un variant du modèle
d'adénocarcinome MTIn3. Plusieurs cibles cruciales ont été
identifiées dans la voie de signalisation du TGFβ qui gouverne
l'EMT, la locomotion et l'invasion dans le microenvironnement
tumoral [33].
Dans l'espèce humaine, le cancer du sein peut être réparti en
plusieurs sous-types moléculaires distincts. Le sous-type
basal est récemment devenu le centre d'intérêt de nombreuses
études, parce que ce sous-groupe ne tire aucun bénéfice de
thérapies ciblant les tumeurs exprimant le récepteur des estrogènes
ou ErbB2. Une étude immunocytochimique de 28 marqueurs a révélé que
le sous-type basal présente une signature d'EMT. De façon très
intéressante, les carcinosarcomes mammaires expriment également une
signature d'EMT [34]. Certains marqueurs d'EMT sont aussi
sporadiquement exprimés dans les autres sous-types tumoraux,
suggérant que certains îlots de cellules tumorales pourraient
exprimer un phénotype partiel d'EMT. Il serait intéressant
d'analyser plus à fond le phénotype de cellules isolées de tumeurs
mammaires dont on a récemment découvert qu'elles interagissaient
avec les vaisseaux sanguins. La récente identification d'un
sous-type d'EMT à faible expression de claudine, apparenté de près
au sous-groupe tumoral métaplasique, dans les cancers du sein
triple négatifs, montre que le sous-type basal est relativement
complexe [35]. Il serait nécessaire d'affiner les études de
phénotypage de l'EMT dans les carcinomes mammaires.
Une nouvelle signature permet d'identifier un phénotype d'EMT
dans les carcinomes métaplasiques ainsi que dans le sous-groupe
claudine-low (Weinberg, Mani et al., communication
personnelle). De plus, il a été proposé qu'un réseau
régulateur de gènes contrôle l'EMT. Ce réseau de gènes
implique des régulateurs transcriptionnels de la signalisation de
l'EMT, tels que Snail1, Snail2, Twist, Gsc, Foxc2, Zeb1 et Zeb2,
ainsi que la sous-famille du miARN 200. Une autre signature
d'expression génique d'EMT a identifié Lyn comme un marqueur
pronostique dans le sous-type basal, suggérant une intervention
thérapeutique possible par le dasatinib, un inhibiteur de la kinase
Src ; le dasatinib ou d'autres inhibiteurs de Src constituent une
nouvelle thérapie ciblée [36]. Les marqueurs d'EMT sont
exprimés dans de nombreux autres carcinomes, parmi lesquels ceux
des voies aérodigestives supérieures, les carcinomes thyroïdiens,
les mélanomes, les carcinomes hépatocellulaires, pancréatiques,
colorectaux, prostatiques, ovariens, cervicaux et utérins [4]. Très
récemment, un groupe de gènes d'EMT a été décrit dans les
glioblastomes. Ce groupe est représenté dans environ 30 % de
tous les glioblastomes. Il présente un niveau d'expression du
gène suppresseur de tumeur NF1 plus faible, ce qui est en partie dû
à la délétion hémizygote localisée du locus contenant le gène NF1.
Ce profil ressemble à celui de biomarqueurs de la cellule
de Schwann et de la microglie. Cette signature indique également
que ces tumeurs portent le sceau de nécrose et d'inflammation des
tumeurs « EMTées » [37].
Propriétés des cellules carcinomateuses « EMTées »
Il a été récemment montré que l'acquisition du phénotype
mésenchymateux par les cellules carcinomateuses induit une
résistance au vieillissement et à la mort cellulaire.
Les cellules mammaires normales exposées au TGFβ peuvent
échapper à l'apoptose induite par l'activation de Ras [38].
L'expression de Twist 1 et 2 peut empêcher les cellules exprimant
un gène Ras activé ou ErbB2 d'entrer en sénescence.
Le phénotype d'EMT peut conférer une résistance à la
surveillance immune [39]. Snail1 est associée à l'activation des
cytokines immunosuppressives et des cellules régulatrices T, ainsi
qu'à la genèse de cellules dendritiques défectives.
L'une des découvertes les plus surprenantes est que le phénotype
d'EMT confère la propriété de cellule souche aux cellules
carcinomateuses. La première démonstration est venue d'études
sur les propriétés clonogéniques de cellules mammaires normales,
immortalisées et transformées, in vitro et in vivo.
Les cellules mammaires normales chez lesquelles on induit
l'EMT deviennent clonogéniques et peuvent former une mammosphère in
vitro, à une fréquence plus grande que les cellules mammaires à
phénotype épithélial. Les cellules souches mammaires humaines
et murines isolées de la glande mammaire par FACS, présentant
respectivement des niveaux de CD49high/CD24med, et
CD44high/CD24low, ont un phénotype mésenchymateux.
Ces cellules expriment un faible niveau d'e-cadhérine, un
niveau élevé de vimentine ainsi que les répresseurs
transcriptionnels du gène de l'a-cadhérine. Ainsi, les cellules
souches mammaires des tissus normaux et malins ont un phénotype
mésenchymateux et expriment des marqueurs d'EMT similaires
[40].
Il a récemment été montré que l'EMT est régulée par des
sous-groupes de miARN. Certains miARN contrôlent le statut
épithélial de cellules carcinomateuses. Premièrement, il a été
montré que les miARN des familles 200 et 205 régulent négativement
les répresseurs transcriptionnels Zeb1 et Zeb2.
La surexpression des membres de la famille miARN 200 inhibe
l'invasion cellulaire et les métastases dans l'adénocarcinome du
poumon. Les facteurs miR-10b, miR-373, miR-20 et miR-21
favorisent les métastases tumorales dans les modèles de cancer du
sein, et on a récemment montré que des antagonistes de miR-10b
abrogent les métastases pulmonaires du carcinome mammaire murin
4T1, sans affecter la croissance de la tumeur primitive [41].
Le miR-9 induit des métastases dans les lignées de cancer
du sein en régulant négativement la E-cadhérine et positivement la
signalisation de la β-caténine, ainsi qu'en suscitant un programme
angiogène. Des antagonistes de miR-9 peuvent abroger
expérimentalement les métastases de la lignée 4T1, de pouvoir
hautement métastatique. Les tumeurs mammaires humaines
exprimant des niveaux plus élevés de miR-9 ont un risque
métastatique quatre fois plus élevé [42].
Avenir thérapeutique
Durant les dix dernières années, la plupart des firmes
pharmaceutiques ont concentré leurs recherches sur les thérapies
ciblées. Un certain nombre d'anticorps et de composés de faible
masse moléculaire inhibiteurs des récepteurs membranaires à
activité tyrosine-kinase ont fait la preuve d'une efficacité
relative sur des sous-groupes de carcinomes définis. Toutefois, la
résistance à ces nouvelles thérapeutiques a été observée pendant
les traitements chroniques. On a fait l'hypothèse que la résistance
à l'erlotinib, un inhibiteur caractéristique de l'activité
tyrosine-kinase de l'EGFR, résultait de l'activation d'une
tyrosine-kinase alternative, stimulant le développement de nouveaux
inhibiteurs de cette kinase (figure 1). L'analyse d'une
grande collection de lignées de carcinomes a révélé que la perte
d'expression de la E-cadhérine est corrélée avec une résistance
croissante à l'erlotinib, suggérant que les tumeurs « EMTées »
deviennent plus résistantes aux thérapies conventionnelles et
ciblées [43].
Nous avons récemment développé dans notre laboratoire un
criblage à haut débit, reposant sur l'EMT, d'une grande série de
molécules de faible masse moléculaire. Ce criblage nous a
conduits à l'identification de molécules qui interfèrent avec l'EMT
in vitro. Actuellement, nous testons ces molécules pour évaluer
leur activité inhibitrice in vivo sur des modèles murins
xénogreffés. Le but final est de proposer un essai clinique de
« preuve du concept », afin de tester si ces molécules vont
retarder l'apparition de la résistance aux médicaments utilisés de
façon chronique, en restaurant un phénotype de type épithélial.
Conclusion
Le concept d'EMT est maintenant très à la mode, avec plus de
1 000 articles publiés l'an passé. L'EMT a été découverte à
l'origine comme étant un mécanisme fondamental du développement.
Il apparaît que ce mécanisme a été détourné par les cellules
malignes pour se disséminer localement ou à distance.
Les thérapeutiques anti-EMT pourraient apporter un bienfait
clinique significatif dans un proche avenir, conjointement avec les
traitements standard.Conflits d'intérêts : aucun.
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