Hyperproliferative Phenotype of Deep Infiltrating Endometriosis Cells
Etude phénotypique des cellules endométriosiques profondes
Résumé
Endometriosis, a common disease that affects approximately 8 to 10% of women of childbearing age, is responsible for chronic pelvic pain and infertility. There is currently no cure other than surgical removal of lesions. In the case of deep infiltrating endometriosis with rectal involvement, surgery is associated with a significant morbidity. Medical treatments are based on a hormone used to block ovarian function. Their effects are only transient and suspensive. There is currently no treatment targeting the mechanisms underlying the disease. The aim of our study was to explore different pathways potentially involved in the development of endometriosis and to identify molecules that act on these mechanisms. In a first step, we explored the hyperproliferative phenotype of deep infiltrating endometriosis cells and sought a link with different metabolic pathways involved in cell proliferation such as oxidative stress, ERK, and Akt pathways. In a second step, we explored the recruitment of endometrial cells in the peritoneal cavity through the CXCL12-CXCR4 interaction. Cell cultures were taken from deep infiltrating endometriosis nodules, eutopic endometrium and control endometrium. Histological slides were prepared from deep endometriotic nodules. Peritoneal fluid of women with deep infiltrating endometriosis, and of women without endometriosis were frozen. Cell proliferation was determined by [H3]thymidine incorporation. Cellular production of ROS was assessed by spectrofluorometry. ERK pathway was assessed by Western blot, ELISA assay and immunohistochemistry. The Akt pathway was assessed by Western blot and immunohistochemistry. We showed a hyperproliferative phenotype of deep infiltrating endometriosis cells in line with an activation of the ERK pathway through an up-regulation of oxidative stress, and activation of the Akt pathway. We have shown that an antioxidant (NAC), an inhibitor of protein kinases (A771726), a Raf inhibitor (sorafenib), an inhibitor of mTOR (temsirolimus), a cannabinoid agonist (WIN 55212-2) and an anti-metabolite (5-FU) could control the proliferation of endometriotic cells in vitro, and the growth of endometriotic nodules grafted in Nude mice. The CXCL12-CXCR4 interaction was studied by Western blot, Transwell migration assay, flow cytometry and ELISA assay. We showed a specific attraction of deep infiltrating endometriosis cells over-expressing the CXCR4 chemokine by CXCL12 present in increased amounts in the peritoneal fluid of endometriotic women. In conclusion, we have shown that medical treatment of endometriosis could be non-hormonal and that oxidative stress, ERK and Akt were new therapeutic approaches to assess in clinical trials. We also showed how the molecular changes of eutopic endometrial cells could facilitate their recruitment into the peritoneal cavity.
L’endométriose concerne 8 à 10% des femmes en âge de procréer et est responsable de douleurs pelviennes chroniques et d’infertilité. Seule l’exérèse chirurgicale des lésions permet un traitement curatif de la maladie. Dans le cas de l’endométriose profonde avec atteinte rectale la chirurgie est extensive et associée à une morbidité significative. Les traitements médicaux reposent sur une hormonothérapie visant à bloquer la fonction ovarienne dont l’effet n’est que suspensif et transitoire. Il n’existe à ce jour aucun traitement ciblant les mécanismes à l’origine de la maladie. L’objectif de notre travail était d’explorer différents mécanismes potentiellement impliqués dans le développement de la maladie et d’identifier des molécules capables d’intervenir sur ces mécanismes. Dans un premier temps nous avons exploré le phénotype hyperprolifératif des cellules endométriosiques profondes et cherché un lien avec différentes voies métaboliques impliquées dans la prolifération cellulaire telles que le stress oxydant, la voie ERK et la voie Akt. Dans un deuxième temps, nous avons exploré le recrutement des cellules endométriales au sein de la cavité péritonéale au travers de l’interaction CXCR4-CXCL12. Des cultures cellulaires ont été réalisées à partir de prélèvements humains de nodules endométriosiques profonds, d’endomètre eutopique et d’endomètre sain. Des lames histologiques ont été préparées à partir de nodules endométriosiques profonds. Des prélèvements de liquide péritonéal de femmes endométriosiques et de témoins ont été congelés. La prolifération cellulaire a été étudiée par incorporation de thymidine tritiée. La production des FRO a été évaluée par spectrofluorimétrie. La voie ERK a été évaluée par western blot, ELISA et immunohistochimie. La voie Akt été évaluée par western blot et immunohistochimie. Nous avons montré un phénotype hyperprolifératif des cellules endométriosiques profondes en rapport avec une activation de la voie ERK par le biais du stress oxydant et à une activation de la voie Akt. Nous avons montré qu’un anti-oxydant (NAC), un inhibiteur de protéines kinases (A771726), un inhibiteur de Raf (sorafenib), un inhibiteur de mTOR (temsirolimus), un agoniste des cannabinoïdes (WIN 55212-2) et un anti-métabolite (5-FU) pouvaient contôler la prolifération des cellules endométriosiques profondes in vitro et la progression de nodules endométriosiques profonds implantés dans des souris Nudes. L’interaction CXCR4-CXCL12 a été étudiée par western blot, analyse de migration, cytométrie de flux et ELISA. Nous avons montré une attraction spécifique des cellules endométriosiques profondes sur-exprimant le CXCR4 par la chimiokine CXCL12 présente en quantité accrue dans le liquide péritonéal des femmes endométriosiques. En conclusion, nous avons montré que le traitement médical de l’endométriose pouvait être non hormonal et que le stress oxydant, la voie ERK et la voie Akt constituaient de nouvelles pistes thérapeutiques à évaluer dans le cadre d’essais cliniques. Nous avons également montré comment la modification constitutive des cellules de l’endomètre eutopique pouvait favoriser leur recrutement dans la cavité péritonéale.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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