1 Les chimiokines et leurs récepteurs spécifiques dans la pathologie tumorale 2 RECRUTEMENT DES LEUCOCYTES DANS LES TISSUS membrane basale roulement Adhérence ferme Leucocyte diapédèse endothélium Activé matrice extracellulaire facteurs chémo-attractants TAN inflammation infection tumeur • • • • f-Met-Leu-Phe, PAF facteur C5 …... • Chimiokines 3 LES CHIMIOKINES une nouvelle famille de cytokines chimiotactiques Protéines sécrétées de faible poids moléculaire (7 à 14 kDa). Plus de 50 molécules identifiées. Fonction principale leucocytes. initialement décrite: attraction des Structure tridimensionnelle: -trois feuillets plissés b -partie C terminale en hélice a Présence dans la séquence de 4 Cystéines dans des positions très conservées permettant la formation de ponts disulfures. 4 LES SOUS FAMILLES DE CHIMIOKINES Famille CXC chimiokine Structure CXC C b1 CC chimiokine C chimiokine CX3C chimiokine CC Chromosome C b2 b3 feuillet C 14q12-21 Hélice a C b2 b1 b3 Hélice a C C b1 b2 C CXXXC b1 b3 Hélice a b3 1q23 16 C b2 17q11.2-12 Hélice a 5 LES CHIMIOKINES 4 4 * C 1 * C X C 2 C 1 3 3 C C C 2 C CC chimiokine CXC chimiokine 4 C * C 2 3 * C C Cystéine 1 2 C X X X C 3 C chimiokine X Acide aminé quelconque C 4 C CX3C chimiokine (domaine chimiokine) * extrémité N terminale 6 Les CXC chimiokines et leurs cibles cellulaires Famille ERL+ C X C Cellules cibles IL-8 (CXCL8) GRO-a (CXCL1) GRO-b (CXCL2) GRO- (CXCL3) ENA-78 (CXCL5) GCP-2 (CXCL6) NAP-2 (CXCL7) N, T, Ba, CE, NK, K, Me N, Me, Ba, CE, T N, Ba, CE, T N, Ba, CE, T N, CE N, CE N, Ba, F, CE Motif ERL = glutamate-leucine-arginine ERL- M = Monocyte N = Neutrophile L = Lymphocyte Chimiokines PF4 (CXCL4) IP-10 (CXCL10) MIG (CXCL9) SDF-1ab (CXCL12) BCA-1(CXCL13) ITAC (CXCL11) CE = Cellule Endothéliale F = Fibroblaste Ba = Basophile F, CE T, NK, M, CE T, EC L, CD34+, N, M T, souches B, T T = Lymphocyte T B = Lymphocyte B NK = Natural killer K = Kératinocyte Me = Mélanocyte 7 LES CXC CHIMIOKINES CXC ELR + : chimiokines angiogéniques CXCL8: IL-8 (Interleukin-8) CXCL5 : ENA-78 (Epithelial cell-derived neutrophil-activating factor-78) CXCL1: GRO-a (Growth Related Oncogene-a) CXCL2: GRO-b (Growth Related Oncogene-b) CXCL3: GRO- (Growth Related Oncogene-) CXCL6: GCP-2 (Granulocyte chemotactic protein-2) CXCL3: PBP (Platelet basic protein) CXCL3: CTAP-III (Connective tissue activating protein-III) CXCL13: b-TG (b-thromboglobulin) CXCL7: NAP-2 (Neutrophil-activating peptide-2) CXC ELR - : chimiokines angiostatiques CXCL4: PF4 (Platelet factor 4) CXCL10: IP-10 (Interferon-g- inducible protein) CXCL9: MIG (Monokine induced by interferon-g) CXCL12: SDF-1 (Stromal cell-derived factor-1) 8 Les CC chimiokines et leurs cibles cellulaires Chimiokines Cellules cibles MCP-1 (CCL2) MCP-2 (CCL7) MCP-3 (CCL8) MCP-4 (CCL13) MCP-5 (CCL2) MIP-1a (CCL3) MIP-1b (CCL4) RANTES (CCL5) Eotaxin (CCL11) I-309 (CCL1) HCC-1 (CCL14) MIP-3a (CCL20) MIP-3b (CCL19) TARC (CCL17) TECK (CCL25) 6CKine/SLC (CCL21) MDC (CCL22) DC-CK1/PARC (CCL18) M, Ba, Tm, NK, CD, CMS M, Ba, E, Tm-n, NK, CD M, Ba, E, Tm, NK, CD M, E, T, Ba M, E, T M, Ba, N, T, souches, NK, CD, B M, T, souches, NK, CD M, Tm, E, Ba, CD, NK E T, M M, souches L L,M M, T Ma, CD, thymocytes T, souches CD, NK, T CD M = Monocyte B = Lymphocyte B CD = Cellule dendritique MA=Macrophage Ba = Basophile NK = Natural killer Tm = T mémoire CMS = Cellule de Muscle Squelettique L = Lymphocytes Tn = T naïf E = Eosinophile 9 Les familles C et CX3C chimiokines Famille C CX3C Chimiokine Lymphotactine a b XCL1, XCL2 Fractalkine CX3CCL1 Cellules cibles Thymocyte, Lymphocyte T, NK, Cellule dendritique Lymphocyte T,Cellules NK, Cellule dendritique, Monocyte 10 Chimiokines non conventionnelles: CX3CL1 et CXCL16 domaine mucine domaine transmembranaire CX3CL C C XX X C C domaine intracellulaire zone de clivage C C X C C la forme membranaire 92-95 kDa la forme soluble 90-92 kDa le domaine chimiokine 12-14 kDa CXCL16 11 Les sources de production des chimiokines Les différentes chimiokines peuvent être produites par des cellules adhérentes et par des cellules circulantes. Les chimiokines attirent. sont très souvent produites par les cellules qu ’elles Les chimiokines peuvent être produites soit de manière constitutive soit de manière inductible Lymphotactine Fractalkine SDF-1 DC -CK 1 BCA-1 M DC Circulation Normale des leucocytes 6Ckine MIP-3 a MIP-3 b TARC TECK HCC-1 Expression constitutive Néoplasie DC -CK 1 M DC LARC IL-8 Contexte GROs Inflammatoire IP-10 immunité GCP-2 RANTES MCP1-5 Eotaxine MIP-1 a ,b ENA-78 NAP-2 PF4 MIG Expression inductible 12 Les récepteurs des chimiokines Récepteurs à 7 domaines transmembranaires couplés aux protéines G trimériques Récepteurs formés d ’une chaîne polypeptidique de 350 à 360 acides aminés Extrémité N terminale extracellulaire et extrémité C terminale intracellulaire NH2 Ext membrane Int interaction G trimériques COOH 13 Les chimiokines et leurs récepteurs Chimiokines: 4 sous familles C C XC C ab C C C C C CXCL(1 à 16) CXCR C CCL(1 à 28) ab (1 à 6) C X X XC C CCR(1 à 10) Récepteurs: 4 sous familles 20 molécules clonées et identifiées C ab XCL1,2 XCR(1,2) C CX3CL ab CX3CR 14 Signalisation intracellulaire des chimiokines Lymphocytes T Neutrophiles RANTES IL-8 MCP1 CXCR1/2 CCR5 Activation des protéines Go/Gi sensibles à la toxine pertussique a Monocytes b a b CCR2 a Augmentation du calcium intracellulaire Activation de certaines MAPKs Activation de certaines tyrosines kinases b 15 Rôles des couples chimiokines/récepteurs dans les cancers 16 Rôle des couples chimiokines/récepteurs dans la progression tumorale chimiokines transformation cellulaire prolifération des cellules tumorales Angiogenèse chimiokines Développement des tumeurs primitives et des métastases à distance Prolifération cellules tumorales chimiokines migration matrice extra cellulaire chimiokines extravasation intravasation 17 Effet direct des chimiokines sur la transformation et la croissance cellulaires stimulation autocrine et paracrine CXCL1, CXCL2, CXCL3 CXCL8 et CCL20 CXCR2 cellules épithéliales des poumons et du pancréas mélanocytes CCR6 Transformation Cellulaire Activité de facteurs de croissance CXCR4 CXCR2 mélanocytes malins carcinomes épidermoïdes de la tête et du cou, carcinomes pulmonaires et pancréatiques CXCR2 ligands: CXCL1, CXCL2, CXCL3 et CXCL8 CXCR4 ligand: CXCL12 18 Régulation de l’angiogenèse par les chimiokines CXCR2 ligands, ERL+ CXCL1,CXCL2,CXCL3 CXCL8 CCL2: CC chimiokine cellules endothéliales CCL21 : CC chimiokine CXCR2 CCR2 stimulation prolifération et migration des cellules endothéliales CXCR3 ligands, ERLCXCL4, CXCL9, CXCL10 CXCR3 CCR7 CX3CL1, CXCL10 CX3CR inhibition prolifération et migration des cellules endothéliales CXCR3 cellules NK destruction cellules endothéliales 19 Rôle des chimiokines dans la dissémination des tumeurs métastases paroi vasculaire extravasation intravasation matrice extracellulaire tumeur primaire Métalloprotéases Matricielles (MMPs) chimiokines 20 Les chimiokines stimulent la production et l ’activation des MMPs par les tumeurs Chimiokines Effet direct Vaisseau sanguin Cellules tumorales MMPs Effet indirect Mélanome CXCL8 Cancer CXCL8 monocytes prostate MMP-2 MMPs invasivité collagènase Cellules tumorales Chimiokines MMP-9 gélatinase invasivité 21 Implication des couples chimiokines/récepteurs dans la domiciliation des métastases cellules tumorales sur exprimant des récepteurs de chimiokines chimiokines sécrétées constitutivement par les tissus Adénocarcinomes mammaires CXCL12 CXCR4 CCR7 Mélanomes poumons CXCL12 CXCR4 CCR7 Ostéosarcomes CXCR4 moelle osseuse Adénocarcinomes prostatiques CXCL12 CXCR4 Rhabdomyosarcomes CCL21 ganglions lymphatiques CXCR4 foie CXCL12 22 Les chimiokines sont les médiateurs essentiels du recrutement des leucocytes dans les tumeurs Cellules tumorales Neutrophiles Lymphocytes B Cellules dendritiques Cellules Natural Killer Lymphocytes T Monocytes Macrophages Chimiokines Infiltration leucocytaire Réponse anti-tumorale < Effet pro-tumoral 23 CCL2 dans les tumeurs Corrélation entre le niveau d’expression de CCL2 et le nombre de monocytes-macrophages. Cancers du colon, poumons, sein, os, col de l ’utérus, ovaire et vessie. Production de CCL2 par les monocytes-macrophages infiltrants boucle d’amplification 24 Le double jeu des monocytes macrophages MCP-1 TAMs (Tumor Associated Macrophages) bFGF,vEGF,MMPs, IL-10,PGE2, Fibrine … ? Phagocytose, Cytotoxicité, TNF-a… Effet tumoricide des TAMs Effet pro tumoral des TAMs Croissance de la tumeur Régression de la tumeur Recrutement des lymphocytes T et des cellules NK dans les tumeurs 25 Essais pré-cliniques d’immunothérapie génique Th1 CD4 CCR5 CXCR3 CCR7 Recrutement CD8 CXCR3 CCR7 CXCL9,10 CCL21 Réponse anti-tumorale de l’hôte - Rejet ou régression des tumeurs - Diminution des métastases NK CXCR3 CCR7 CCR2 - Augmentation de la survie 26 Quelles sont les chimiokines responsables du recrutement des lymphocytes T et des NK dans les tumeurs humaines Carcinomes du nasopharinx et de l’ovaire : CCL5 et CCL3 (via CCR5) responsables recrutement des CD4 Th1 Carcinome mammaire : CCL19 (via CCR6) responsable du recrutement des CD4 et CD8 mémoires Carcinome colique : CX3CL1 (via CX3CR) responsable du recrutement des CD4 Th1, CD8 et NK Carcinome du pancréas : CXCL16 (via CXCR6) responsable du recrutement des CD4 Th1, CD8 et NK 27 Infiltration des tumeurs humaines par les cellules dendritiques (CD) cellule dendritique : ? cellule présentatrice d’antigènes ‘professionnelle’ - estomac - nasopharinx - poumon Corrélation pronostic et présence de CD dans les tumeurs - rein - tyroïde - phénotype des CD (mature/immature) - sein - localisation des CD (intra/peri ;tumorale) - prostate - type de tumeur 28 Conclusions Les couples chimiokines/récepteurs spécifiques représentent de nouvelles cibles thérapeutiques et permettent de proposer de nouvelles stratégies anti-cancéreuses - Bloqueurs pharmacologiques des récepteurs - Anticorps bloquant anti-chimiokines et anti-récepteurs - Récepteurs solubles - Immunothérapie génique par certaines chimiokines