Polarisation des macrophages

Polarisation des macrophages

Les macrophages et la progression tumorale

Différenciation des macrophages

Les M<ps sont des cellules clés dans l’inflammation aigüe et celle reliée au cancer [7,60, 63, 73]. En effet, une fois activés, les M<ps représentent une source importante de facteurs de croissance, d’enzymes et de cytokines [65, 74]. Les M<ps sont impliqués dans l’immunité innée et adaptative en sécrétant différents médiateurs de l’inflammation, en éliminant les pathogènes par phagocytose et en activant les lymphocytes. Les M<ps proviennent des monocytes qui, comme les autres globules blancs, sont issus des cellules souches hématopoïétiques de la moelle osseuse. Une fois générés, les monocytes sortent de la moelle osseuse et se retrouvent dans la circulation sanguine. En réponse à l’inflammation, aux dommages tissulaires, aux infections ou pour le maintien de 1’homéostasie, les monocytes vont quitter la circulation sanguine par extravasation pour se retrouver dans un tissu et effectuer leur différenciation en M<ps [63, 73].

Polarisation des macrophages

À la suite du contact avec leur environnement, les M<ps vont se polariser et exercer des fonctions qui dépendent des signaux qu’ils ont reçus [63, 73]. La polarisation des M<ps détermine leurs fonctions biologiques, l’expression de récepteurs et la production de chémiokines et de cytokines [61]. Il existe un continuum de polarisation, donc un continuum de fonctions biologiques chez les M<ps en réponse aux signaux de l’environnement [7, 61, 63]. Les deux extrêmes de ce spectre de polarisation sont les M<p-l et les M<p-2, selon la dichotomie Thl/Th2 des réponses immunitaires (voir figure 1.1) [7, 61, 63]. Les M<ps sont des cellules polyvalentes et ils peuvent exercer une grande diversité de fonctions biologiques et avoir des caractéristiques des M<p-l et des M<p-2 en même temps [52, 61, 63, 71, 75, 76]. De plus, un changement de signal dans l’environnement peut entraîner un changement de polarisation chez les M<ps [71, 75, 77].

Les macrophages pro-inflammatoires de type 1

Les Mep-1 sont obtenus par la voie classique d’ activation : stimulation par l’IFN-y, le facteur de nécrose tumorale (TNP), les produits microbiens comme le lipopolysacharride (LPS) ou des signaux de dangers [52, 61 , 63]. Les Mep-1 sont impliqués dans l’élimination des pathogènes intracellulaires et des cellules anormales ou cancéreuses [58, 61 , 63]. En sécrétant divers médiateurs pro-inflammatoires et en possédant une capacité accrue pour la présentation des antigènes , ils jouent un rôle clé dans la promotion des réponses immunitaires de type Th1 [58, 61]. Ils sont antiprolifératifs , cytotoxiques et antiangiogéniques et peuvent causer des dommages aux tissus de l’hôte [36, 63]. Les Mep-1 sont caractérisés par une expression accrue de certains récepteurs comme le CD14 (le récepteur du LPS) et le CD40, le récepteur de CD40L exprimé sur les lymphocytes T activés [61 , 74] . Ces M<ps produisent des cytokines et des médiateurs de l’inflammation aigüe comme les ROI, les dérivés de l’azote comme l’oxyde nitrique (NO), le TNP-a, l’IL-12, l’IL-l et l’ IL-6 [61,63].

Les macrophages anti-inflammatoires de type 2

Les M<p-2 sont obtenus en réponse à des signaux anti-inflammatoires (voie alternative d’ activation) tels que l’IL-lO, l’IL-4 et l’IL-13 ains! que le TGF-~ [61 , 63, 73]. Les M<p-2 sont impliqués dans l’ élimination des débris cellulaires et dans la promotion de la prolifération cellulaire [52, 61 , 63]. Étant donné leur sécrétion de divers médiateurs anti-inflammatoires, les M<p-2 jouent un rôle dans la suppression de l’inflammation aigüe en inhibant, entre autres, les fonctions des M<p-l et la prolifération des lymphocytes T [20, 61] . Les M<p-2 ont une faible capacité pour la présentation des antigènes et sont impliqués dans le remodelage et la réparation des tissus en promouvant la migration des cellules épithéliales, le remodelage de la matrice extracellulaire et l’angiogenèse [58, 61 , 63]. Les M<p-2 sont caractérisés par une expression accrue de récepteurs pour la phagocytose des débris , du récepteur au mannose et du récepteur de type galactose [58, 63]. Ils produisent aussi divers facteurs de croissance, des cytokines et des médiateurs anti-inflammatoires comme l’ IL-10 et le TGF-~ [61].
La balance entre la population de M<p-l et de M<p-2 au cours d’une réponse inflammatoire est importante pour le fonctionnement normal du système immunitaire, un mauvais équilibre pouvant entraîner soit des maladies découlant d’une inflammation chronique ou une immunosuppression sévère [20, 60, 63, 73].

Les macrophages associés à la tumeur

Les M<ps qui sont présents dans les tissus néoplasiques sont aussi appelés macrophages associés à la tumeur (TAM). Les M<p-l et les M<p-2 ainsi que les monocytes, leurs progéniteurs , sont majoritairement recrutés dans le stroma tumoral en provenance de la circulation sanguine, mais aussi depuis les tissus environnants [50, 51 , 60, 71]. Avec les lymphocytes, les Meps sont les constituants majoritaires des leucocytes infiltrant presque toutes les tumeurs solides [7,9,36, 50]. De plus, les Meps sont recrutés très tôt dans le développement de la tumeur [9, 58, 78, 79].
Les Meps sont recrutés au site de la tumeur par les cellules cancéreuses elles-mêmes ou par les autres types de leucocytes qui ont infiltré la tumeur [9, 58]. En effet, les cellules cancéreuses et les leucocytes infiltrés sécrètent plusieurs chémiokines et cytokines qui attirent les Meps. La liste inclut le Monocyte chemotactic protein (MCP)-lles chémiokines de type CC comme CCL-3, CCL-4, CCL-5, CCL-7 et CCL-8, le VEGF, la protéine inflammatoire des macrophages (MIP) et le Macrophage colony stimulating factor (M-CSF) [7, 51 , 58, 59]. En plus d’attirer les Meps au site de la tumeur, certains de ces facteurs, tels que MCP-l et M-CSF, ont aussi un rôle à jouer dans leur survie [7, 79]. Une fois au sein de la tumeur, les Meps seront activés et polarisés par les différents signaux présents sur place [9, 50, 63, 80]. La localisation micro anatomique des T AM influence leur polarisation, donc leurs fonctions biologiques [20,58,81]. Les TAM peuvent se retrouver dans le stroma, au centre de la tumeur, dans les foyers nécrotiques ou encore en périphérie de la tumeur [7, 65,81].
De plus en plus d’évidences montrent qu’un haut niveau d’infiltration de la tumeur par les T AM est associé avec la promotion tumorale et la métastasie et ce, dans la majorité des cancers [7, 9, 20, 23, 72]. Les TAM sont donc suspectés d’avoir un phénotype de type Mep-2 orienté vers le remodelage des tissus, l’élimination des débris , la promotion de l’angiogenèse et la suppression de l’immunité [37, 58, 60, 82, 83]. Il est proposé que ce phénotype des TAM soit causé par leur exposition à des facteurs dérivés des tumeurs tels que l’IL-4, l’IL-lO le TGF-p et les PGE2 [9, 29, 33, 62-65]. De plus, même si les Mep-l sont normalement capables d’ éliminer les cellules tumorales, de produire des cytokines immunostimulatrices et de présenter les antigènes tumoraux pour stimuler la prolifération des lymphocytes T in vitro, les T AM ont une capacité réduite pour ces fonctions biologiques [9]. Les TAM impliqués dans le développemènt tumoral [36, 37, 50, 58-60, 80] exercent une influence de façon directe sur les cellules cancéreuses ou de façon indirecte en agissant sur les cellules présentes dans le stroma tumoral (cellules épithéliales, mésenchymales, endothéliales et autres cellules immunitaires infiltrées) [7, 36, 65]. Ils auraient des rôles à jouer dans l’angiogenèse, la lymphangiogenèse, l’invasion et la métastasie, la production de cytokines par les cellules cancéreuses, la croissance cellulaire et la régulation du cycle cellulaire [7, 20, 36, 65, 83] (voir figure 1.2). Ceci pourrait expliquer pourquoi un haut niveau de TAM est corrélé avec un mauvais pronostic dans différents types de cancer, incluant le cancer de l’endomètre, du sein, de l’ovaire, du col de l’utérus et de la vessie [7, 9, 20, 23, 36, 51, 72,80].

Rôles anti-tumoraux des macrophages

Il y a des évidences provenant d’études génétiques dans des modèles murins montrant que les cellules de l’immunité adaptative surveillent et sont capables d’éliminer la tumeur en début de développement [6, 10]. L’accumulation de M<ps dans certains types de tumeurs est associée avec un pronostic favorable [84]. Dans de tels cas, il est possible de penser que les T AM soient plutôt de phénotype M<p-l car ces derniers possèdent la capacité d’éliminer les cellules cancéreuses en plus de pouvoir activer les lymphocytes T et monter une réponse antitumorale efficace [64, 80]. En effet, les M<ps, lorsqu’ils sont activés de façon appropriée (activation classique avec IFN-y et LPS par exemple), peuvent tuer les cellules tumorales et avoir un phénotype antiangiogénique [9, 64, 80]. La fonction cytotoxique des T AM est de plus en plus associée avec leur localisation dans les îlots tumoraux, à l’intérieur de la masse tumorale [23, 84].
Les M<p-l sont capables d’éliminer les cellules cancéreuses de deux façons_ Premièrement, les M<p-l exercent une cytotoxicité directe envers les cellules cancéreuses de façon indépendante des anticorps (MTC de Macrophage-mediated tumor cytotoxicity) ou dépendante des anticorps (ADCC de Antibody-dependant cellular cytotoxicity) [9].
Dans le premier cas, les M<p-l sécrètent des facteurs lytiques (TNF -n, protéases, espèces réactives de l’azote) qui entraînent la lyse des cellules cancéreuses [85-87]. Ce processus est généralement lent et prend envirqn trois jours pour être complété. L ‘ADCC est plus rapide et entraîne une élimination des cellules cancéreuses semblable à celle obtenue par MTC [9]. Par contre, l’ADCC requiert la présence d’anticorps à la surface des cellules cancéreuses pour l’activation des récepteurs Fc à la surface des M<ps_ Les cellules cancéreuses doivent donc exprimer des antigènes du non-soi ou encore des antigènes de surface aberrants, ce qui est peu fréquent [9]. Deuxièmement, les M<p-l exercent une cytotoxicité indirecte sur les cellules cancéreuses [9]. Ils sécrètent des facteurs qui stimulent les fonctions antitumorales et anti-métastatiques chez d’autres leucocytes qui, à leur tour, entraîneront l’élimination des cellules cancéreuses [6, 7]. Les Mep-l possèdent aussi des propriétés antiangiogéniques, ce qui permet la destruction des vaisseaux sanguins de la tumeur [88].
Par contre, la tumeur peut usurper le système immunitaire [52, 58]. En effet, les cellules cancéreuses sécrètent différentes chémiokines et cytokines qui modifient la polarisation des Meps en les dirigeant vers un phénotype protumoral [20, 28, 89]. De plus, les cellules cancéreuses présentent des altérations génétiques, utilisent à leur avantage les voies de survie et sont capables d’outrepasser les effets toxiques de certains médiateurs tels que IL-l~ et TNF-a [76, 90].

La progression de la polarisation des TAM

Le micro environnement tumoral influence directement la polarisation des T AM [28, 59, 63]. De plus en plus d’études montrent que la polarisation des TAM change au fil de la progression tumorale à cause du dynamisme de cet environnement (voir figure 2.3) [63, 71]. En effet, les TAM sont de type 1 au moment de la transformation néoplasique (présence d’inflammation aigüe) et sont de type 2 dans les tumeurs établies [28,60, 76, 91].
Au début de la maladie, durant les stades d’initiation de la carcinogenèse, les Meps sont plutôt de type 1 lors de la phase d’élimination [6]. Durant cette phase, l’immunosurveillance impliquant les Mep-l, entraîne l’élimination des cellules prénéoplasiques et le milieu est caractérisé par une inflammation aigüe [76]. Ensuite, il y a une phase d’équilibre, une période de latence induite par le système immunitaire après une destruction incomplète de la tumeur durant la phase d’élimination [6]. À ce stade, il y a autant de cellules cancéreuses qui meurent que de cellules cancéreuses en prolifération. C’est durant cette phase qu’il y a sélection des cellules cancéreuses résistantes à l’effet toxique du système immunitaire en profitant de leur instabilité génétique [6, 52]. Comme la phase d’équilibre implique l’élimination continuelle des cellules tumorales et la production de cellules tumorales résistantes, il est possible que cette phase soit la plus longue [29]. À cette étape, les cellules immunitaires favorables à la progression tumorale sont aussi sélectionnées [59]. Finalement, si la tumeur est capable d’échapper aux contraintes de la phase d’équilibre, elle entre dans la phase d’échappement [6]. Ces trois phases forment un processus dynamique appelé Immunoediting (voir figure 1.3) [6, 10].
Au cours de ce processus, les TAM deviendront de type M<p-2, ce qui permet la progression de la carcinogenèse [6, 10]. Ainsi, les nouveaux M<ps qui arrivent au site de la tumeur sont des M<p-l qui changeront de phénotype au contact du microenvironnement tumoral. Le changement de polarisation peut être expliqué par différents mécanismes comme une activation défectueuse du Facteur nucléaire kappa B (NF-KB) dans •les TAM, une activation persistante des TLR, la présence de facteurs anti-inflammatoires dans le micro environnement tumoral ou la phagocytose de cellules apoptotiques [33,62, 73, 76, 92-95].

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Table des matières

CHAPITRE 1 IN”TRODUCTION
1.1 Le cancer de l’endomètre
1.1.1 Incidence et prise en charge
1.1.2 L’immunothérapie comme traitement potentiel du cancer de l’endomètre
1.2 Les rôles du système immunitaire dans la progression tumorale
1.2.1 L’immunosurveillance des tumeurs
1.2.2 L’évasion du système immunitaire
1.3 Les macrophages et la progression tumorale
1.3.1 Différenciation des macrophages
1.3.2 Polarisation des macrophages
1.3.2.1 Les macrophages pro-inflammatoires de type 1
1.3.2.2 Les macrophages anti-inflammatoires de type 2
1.3.3 Les macrophages associés à la tumeur
1.3.4 Rôles anti-tumoraux des macrophages
1.3.5 La progression de la polarisation des TAM
1.4 Le système CD40/CD40L
1.4.1 Le récepteur CD40 et son activation
1.4.2 L’activation du CD40 chez les macrophages
1.4.3 Le CD40 et le cancer
1.4.3.1 L’expression de CD40 sur les cellules cancéreuses
1.4.3.2 Le récepteur CD40 et la réponse anti-tumorale
1.4.3.3 Régulation de la survie des cellules cancéreuses par CD40/CD40L
1.4.3.4 L’impact de l’interaction CD40-CD40L sur la progression tumorale
CHAPITRE II PROJET DE RECHERCHE
2.1· Rappel du contexte
2.2 Ligne directrice et objectifs du projet de recherche
2.3 Méthodologie
CHAPITRE III CD40 PATHWAY ACTIVATION REVEALS DUAL FUNCTION FOR MACROPHAGES IN HUMAN ENDOMETRIAL CANCER CELL
SURVIV AL AND INVASION
3.1 Contribution des auteurs
3.2 Résumé de l’article
3.3 Article
Abstract
Introduction.
Material and Methods
Reagents, antibodies and chemicals
Monocyte-to-macrophage differentiation and activation
In vitro activation oftumor cells by polarized macrophages
Total RNA extraction and RT-PCR analyses
In vivo activation oftumor cells by polarized macrophages
Statistical analysis.
Results
Polarized THP-l cell is a valuable model of both type-l and type-2 Meps
Tumor cell growth is differentially influenced by polarized Meps
CD40-activated Mep-l enhance invasiveness and gene expression in tumor cells
CD40-activated Mep-l increases invasiveness of tumor cells less
susceptible to caspase-3 mediated apoptosis
IFN -y is minimally required for CD40-activated Mep-l to promote
tumor cell invasion
Macrophage-mediated tumor cell invasion involves PI3K1 Akt2
signaling pathway
Discussion
Acknowledgments
Conflict of interest
References
Figure captions
CHAPITRE IV DISCUSSION
REFERENCES BIBLIOGRAPIDQUES

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