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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-1ab (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
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Les chimiokines et leurs récepteurs
Chimiokines: 4 sous familles
C
C XC
C
ab
C
C
C
C C
CXCL(1 à 16)
CXCR
C
CCL(1 à 28)
ab
(1 à 6)
C X X XC
C
CCR(1 à 10)
Récepteurs: 4 sous familles
20 molécules clonées et identifiées
C
ab
XCL1,2
XCR(1,2)
C
CX3CL
ab
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
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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
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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