Prolifération des cellules souches : vers une meilleure compréhension des processus cellulaires liés aux cancers ?
26 novembre 2008

Dans un travail paru le 24 novembre dans la revue Nature biotechnology, Anselme Perrier et ses collaborateurs de l'IStem ont identifié une anomalie récurrente dans le génome des cellules souches embryonnaires humaines laissées trop longtemps en culture. Hasard ou non, cette même anomalie est retrouvé dans un certain nombre de cancers. Cette découverte laisse entrevoir qu'un même processus pourrait être à l'origine de la prolifération des cellules souches et des cellules cancéreuses. Ces travaux ont notamment reçu le soutien de l'AFM (Association française contre les myopathies) grâce aux dons du Téléthon. 
L'apparition d'un cancer est un processus « multi-étapes » dû à l'accumulation de mutations dans des gènes impliqués dans la régulation de la prolifération cellulaire. Ces altérations génétiques induisent une transformation progressive d'une cellule normale en une cellule dérivée maligne. Les anomalies de nombre et de structure des chromosomes (ou anomalies caryotypiques) sont des événements fréquemment observés dans les cancers.
Les cellules souches embryonnaires sont capables de se multiplier pratiquement sans limite et de se différencier en tous les types cellulaires de l'organisme (cellules pluripotentes). In vitro, il est possible de les maintenir à l'état indifférencié. Dans des conditions de cultures précises on peut orienter leur différenciation vers un type cellulaire donné (neurones, cellules sanguines, cellules cardiaques...).

Dans ce travail coordonné par Anselme Perrier, chercheur à l'Inserm, un contrôle régulier de l'intégrité du génome de cellules souches embryonnaires humaines a permis l'identification d'une région du génome hautement instable chez l'homme, localisée sur le chromosome 20.

Une copie surnuméraire d'un fragment du chromosome 20 apparaît de façon récurrente dans les cellules souches embryonnaires humaines maintenues pendant une longue période in vitro à l'état indifférencié. Cette région a déjà été décrite comme amplifiée dans de nombreux cancers, notamment dans les cancers du sein, de la vessie, du poumon, du foie, dans les mélanomes, dans le cancer cervical. Des études ont montré que l'instabilité génétique de cette région amplifiée était un évènement important dans la progression tumorale.

Les cellules souches embryonnaires humaines peuvent donc contribuer à une meilleure compréhension des événements précoces jouant un rôle dans la progression tumorale. Elles présentent en outre l'avantage de pouvoir étudier l'implication de la région identifiée par les chercheurs de l'Inserm dans un contexte où il n'y a pas d'autres anomalies génétiques.

Les cellules souches embryonnaires humaines
En France, la majorité des équipes ayant reçu de l'Agence de la biomédecine l'autorisation de travailler sur les cellules hES appartiennent à la recherche académique, et pour une très grande part à l'Inserm (22 protocoles sur 35, et 15 des 26 équipes autorisées). L'I-Stem, créé au 1er janvier 2005, est un centre de recherche et développement dédié à l'étude du potentiel thérapeutique de ces cellules et à son application aux maladies rares d'origine génétique. L'AFM, l'Inserm et l'Université d'Evry-Val-d'Essonne en sont les membres fondateurs.

Les cellules souches embryonnaires proviennent de l'embryon humain aux tout premiers stades de son développement, quelques jours seulement après la fécondation. Ces cellules sont dites « pluripotentes » : elles peuvent se répliquer indéfiniment (autorenouvellement), proliférer en culture et se différencier en plus de 200 types de tissus. Au cours du développement, elles ont vocation à former tous les tissus de l'organisme. C'est notamment sur cette capacité que reposent les espoirs actuels en termes d'applications biologiques et médicales.

Pour en savoir plus
Source :
Human embryonic stem cells reveal recurrent genomic instability at 20q11.21
Nathalie Lefort (1), Maxime Feyeux (1), Cécile Bas (2), Olivier Féraud (3), Annelise Bennaceur-Griscelli (3), Gérard Tachdjian (2), Marc Peschanski (1) & Anselme L Perrier (1)
(1) Inserm/UEVE UMR-861, I-STEM, AFM, Institute for Stem cell Therapy and Exploration of Monogenic
diseases, 5 rue Henri Desbruères, 91030 Evry cedex, France.
(2) Service de biologie et génétique de la reproduction, Inserm U782, Hôpital Antoine Be´cle` re, Université Paris 11, Clamart, France.
(3) Inserm U602/Université Paris-Sud 11, Hôpital Paul Brousse, Villejuif, France.

Nature biotechnology : http://dx.doi.org/10.1038/nbt.1509

Contact chercheur :
Anselme Perrier
Equipe Maladies Neurodégénératives
Inserm /UEVE UMR 861, I-STEM, AFM
Tél. : 01 69 90 85 23

Le mécanisme de formation des cellules géantes multinucléées dévoilé
25 novembre 2008

Une équipe de recherche du Centre d'Immunologie de Marseille-Luminy (Inserm-CNRS-Université de la Méditerranée) dirigée par Eric Vivier, en collaboration avec un laboratoire d'Oxford, vient de montrer qu'une protéine membranaire appelée DAP12 est nécessaire et suffisante à la formation des cellules géantes multinucléées qui contribuent à l'inflammation chez les patients atteints, entre autres, de tuberculose, de sarcoïdose, de schistosomiase. Sur les sites d'implantation de biomatériaux, ces cellules les dégradent progressivement. Les chercheurs ont montré que DAP12 présente dans les macrophages déclenche une cascade de signaux aboutissant à la synthèse de protéines impliquées dans la fusion. Si cette cascade est inhibée, la formation de ces cellules géantes pourrait être limitée, et les biomatériaux préservés. Les résultats sont publiés dans Science Signaling, dernier né de la revue Science.

Les cellules géantes multinucléées sont formées par la fusion de macrophages sur les sites d'inflammation dans certaines pathologies infectieuses ou non ; chez les personnes atteintes de tuberculose, de sarcoïdose (une inflammation des poumons), de schistosomiase (une infection parasitaire) ou encore au niveau des sites d'implantation de biomatériaux. Ces derniers sont destinés à réparer les tissus lésés ou à suppléer des fonctions d'organes déficients, comme les prothèses, les implants, les lentilles ou encore le matériel utilisé en chirurgie.

Les macrophages éliminent les débris cellulaires et les agents pathogènes et sont donc légitimement présents sur les sites infectieux ou d'inflammation. Mais la raison de leur fusion en cellules géantes reste un mystère depuis leur découverte en 1868. Elles semblent entraîner des lésions en cas de tuberculose ou encore pourraient jouer un rôle clé dans l'apparition de la sarcoïdose, une inflammation chronique pulmonaire. En outre, les cliniciens savent que ces cellules ont un effet délétère sur les implants en contribuant à la dégradation des biomatériaux. D'où l'importance de mieux comprendre les mécanismes et signaux qui entraînent la formation de ces cellules afin de pouvoir à terme moduler leur activité.

L'équipe d'Eric Vivier, directeur du Centre d'Immunologie de Marseille-Luminy, unité Inserm 631, en collaboration avec un laboratoire d'Oxford, vient de mettre à jour ces mécanismes. De précédents travaux avaient montré qu'une protéine transmembranaire DAP12 (aussi appelée KARAP) était très présente dans les cellules immunitaires, dont les macrophages, et qu'elle était impliquée dans la formation des ostéoclastes, des cellules de l'os également obtenues par la fusion de macrophages. Les chercheurs ont donc spontanément orienté leurs travaux vers cette molécule.
Ils ont inactivé le gène codant pour cette protéine chez des souris possédant un implant. Les résultats sont sans appel. Chez ces rongeurs, la quantité de cellules géantes est quasiment nulle autour de l'implant malgré un nombre de macrophages comparable à celui des souris témoins. A l'inverse, la surexpression de la protéine DAP12 entraîne une formation considérable de cellules géantes in vitro et in vivo. Les chercheurs ont ensuite poussé plus loin leurs investigations en « disséquant » la voie de signalisation dépendante de DAP12. Ils ont ainsi constaté que cette protéine se lie à un récepteur membranaire du macrophage (TREM2), provoquant l'activation d'une protéine tyrosine kinase Syk. Cette cascade d'évènements modifie la régulation de nombreux gènes codant pour des protéines impliquées dans la fusion cellulaire comme des récepteurs transmembranaires ou des protéines d'adhésion. Elle stimule en fait l'expression de près de cinq cents gènes et inhibe l'expression d'environ sept cents autres.

Ces travaux ont donc permis de montrer que la protéine DAP12 et la cascade de signaux qu'elle entraîne, sont indispensables à la formation des cellules géantes.

Cette succession d'événements dans la cellule prépare en quelque sorte le macrophage à la fusion en régulant de nombreux gènes codant pour des protéines de fusion.

La protéine DAP12, en reconnaissant le récepteur TREM2 présent sur la membrane du macrophage, active la formation de macrophages géants multinucléés.

"Les protéines impliquées dans cette cascade de signaux, notamment TREM2 et syk, constituent de nouvelles cibles thérapeutiques intéressantes pour traiter les patients atteints de sarcoïdose ou encore préserver l'intégrité des implants, explique Eric Vivier. L'inhibition de la protéine syk est déjà étudiée dans d'autres indications et pourrait donc devenir d'autant plus prometteuse."

Pour en savoir plus
Source
Essential Role of DAP12 Signaling in Macrophage Programming into a Fusion-Competent State
Laura Helming(1*), Elena Tomasello(2,3,4), Themis R. Kyriakides (5,6,7), Fernando O. Martinez (1),Toshiyuki Takai (8,9), Siamon Gordon (1), Eric Vivier (2,3,4,10)
(1) Sir William Dunn School of Pathology, University of Oxford, South Parks Road, Oxford OX1 3RE, UK
(2) Centre d'Immunologie de Marseille-Luminy, Université de la Méditerranée, case 906, Campus de Luminy, 13288 Marseille, France
(3) Unité Inserm 631, case 906, Campus de Luminy, 13288 Marseille, France
(4) CNRS,UMR6102, case 906, Campus de Luminy, 13288 Marseille, France
(5) Vascular Biology and Therapeutics Program, Boyer Center for Molecular Medicine, Yale University School of Medicine, New Haven, CT 06520, USA
(6) Department of Pathology, Yale University School of Medicine, New Haven, CT 06520, USA
(7) Department of Biomedical Engineering, Yale University School of Medicine, New Haven, CT 06520, USA
(8) Department of Experimental Immunology, Institute of Development, Aging and Cancer, Tohoku University, Seiryo 4-1, Aoba-ku, Sendai 980-8575, Japan
(9) Core Research for Evolutional Science and Technology (CREST), Japan Science and Technology Corporation (JST), Honcho 4-1-8, Kawaguchi, Saitama 332-0012, Japan
(10) Assistance Publique-Hôpitaux de Marseille, Hôpital de la Conception, 13385 Marseille, France
(*)Present address: Institute of Medical Microbiology, Immunology and Hygiene, Technical University of Munich, Trogerstrasse 30, 81675 Munich, Germany.

Science Signaling, Volume 1, Issue 43 ra11, DOI: 10.1126/scisignal.1159665

Contact chercheur
Eric Vivier
Tél. : 04 91 26 94 13
Cet e-mail est protégé contre les robots collecteurs de mails, votre navigateur doit accepter le Javascript pour le voir (mel de préférence ce 25 novembre)

Le lien entre cancer et inflammation se resserre
20 novembre 2008
Certains cancers seraient liés à une dérégulation locale de la voie de l'inflammation. C'est ce que vient de prouver l'équipe de recherche de l'unité Inserm 674 « Génomique fonctionnelle des tumeurs solides », dirigée par Jessica Zucman-Rossi. Le lien entre inflammation chronique et cancer était déjà connu, notamment dans le cancer de l'estomac ou du col de l'utérus mais cette découverte montre pour la première fois qu'une mutation sur le gène codant pour un facteur de régulation de l'inflammation peut être une étape précoce dans l'apparition d'une tumeur bénigne du foie. Ces travaux sont publiés dans l'édition avancée en ligne de la revue Nature du 19 novembre.

Et si la réaction inflammatoire ne permettait pas toujours de lutter contre le cancer mais pouvait au contraire être un promoteur de tumeur ? De plus en plus de travaux suggèrent ce lien, voire le prouvent. Les récents travaux de l'unité Inserm U 674, apportent une nouvelle pierre à cet édifice.

La réaction inflammatoire est naturelle et très utile à l'organisme. Elle accompagne la réaction immunitaire, la rend plus spécifique et contribue à l'élimination de l'agent pathogène et à la réparation des tissus lésés en favorisant le renouvellement cellulaire. Cette réaction est strictement contrôlée par de nombreuses protéines de l'inflammation. Lorsque la réponse est inadaptée ou mal contrôlée, elle crée à l'inverse des lésions qui peuvent endommager le matériel génétique et favoriser la survenue d'anomalies potentiellement cancérigènes.

Des études avaient déjà montré que des personnes ayant des prédispositions génétiques favorisant les phénomènes inflammatoires avaient un risque plus important de développer un cancer. D'autres études ont également montré avec certitude le lien entre inflammation chronique et cancer. C'est par exemple le cas des cancers de l'estomac ou du col de l'utérus. Le premier se développe suite à une infection bactérienne par Helicobacter Pylori et le second par une infection par un papillomavirus. Dans les deux cas, les agents pathogènes persistent des années dans l'organisme, entraînant une réaction inflammatoire durable.
Mais l'étau continue de se resserrer autour de ces deux phénomènes. L'équipe de Jessica Zucman-Rossi vient de montrer qu'une mutation sur un gène codant pour un facteur de régulation de l'inflammation peut constituer une étape précoce de tumorigenèse. L'équipe a travaillé pour cela sur une tumeur rare et bénigne du foie qui affecte le plus souvent des femmes obèses et dont le développement est favorisé par une forte consommation d'alcool.
Des médecins avaient constaté, chez des malades ayant ce profil, la présence d'un syndrome inflammatoire, c'est-à- dire d'une quantité importante de protéines de l'inflammation dans le sang. En cherchant l'origine de ce syndrome, les médecins ont identifié chez certains patients une tumeur bénigne du foie. Les cellules de cette tumeur secrétaient une quantité anormalement élevée de protéines de l'inflammation ; mais une fois la tumeur opérée, le syndrome inflammatoire disparaissait, confirmant ainsi le lien entre les deux.

Les chercheurs ont étudié le génome des cellules de la tumeur pour déterminer l'origine de l'inflammation et ont constaté que dans 60 % des cas un gène codant pour un récepteur de l'interleukine 6, une protéine de l'inflammation, était muté alors que ce même gène était intact dans toutes les autres cellules de l'organisme. Ces mutations entraînaient une activation permanente de la voie de synthèse de nouvelles protéines de l'inflammation. 

"Ces protéines stimulent de nombreux facteurs de croissance qui entraînent la multiplication cellulaire et favorisent l'apparition de la tumeur. C'est le point de départ de la maladie. Nous ne sommes pas en mesure de dire ce qui a provoqué les mutations sur ce gène, ni si elles sont seules responsables de l'apparition de la tumeur, mais nous avons établi, pour la première fois, chez l'homme, un lien direct entre une mutation génétique sur un gène de régulation de la réaction inflammatoire dans les cellules tumorales et les étapes très précoces de la tumorigenèse" précise Jessica Zucman-Rossi.

La caractérisation de ce nouvel oncogène (gp130) dans des pathologies rares permettra de rechercher son implication dans d'autres tumeurs inflammatoires plus fréquentes et, surtout, de développer une nouvelle approche thérapeutique pour prévenir l'apparition de ces cancers ou leur aggravation.

Ces travaux ont bénéficié du soutien de la Ligue Nationale contre le Cancer, de l'ARC et de l'INCa.

Pour en savoir plus
Source 
"Frequent in-frame somatic deletions activate gp130 in inflammatory hepatocellular tumours"
Accès direct à l'article original sur Nature 

Contact chercheur
Jessica Zucman-Rossi
Unité Inserm U674
Génomique fonctionnelle des tumeurs solides
27 rue Juliette Dodu
75010 Paris, France
Tél. : 01 53 72 51 66

Système immunitaire et bactéries intestinales : les clefs d'une cohabitation équilibrée
4 novembre 2008
Des chercheurs de l'Institut Pasteur, du CNRS et de l'Inserm viennent de décrypter un mécanisme clef par lequel s'établit dans notre intestin l'équilibre indispensable entre les bactéries qui y vivent et le système immunitaire qui les contrôle. Leurs travaux, publiés dans la revue Nature, fournissent des pistes pour l'élaboration de traitements contre les maladies infectieuses intestinales, comme les dysenteries, ou contre les maladies inflammatoires chroniques, telle que la maladie de Crohn.

Au sein de notre intestin vivent des milliards de bactéries. Loin d'être néfastes, elles assurent une grande partie de notre digestion, ainsi qu'un rôle de protection en formant un "manteau bactérien" autour de l'intestin, le préservant ainsi des agressions d'agents pathogènes. Mais, lorsque leur développement n'est plus régulé, elles peuvent proliférer, et devenir ainsi pathogènes à leur tour. L'équilibre entre ces bactéries, dites commensales, et le système immunitaire qui les contrôle est donc essentiel. Ses modifications peuvent être à l'origine de pathologies intestinales graves, telles que la maladie de Crohn, ou d'autres affections inflammatoires chroniques aux conséquences sévères.
Dans une publication parue dans Nature, Gérard Eberl et son groupe Développement des tissus lymphoïdes, à l'Institut Pasteur (CNRS, URA1961), décryptent, étape par étape, un mécanisme par lequel est maintenu cet équilibre délicat entre la flore commensale intestinale et le système immunitaire. Les chercheurs mettent plus précisément en évidence comment certaines bactéries déclenchent une réponse immunitaire aboutissant à la formation de nouveaux tissus lymphoïdes, chargés de moduler leur développement.

Les scientifiques montrent d'abord qu'un constituant essentiel de la paroi de ces bactéries, reconnu par une protéine présente dans les cellules épithéliales de l'intestin, déclenche la première étape d'une réaction immunitaire en chaîne. Celle-ci induit la formation de tissus lymphoïdes, qui eux-mêmes produisent des immunoglobulines. Ce sont ces petites molécules qui contrôlent la flore bactérienne à la surface de l'intestin.

Surtout, l'équipe de Gérard Eberl a démontré, en collaboration avec Ivo Gomperts Boneca et son groupe « Biologie et génétique de la paroi bactérienne » (Institut Pasteur/ équipe AVENIR Inserm), que le constituant de la paroi bactérienne, une fois isolé, peut à lui seul induire ce mécanisme de régulation. Ainsi, grâce à cette molécule, les chercheurs espèrent contribuer à la mise au point de nouveaux traitements contre les pathologies inflammatoires de l'intestin, ou contre les infections intestinales.

Pour en savoir plus
Source :
"Lymphoid tissue genesis induced by commensals through NOD1 regulates intestinal homeostasis", Nature, publié en ligne le 5 novembre 2008.
Djahida Bouskra (1), Christophe Brézillon (2), Marion Bérard (3), Catherine Werts (4,6), Rosa Varona (5), Ivo Gomperts Boneca (4,6), Gérard Eberl (1).
(1) Institut Pasteur, groupe Développement des tissus lymphoïdes, CNRS, URA1961.
(2) Institut Pasteur, Laboratoire des Bactéries Pathogènes Entériques.
(3) Institut Pasteur, Animalerie Centrale
(4) Institut Pasteur, groupe Biologie et Génétique de la paroi bactérienne
(5) Department of Immunology and Oncology, Centro Nacional de Biotecnologia/CSIC, UAM Campus Cantoblanco, Madrid 28049, Spain.
(6) Equipe AVENIR Inserm "The role of peptidoglycan in bacterial cell physiology: morphology, resistance to b-lactams and host-microbe interactions"

Contacts presse :
Service de presse de l'Institut Pasteur : Nadine Peyrolo ou Marion Doucet (tél. : 01 45 68 89 28)
Service de presse du CNRS : Julien Guillaume (tél. : 01 44 96 46 35)
Service de presse de l'Inserm : Séverine Ciancia (tél. : 01 44 23 60 86)

L'apeline au secours des diabétiques
4 novembre 2008
L'insuline est la clef qui permet de faire pénétrer le sucre dans nos cellules. Chez les personnes atteintes d'obésité, les mécanismes mis en jeu par cette molécule se détériorent et entraînent l'apparition d'un diabète de type II. L'équipe de Philippe Valet (Unité Inserm 858 "Institut de médecine moléculaire de Rangueil") vient de mettre en évidence une nouvelle voie de secours qui, activée, participe à la régulation du taux de sucre dans l'organisme. Celle-ci fait appel à une protéine : l'apeline.
Ces travaux sont publiés le 5 novembre 2008 dans la revue Cell Metabolism.

Le sucre, naturellement présent dans le sang sous forme de glucose, est stocké dans le foie ou le tissu adipeux (graisse) grâce à l'action de l'insuline. Selon les besoins de l'organisme, le glucose est stocké ou directement utilisé pour assurer le bon fonctionnement du coeur, du cerveau, etc.

Il arrive que ce mécanisme se détériore soit parce que l'insuline n'est plus produite (diabète de type I), soit parce que les récepteurs situés à la surface des cellules du foie se désensibilisent (diabète de type II). En conséquence, la cellule n'est plus capable d'assimiler le glucose. Un tel dysfonctionnement entraîne une élévation de la teneur en sucre dans le sang causant l'apparition de nombreuses complications.

L'équipe de Philippe Valet vient de révéler que nos cellules sont dotées d'une deuxième voie permettant d'assimiler ce glucose. Cette découverte repose sur une protéine appelée "apeline" (1).

Celle-ci, outre le fait d'être une "clef" différente de l'insuline passe également par un récepteur, une "porte d'entrée", différente.

Pour le patient diabétique de type II, chez lequel ce n'est plus la clef mais la porte, ou récepteur, qui est biaisée, cette avancée fondamentale permet d'imaginer un traitement efficace. En effet, la découverte de l'équipe de Philippe Valet autorise, en court-circuitant ce mécanisme, l'assimilation du sucre par une voie totalement différente de celle médiée par l'action de l'insuline.

En temps normal, cette seconde voie n'assure qu'une faible part de l'intégration du sucre. Mais comme l'ont prouvé les tests réalisés chez la souris par les chercheurs de l'Inserm, dans le cas du diabète de type II, si cette seconde voie est activée, elle est capable d'améliorer la régulation du taux de sucre dans le sang. "Il reste maintenant à vérifier l'action de cette protéine chez l'homme. En parallèle, nous développons une molécule de synthèse qui pourrait être utilisée si les tests chez l'homme s'avèrent positifs" conclut Philippe Valet.

Note :
(1) L'apeline est une protéine synthétisée et sécrétée par les cellules du tissu adipeux. De précédents travaux menés par cette équipe avaient mis en évidence une augmentation de sa concentration sanguine chez les personnes obèses et chez les sujets atteints de diabète de type II suggérant un lien avec la régulation du glucose dans l'organisme. 

Pour en savoir plus
Source :
Apelin stimulates glucose utilization in normal and obese insulin resistant mice
Cédric Dray1,2, Claude Knauf1,2, Danièle Daviaud1,2, Aurélie Waget1,2, Jérémie Boucher1,2, Marie Buléon1,2, Patrice D Cani3, Camille Attané1,2, Charlotte Guigné1,2, Christian Carpéné1,2, Rémy Burcelin1,2, Isabelle Castan-Laurell1,2 and Philippe Valet1,2
Cell Metabolism, November 5th
(1) Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (Inserm), U858, Toulouse, France
(2) Université de Toulouse, UPS, Institut de Médecine Moléculaire de Rangueil (I2MR), IFR31, F-31432 Toulouse cedex 4, France
(3) Université catholique de Louvain, Unit PMNT 73/69, Brussels, Belgium

Contact chercheur :
Philippe Valet
Unité Inserm 858 "Institut de médecine moléculaire de Rangueil"
Tél. : 05 61 32 56 34
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