ABOU-BEKR BELKAID FACULTE SNV/STU

TLEMCEN N° D’ORDRE
UNIVERSITE DE TLEMCEN- ABOU-BEKR BELKAID
FACULTE SNV/STU- DEPARTEMENT DE BIOLOGIE
Laboratoire de Biologie Moléculaire Appliquée et Immunologie
Mémoire
Présentée pour obtenir le grade
DE MASTER II EN IMMUNOLOGIE
Par :
Wissem Baba-Ahmed
Soutenue le
30/06/2016
Intitulé :
Effet de la metformine sur la modulation de la balance NO/Arginase des monocytes
au cours du cancer colorectal
JURY :
Pr Smahi Mohammed Chamsddine
Professeur
Présidant
Pr ARIBI Mourad
Professeur
Encadreur
Dr Brahami Nabila
Maitre de conférences B
Examinatrice
Dr TriquiChahinez
Maitre de conférences B
Examinatrice
1
30 juin 2016
Résumé
Introduction
Le cancer colorectal est l’un des cancers les plus fréquents à l’heure actuel, avec
une fréquence élevé chez les gens âgés de plus de 50 ans. Un dérèglement dans les
compartiments et les réponses du système immunitaire est observé dans ce cancer y
compris les monocytes.
Objectif
Etudier l’activité de l’arginase et la production du NO des monocytes sanguines
d’un patient atteint d’un cancer colorectal, avec ou sans metformine.
But
Montrer que la metformine pourrait avoir un effet anti tumoral sur l’activité des
monocytes sanguins d’un patient atteint d’un CCR.
Matériels et méthodes
Effectuer un prélèvement sanguin et récupérer une pièce opératoire de la tumeur
prélevé d’un cancéreux colorectal, récupération des PBMC du sang et isolement des
monocytes, ces derniers sont cultivés avec le lysat tumoral est traités avec différent doses
de metformine et le dosage de l’activité des monocytes et la production du NO des
monocytes dans toutes les conditions.
Résultats
La production du NO est augmenté dans les monocytes avec le lysat tumoral,
l’ajout de la metformine augmente puis diminue la production du NO en fonction de sa
concentration. De même, l’activité de l’arginase des monocytes avec le lysat tumoral
diminue après l’ajout de la metformine avec différentes concentrations.
Conclusion
La metformine avec des doses précises augmente la production du NO et
diminue l’activité de l’arginase des monocytes sanguines au cours d’un cancer colorectal ;
cela veut dire que l’effet de la metformine est dosedépendante. La metformine pourrait
donc avoir un effet anti tumoral au cour du cancer colorectal
Mots clés
Cancer colorectal, monocytes, metformine, monoxyde d’azote, arginase
iii2
Abstract
Introduction
The colorectal cancer (CCR) is one of the most frequent cancers nowadays. It frequency
arises with people aged above than 50 years old. The compartments’ disruption and
responses of immune system are observed in this cancer including the monocytes.
Objectives
The study of arginase activity and the production of blood monocycles of a patient
suffering from colorectal cancer with or without metformin.
Aim
Show that themetformin can have an antitumor effect on blood monocytes’activity
of a patient suffering from CCR.
Materials and methods
Perform a blood sample and pick up an operatory piece of the tumor from a
patient, recovery of PBMC from blood and the isolation if Of monocycles. These laters
which grow and can be cultivated with the lysat tumor are treated with different doses of
metformin and the dosing of monocycles activity and the production of NO of monocycles
in any condition.
Results
The production of NO is encreased by monocycles with the Lysat tumorthe add of
the metromine is encrising then reduces the production of NO accorning to his
concentration. Arginase activity of monocycles with lysat tumor reduces after the add of
metformine with different concentrations.
Conclusion
The metrominewith metered dose encreases the production of NO and reduces
thE arginase activity of blood monocycles in a colorectal cancer. This means that the
effect metformine is dependent doses
So, Metformine can have an anti-tumor effect in a colorectal cancer
Key words
Colorectal cancer, monocytes, metformin, oxide nitric, arginase
iv
3
‫ملخص‬
‫مقدمة‬
‫يعد سرطان القلون المستقيم من بين السرطانات االكثر انتشارافي الوقت الحالي‪ ،‬خاصة عند االشخاص الذين يفوق سنهم‬
‫‪ ٥٠‬سنة‪ .‬في هذا النوع من السرطان نالحظ اختالل في خاليا االستجابة المناعية و منها الخاليا المناعية احادية النواة‬
‫الغرض‬
‫دراسة وظيفية االرجيناز و انتاج احادي اكسيد االزوت للخاليا المناعية احادية النواة للمرضى المصابين بسرطان‬
‫القلون المستقيم ‪،‬مع او بدون المتفورمين‬
‫الهدف‬
‫اثبات ان لمتفورمين قادرة على امتالك تاثير ايجابي على نشاطا لخاليا المناعية احادية النواة الدموية عند مرضى‬
‫سرطان القلون المستقيم‬
‫االدواتوالتجاربالمستعملة‬
‫نزع الدمو اخذ عينة من الورم المنزوع من المريض‪ ،‬عزل الخاليا احادية النواة من بين خاليا الدم ‪،‬هذه االخيرة‬
‫تدمجمع مستخلص الورم بجرعات متفاوتة من المتفورمين‪،‬وبعدها يتم تقديرنشاط االرجيناز للخاليا المناعية احادية‬
‫النواة وانتاج احادي اكسيد االزوت لهذه الخاليا في جميع الشروط‬
‫النتائج‬
‫انتاجا حادي اكسيد االزوت يزيذ ينقص في الخاليا احادية النواة المدمجة مع مستخلص الورم عند اضافة المتفورمين‬
‫‪،‬ايضا نشاط االرجيناز لهذه الخاليا المدموجة مع ملخص الورم ينقص عند اضافة المتفورمين بمختلف التراكيز‬
‫استنتاج‬
‫المتفورمين يمكن ان يكون لها تاثير ايجابي ضد سرطان يتجاه الخاليا المناعية احادية النواة عند مرضى سرطان‬
‫القلون المستقيم‬
‫‪4‬‬
‫‪v‬‬
Avant-propos
En premier lieu je remercie mon directeur de mémoire le Docteur Mourad ARIBI
qu’il soit persuadé de mes vives reconnaissances.
Je dois remercier également l’ensemble des membres du jury qui m’ont fait
l’honneur d’examiner ce travail.
ProfesseurSmahi Mohammed chamsddine
Docteur BrahamiNabila
Docteur TriquiChahinez
Je tiens à exprimé toute ma gratitude et ma reconnaissance à Mme MEKAOUI
Zineb Doctorante en immunologie à l’université Abou Bekr Belkaid Tlemcen pour son aide
précieuse, pour le partage de ses expérience.
Je n’oublierais pas tous les autres avec qui j’ai pu travailler ou échanger de bons
moments dans le laboratoire, en particulier, Mansouria , Wassila et à toutes les personnes
de ma promo.
J’exprime aussi ma sincère gratitude à mes enseignants pour leur soutien et
leurs conseils durant les cinq années universitaires.
Ce travail a pour objectif Etudier l’activité de l’arginase et la production des
monocytes sanguines d’un patient atteint d’un cancer colorectal, avec ou sans
metformine.
Le présent mémoire est structuré en six chapitres : Revues de la littérature,
Matériels et méthodes, Résultats et interprétation, Discussion, Conclusions et
Perspectives, Bibliographie. Il s’inscrit dans le cadre de ma formation universitaire pour
l’obtention du grade de Master II, spécialité Immunologie.
Je dédie ce modeste travail à mes chers parents, mon mari et à
toutes les personnes que j’estime.
vi 5
Table des matières
Résumé ……………………………………………………………………………………….. iii
Abstract ……………………………………………………………………………................ iv
Résumé en arabe …………………………………………………………………................ v
Avant-propos ………………………………………………………………………………….vi
Table des matières …………………………………………………………………………… x
Liste des figures ……………………………………………………………………………… xi
Liste des abréviations …………………………………………………………………………xii
Introduction ..................................................................................................................... 1
Chapitre 1. Revue de la littérature ……………………………………………................... 3
1.1 Cancer colorectal ………………………………………………………………………. 3
1.1.1 Définition ………………………………………………………………………………. 3
1.1.2 Facteurs de risque …………………………………………………………………….. 3
1.1.3 Dépistage et diagnostique …………………………………………………………... 4
1.1.4 Immunosurveillance du cancer ………………………………………………………. 4
1.2 Monocytes ……………………………………………………………………………….. 5
1.2.1 Définition des monocytes ……………………………………………………………. 5
1.2.2 Monocytopoïése ………………………………………………………….................... 5
1.2.3 Rôle des monocytes ……………………………………………………..................... 6
1.2.4 Les antigènes de surface ……………………………………………..…………….. 6
1.2.5 La sécrétion des cytokines …………………………………………..……………… 7
1.2.6 Monocytes et tumeur …………………………………………………….................. 7
1.3 Metformine ……………………………………………………………………………… 8
1.3.1 Définition …………………………………………………………………..………….. 8
1.3.2 Molécules cibles de la metformine …………………………………………………. 8
1.3.3 Metformine et cancer ………………………………………………………………… 9
1.4 NO et arginase ………………………………………………………………………… 10
1.4.1 NO …………………………………………………………………………………….. 10
1.4.1.1 Définition ……………………………………………………………………………… 10
1.4.1.2 Synthèse du NO ……………………………………………………………………... 10
1.4.1.3 Isoformes de NOS ………………………………………………………………….. 10
1.4.1.4 NO et immunité ………………………………………………………………………. 11
1.4.2 Arginase ………………………………………………………………………………. 11
1.4.2.1 Définition ……………………………………………………………………………… 11
1.4.2.2 Les isoformes d’arginase ……………………………………………………………. 11
1.4.2.3 Les produits de l’arginase …………………………………………………………... 12
1.4.2.4 Arginase et immunité ……………………………………………………………...... ..12
1.4.3 NO/Arginase ………………………………………………………………………..... 13
Chapitre 2. Matériels et méthodes………………………………………………………... 14
2.1
2.2
2.3
Recrutement du patient ………………………………………………………….…… .14
Culture cellulaire et isolation des monocytes ……………………………………….. 14
Récupération de la biopsie ……………………………………………….. ………….. 15
x6
2.4
2.5
2.6
2.7
Préparation du lysat tumoral ………………………………………………………….. 15
Traitement des monocytes …………………………………………………................ 15
Dosage du NO …………………………………………………………………………...16
Dosage de l’activité de l’arginase ……………………………………………………...16
Chapitre 3. Résultats et interprétation …………………………………………………… 17
Chapitre 4. Discussion ……………………………………………………………………… 19
Chapitre 5. Conclusion et perspectives ………………………………………………… 21
Chapitre 6. Bibliographie………………………………………………………………….. 22
xi7
Liste des figures
Figure 1.1Présentation schématique de l’interaction des principaux déterminants et
facteurs de risque pour le cancer colorectal, avec les indicateurs de préventions
primaires………………………………………………………………………………………… 3
Figure 1.2 Les principaux mécanismes d’échappement de la tumeur du system
immunitaire……………………………………………………………………………………. 4
Figure 1.3 Hétérogénéité des monocytes …………………………………………………..
6
Figure 1.4Nomenclature des monocytes dans le sang: les 3 types de monocytes
présentent dans le sang périphérique, en représentant leur marqueurs de surface
spécifique, les crochets bleus indiquent CD14 et les carrées rouge indiquent CD16……. 7
Figure 1.5 Voie de synthèse du monoxyde d’azote NO…………………………………. 10
Figure 1.6 Métabolisme de la L-arginine par l’arginase et ses produits obtenus…….... 12
Figure 1.7La régulation réciproque de l’arginase et
de l’oxyde nitric inductible
(iNOS)…………………………………………………………………………………………. 13
Figure 2.1 Séparation des compartiments du sang par ficol ………………………….14
Figure 2.2 Préparation de la pièce tumorale…………………………………………… 15
Figure 3.1 Effet de la metformine sur la production du monoxyde d’azote par le monocyte
mis en culture avec le lysat de la tumeur colorectal ………………………………………. 18
Figure 3.2 Effet de la metformine sur la production du monoxyde d’azote par le monocyte
mis en culture avec le lysat de la tumeur colorectal …………………………... 18
xi8
Liste des abréviations
CCR : Cancer colorectal
CMH : Complexe majeur d’histocompatibilité
LTreg : lymphocyte T régulatrice
MO: Monocyte
NO: Oxide nitric
NOS : Oxide nitric synthétase
TGFβ: Transforming Growth Factor β
IL : Interleukine
PD-1:Programme death-1
PD-L1: Programme death ligand 1
VEGF:VascularEndothélialGrowth Factor
CPA : Cellule Présentatrice de l’Antigène
TAA : Tumor Associated Antigen
CD : Cluster of Différenciation
LPS : Lipopolysaccharide
TNF : Tumor Necrosis Factor
Met : Metformine
Arg : Arginase
PBMC : Périphérique Blood MononuclearCells
xii9
Introduction :
Les cancers représentent la première cause de morbidité et de mortalité dans le
monde ; parmi ces cancers, le cancer colorectal (CCR) qui est le deuxième cancer en
terme de mortalité, il est plus fréquent chez les femmes par rapport aux hommes (1).
Plusieurs facteurs de risque peuvent être à l’origine de cette maladie tel que les facteurs
génétiques, les habitudes alimentaires et la présence d’une forme étendue et ancienne
d’une maladie inflammatoire intestinale(2).
Dans la progression tumorale, le système immunitaire développe une réponse
immunitaire anti-tumoral pour la sélection des cellules cancéreuses (3) ; en parallèle, la
tumeur peut proliférer et échapper du système immunitaire en établissant différents
mécanismes
comme :
la
diminution
de
l’expression
du
complexe
majeur
d’histocompatibilité I (CMH-I) , la non expression des antigènes tumoraux ou le
recrutement des lymphocytes T régulatrices (LT reg) dans le microenvironnement tumoral
ce qui bloque le système immunitaire (4).
Par ailleurs, les monocytes (MO) font partie des cellules du système immunitaire,
ils sont produits dans la moelle osseuse et libérés dans le sang, puis ils migrent vers
différents tissus pour acquérir leur fonctions appropriées en se différenciant en
macrophages et cellules dendritiques(5). Et comme toutes cellules immunitaires, les
monocytes sécrètent différents type de cytokines
et expriment des récepteurs
membranaires spécifiques ce qui leur donne une diversité phénotypiques (6).
Les monocytes sont recrutés dans les foyers tumoraux, et peuvent avoir un effet
anti-tumoral, comme elle peut promouvoir le développement tumoral ; cela revient à l’état
et la nature des monocytes dans le microenvironnement tumoral (7).
En plus, des études on montré qu’au cours du cancer les monocytes sécrètent le
monoxyde d’azote ou l’oxyde nitrique (NO) par le biais des enzymes oxyde nitrique
synthétase (NOS), en les stimulant par les Lipopolysaccharide et des cytokines, Ce
dernier est responsable du potentiel cytotoxique des monocytes/ macrophages vis-à-vis
des cellules tumoraux (8). Ainsi que la présence de l’enzyme arginase dans les
monocytes (9), ses deux enzymes (NOS et arginase) utilisent le même substrat qui est
L-arginine pour leur métabolismes ; en donnant des produits avec des effets distinctes
(10).
1
En revanche, la metformine qui est un antidiabétique utilisé dans le traitement du
diabète type 2, plusieurs études indiquent que la metformine a un rôleprotecteur contre la
prolifération de différents types de cancer(11).
Aussi, d’autres études ont montré que la metformine peut être un médicament
anti-cancéreux en améliorant la réponse immunitaire contre la progression(12).
L’objectif de ce travail, est d’étudier l’effet de la metformine sur la modulation de
la balance NO/Arginase au niveau des monocytes dans le cancer colorectal. pour cela un
essai ex-vivo est réalisé à des conditions différentes, au niveau de notre laboratoire de
biologie moléculaire appliquée at immunologie de l’université de Tlemcen, sous la
direction du Professeur Mourad ARIBI.
2
1.
Revue de la littérature
1.1.
Cancer colorectal
1.1.1. Définition
Le cancer colorectal (CCR) est un cancer solide de la muqueuse intestinale.
C’est le deuxième cancer en termes de mortalité dans le monde (13) ; il représente par sa
fréquence le troisième cancer chez l’homme et le deuxième chez la femme. Sa fréquence
augmente après 50ans et l’’âge médium du diagnostic est de 72ans chez l’homme et de
75ans chez la femme (1).
1.1.2.
Facteurs de risque
Bien qu’un caractère héréditaire est peut être décrit dans certains cancers, les
principaux facteurs de risque en ce qui concerne le cancer colorectal relèvent
essentiellement des styles de vie, des habitudes nutritionnelleCertaines pathologies
intestinalesaugmentent le risque de développerle cancer colorectal, L’âge constitue
certainement un facteur de risque important.Les
personnes
ne
pratiquant
aucune
forme de sport présentent un risque accru de cancer du côlon et du rectum, risque qui
sera d’autant plus élevé s’il est associé à une surcharge pondérale(2).
Marina Puddu et al,. Avril 2006
Figure 1.1 : Présentation schématique de l’interaction des principaux déterminants et facteurs de risque pour le cancer
colorectal, avec les indicateurs de préventions primaire.
3
1.1.3 Dépistage et diagnostique
Après l’âge de 50ans, il est souhaitable de faire un dépistage(1) ; si le test est
positif, il conviendra d’effectuer impérativement un examen approfondi de l’intestin par
une coloscopie(1) ;et aussi des examens complémentairestel que l’hémogramme,le bilan
d’imagerie par IRM. Concernant les marqueurs tumoraux, le dosage de l’antigène carcinoembryonnaire (ACE) doit être systématiquement réaliser dans le bilan initial et le suivi du
cancer colorectal,il y a aussi le marqueurCarbohydrate Antigène 19-9(CA-19-9) qui peut
orienter par son augmentation à un cancer colorectal (14).
1.1.4
Immunosurveillance du cancer
Au cours de la progression tumoral,le système immunitaire contribue à la
pathogenèse du cancer. L’immunoediting décrit un procédé dans lequel le système
immunitaire peut reconnaître les cellules cancéreuses transformées et établir une réponse
anti-tumorale, pouvant conduire à la sélection des cellules tumorales moins les
immunogènes(3).
En outre la tumeur peut développer
plusieurs mécanismes d’échappement au
système immunitaire comme:la diminution de l’expression
du complexe majeur
d’histocompatibilité de classe I (CMH-I) et aussi par la non-expression de ses antigènes
tumoraux(4).La cellule tumorale est capable de recruter les cellules (Treg)
qui
produisentdes cytokines immunosuppressive tel que transforming growth factor-β (TGFβ)
et l’interleukine 10(IL-10) pour inhiber la différentiation des lymphocytes TCD4(4). La
tumeur exprime une molécule qui est programme death ligand 1(PD-L1)utilisée pour la
régulation négatif de cellules TCD8 par l’interaction avec programme death (PD-1) (15),
elle sécrété aussi la molécule vascular endothelial growth factor-A (VEGF-A) qui inhibe la
maturation des cellules dendritique immatures(15) .
Figure 1.2 :Les principaux mécanismes d’échappement de la tumeur du system immunitaire.
4
1.2.
Monocyte
1.2.1. Définition des monocytes
Notre système immunitaire assure la défense de notre organisme contre les
agressions extérieures. Il est constitué de mécanismes biologiques qui mettent en œuvre
différentes cellules, qui jouent des rôles distincts et complémentaires. Les monocytes font
partie de cette grande famille.
Les monocytes sont les plus grandes cellules de nos globules blancs (leucocytes).
Ils circulent dans le sang, puis le quittent pour gagner les tissus où ils se transforment en
macrophages ou en cellules dendritiques. Ils sont alors capables de phagocyter, c'est-àdire d'ingérer, les microbes pour les neutraliser(16).
Les monocytes représentent des cellules effectrices immunitaires, équipées de
récepteurs de chimiokines et des récepteurs de reconnaissance des pathogènes qui
induisent la migration du sang vers les tissus au cours de l’infection. Ils produisent des
cytokines inflammatoires et prennent des cellules et des molécules toxiques. Ils peuvent
également
se différencier
en
cellules
dendritiques(DC)
inflammatoires ou des
macrophages lors de l’inflammation, et peut - être, moins efficace, à l'état stationnaire. La
migration vers les tissus et la différenciation de DC inflammatoire et des macrophages est
probablement déterminée par le milieu inflammatoire et d’agents pathogènes associés à
la reconnaissance des formes des récepteurs(8) ;
1.2.2. Monocytopoïése
Comme l'ensemble des cellules sanguines, les monocytes sont produits au niveau
de la moelle osseuse à partir des cellules souches hématopoïétiques,ce processus est
appelé monocytopoïése(5). La stimulation de ces cellules souches par l’IL-3 et GM-CSF
oriente vers la différenciation du progéniteur commun myéloïde en progéniteur granulomonocytaire CFU-GM(17). Cependant les monocytes sont également produitspar
l’hématopoïèse extra médullaire de la rate(18).
Après la formation des monocytes dans la moelle osseuse, le monocyte
médullaire se dirige vers la circulation sanguine où il est présent de 1-3 jours ; puis il
migre du compartiment sanguin par diapédèse pour se localiser dans les tissus de
l’organisme et se transforme en histiocyte à fonction macrophagique et immunitaire(19).
Leshistiocytes ont des morphologies et des nominations différentes selon leur localisation
tissulaire : Foie = cellules de Küpffer, Moelle osseuse = macrophages médullaires, Rein =
cellules mésangiales intraglomérulaires, Cerveau = cellules de la microglie, Séreuses =
5
macrophages
des
séreuses,
Poumon
=
macrophages
alvéolaires(19).
David M et al., Nat RevImmunol, 2008Figure 1.3 : hétérogénéité des monocytes.
1.2.3. Rôle des monocytes
Les monocytes jouent un rôle important dans la régulation immunitaire, et ont
des propriétés de phagocytose, de cytotoxicité etproduisent de grandes quantités de
cytokines pro-inflammatoires ou anti-inflammatoiresselon le microenvironnement où ils se
trouvent(20). En outre les monocytes du sang périphérique peuvent égalementagir
comme cellules présentatrices d’antigène (CPA)(21) ;qui peuvent être utiles pour la
présentation des antigènes associés aux tumeurs (TAA) pour la génération de
lymphocytes T cytotoxiques utilisés dans une immunothérapie adoptive(7).
1.2.4. Les antigènes de surface
Les monocytes présentent sur leurs membranes des antigènes de surface
spécifiques qui sont (19):
-Des récepteurs pour le Fc des IgG (CD64 = Fcγ RI, CD32 = Fcγ RII, CD16 =
Fcγ RIII) et des IgE(CD23).
- Récepteurs de fractions du complément.
-Antigène monocytaire : CD14, protéine à ancre GPI, et récepteur du
Lipopolysaccharide (LPS).-Autres molécules exprimées : HLA-DR, CD38,
CD163, diverses molécules d'adhésion dont le CD4.-Antigènes myéloïdes
CD33 et CD13, ainsi que le CD11b,CD34.
Les monocytes du sang normaux sont divisés en 3 sous population:les deux
principales sous-populations de monocytes CD14++ CD16- et CD14+ CD16++(22). Les
6
CD14++ et CD16- sont appelés les monocytes « classiques »:elles représentent presque
80% des monocytes du sang avec une fonction phagocytaire ; les CD14+ CD16++
appelés les monocytes « non classiques »: elles représentent 15% des monocytes du
sang(19), ces principales sous-populations possèdent une activité anti-tumorale accrue,
marquée par une augmentation de la production de TNF, interleukine (IL) -12 et une
activité cytotoxique in vitro(23).
Il y a aussi une sous-population mineure des monocytes qui sont CD14++ et
CD16+ consistant d’environs 5 à 10%des monocytes sanguines(24), ils ont les deux
fonctions phagocytaire et inflammatoire(19).
Loems Ziegler-Heitbrock et al., e-Blood, 21 octobre 2010
Figure 1.4 :Nomenclature des monocytes dans le sang : les 3 types de monocytes présentent dans le sang
périphérique, en représentant leur marqueurs de surface spécifique, les crochets bleus indiquent CD14 et les
carrées rouge indiquent CD16.
1.2.5. La sécrétion des cytokines
Après stimulation les monocytessécrètent des cytokines telles que les cytokines
pro-inflammatoires (IL-1 et IL-6), des facteurs régulant l’hématopoïèse (G-CSF, GM-CSF,
M-CSF, Il-8), des facteurs chimioattractants, TGFβ pour stimuler l’angiogenèse et TNFα
avec un effet anti-tumoral(19).
1.2.6. Monocytes et tumeur
Dans un autre côté, les monocytes sont des acteurs importants dans la réponse
de l'hôte contre la tumeur, à la fois avec le renforcement des capacités et
inhibitrices(25),et comme nous avant déjà mentionner que les monocytes sont les dérivés
des cellules hématopoïétiques et après leur recrutement dans les tissus tumoraux ils se
différencient en macrophages associer au tumeur (TAM), cette différenciation est
7
associéeauxfacteurs liés à l’angiogenèse et les chimiotaxies suite à une interaction des
monocytes avec les cellule (26) .
Le recrutement de ses monocytes vers le foyer tumoral est favorisé par la
molécule CCL2 qui est actuellement reconnu comme étant le premier facteur dérivé des
tumeurs responsable du recrutement des monocytes circulants dans le sang vers les
tumeurs(27).
Dans certains cancers, les monocytes classiques peuvent promouvoir la
tumorogénèse et la métastase du cancer, et les non classiques « patrouiller » contribuent
à l’immunosurveillance des cancers (28), les monocytes présentent aussi des fonctions
anti-tumorales
et
peuvent
être
potentiellement
utiles
pour
divers
formes
d’immunothérapie adoptive du cancer(29).
Par contre, d’autre études ont montrés que les monocytes peuvent à la fois inhiber et
améliorer la croissance tumorale, cela revient au nombre et à l’état des monocyte qui sont
en interaction avec les cellules tumorales(18) Dans ce cadre, des étude ont montré
qu’une forte densité de TAM dans le foyer tumoral est un mauvais pronostique pour cela
des études cliniques essayent d’améliorer ces résultats cliniques en bloquant le
recrutement de monocytes dans la tumeur et donc diminuer l’expression des TAM dans la
tumeur(23).
1.3.
Metformine
1.3.1. Définition
La metformine (diméthylbiguanide) est un médicament utilisé depuis des années
comme traitement du diabète type 2 (31), l’utilisation précoce de la metformine augmente
le survie des sujets atteintsde l’obésité impliquée dans le diabète et/ou les maladies
cardiovasculaires (11).
1.3.2. Molécules cible de la metformine
La metformine une fois entrée dans l’hépatocyte, elle est accumulée dans la
matrice mitochondrial, il est généralement admis que le complexe I de la chaine
respiratoire mitochondriale est une cible clé de la metformine, ces résultats ont été
obtenus dans de nombreux modèles de cellules y compris les hépatocytes humains(32).
La conséquence de l'inhibition du complexeI par la metformine est une baisse de la
production d'ATP accompagnée d'une augmentation concomitante des taux de
d'adénosine mono-phosphate (AMP) et d’adénosine di phosphate (ADP). Cette charge
8
modifiée de l'énergie cellulaire est détectée par le principal capteur d'énergie de la cellule,
l'AMP-activated protéine kinase (AMPK)(32).
1.3.3. Metformine et cancer
Comme il est indiqué que plusieurs études ont montré que la metformine à un
rôle protecteur contre plusieurs types de cancer y compris le foie, le colon, le pancréas,
l’estomac et le cancer de l’œsophage chez les sujets diabétiques type 2(33), alors que le
traitement du diabète à base d’insuline est associer à un risque accru du cancer(11) La
metformine peut empêcher une telle activité néoplasique en réduisant l' hyperinsulinémie
et l' abaissement des niveaux de ces molécules de signalisation, elle peut également
modifier les processus inflammatoires connus pour jouer un rôle dans la progression du
cancer. Par exemple, il a été rapporté que la metformine bloquel'activité du facteur de
transcription du facteur nucléaire kB (NF-kB), entraînant une diminution de la sécrétion de
cytokines pro-inflammatoires par des cellules sénescentes(34).
De plus la metformine a été trouvé pour améliorer la réponse immunitaire contre
les cellules cancéreuses Une étude récente effectuée dans un modèle de souris a montré
que la metformine protège les lymphocytes CD8+ infiltrant les tumeurs contre l’apoptose
et l’épuisement fonctionnel, ces cellules capables de produire des cytokines multiples sont
principalement programme death(PD-1), cette protection est rétablie par l' intermédiaire d'
un passage d'une mémoire centrale (TCM) à une cellule T 8mémoire effectrice (MET)(35),
il a également été montré que la metformine a permis d'améliorer l'efficacité d'un vaccin
anticancéreux expérimental en favorisant la survie des cellules T de mémoire(35).
Bien que la metformine estmontrée très prometteuse comme traitement du cancer,
l'effet de la metformine en combinaison avec des thérapies cytotoxiques classiques a
également été étudié. Il est prouvé que la metformine améliore la réponse des cellules
cancéreuses à la radiothérapie chez les patients cancéreux et diabétiques traités par
radiothérapie et prenantla metformine comme médicament pour réguler leur (36),La
metformine améliore également la sensibilité de plusieurs types de cellules cancéreuses à
des agents chimiothérapeutiques communs, y compris le cisplatine, le paclitaxel, le
carboplatine et la doxorubicine(12)
Cependant, malgré qu’il a été montré que la metformine a un rôlebénéfique vis-àvis du cancer chez les sujets diabétiques type 2, il reste à prouver si oui ou non des
résultats positifs pourraient être obtenus chez la population non-diabétique.
9
1.4.
NO et arginase
1.4.1. NO
1.4.1.1.
Définition
Le monoxyde d’azote (NO) ou l’oxyde nitrique est un gaz soluble, instable;sécrété
par la plus part des cellules de l’organisme ; il est produit par une famille d’enzyme : les
NO synthétase (NOS)(37). Cette molécule est impliquée dans un grand nombre de
fonctions biologique, tel que la neurotransmission, la communication intercellulaire, ainsi
que la régulation et la stimulation des fonctions immune(38).
1.4.1.2
Synthèse du NO
La synthèse du monoxyde d’azote implique l’oxydation du groupement
guanidine de la L-arginine en présence d’oxygène, ce processus induit la formation du
monoxyded’azote et de L-citrulline sous la dépendance des enzymes NOS(38).
Figure 1.5 : Voie de synthèse du monoxyde d’azote NO
1.4.1.3.
Isoformes de NOS
Il y a 3 isoformes de NOS correspondantsaux 3 grands sites de production du
NO ; la NO synthétase neuronal (NOS1 ou nNOS), la NO synthétase inductible (NOS2
ou iNOS), la NO synthétase endothéliale (NOS3 ou eNOS)(39).
Les NOS neuronales et endothéliales sont dites constitutives calcium-dépendantes
(activées par le complexe Ca/calmoduline), elles sont régulées essentiellement au niveau
de leur activité et produisent de faible quantités de NO(8). La NOS inductibles, calciumindépendantes, elle est
réglementée par sa transcription dans des conditions
inflammatoires en réponse à des cytokines (IFN-γ, le TNF-α, IL-1β et IL-6) et des LPS, et
par opposition au isoformes constitutives iNOS produit de faibles quantités de NO(40).
10
1.4.1.4.
NO et immunité
Le NO est engagé dans plusieurs fonctions immunes, cette molécule stimule le
système immunitaire et régule la synthèse des cytokines pro-inflammatoires par les
monocytes/macrophages(39) ; il aide aussi à la migration des polynucléaires neutrophiles
lors de l’inflammation(41).
Les cellules inflammatoires (monocytes/macrophage et neutrophile), endothéliales,
neuronales, tumorales, etc, produisent du NO lorsqu’elles sont stimulées par
desendotoxines : LPS, cytokines, TNF, IL-β, etc(8).
D’une part le NO est le médiateur principal du potentiel cytotoxique des macrophages, il
inhibe également la respiration mitochondriale et la synthèse de l’ADN dans les cellules
tumorales ; D’autre part, la stimulation des lignées cellulaires tumorales par le LPS, TNF,
produisent le NO. Ce dernier serait responsable du potentiel métastasique(8).
1.4.2. Arginase
1.4.2.1.
Définition
l’arginase est une enzyme qui catalyse la conversion du L-arginine en L-ornithine
et l’urée, outre son rôle fondamentale dans le cycle de l’urée hépatique, l’arginase est
exprimé dans la plus part des cellules du système immunitaire de le sourie et de
l’homme(42).chez les mammifères deux isoformes d’arginase existent (arginase I et
arginase II)(43).
1.4.2.2.
Isoformes d’arginase
Il existe deux isoformes distincts de l’arginase : arginaseI et arginase II, Les deux
isoenzymes sont codées par deux gènes distincts. Chez les êtres humains, le gène Arg-I
mappe sur le chromosome 6q23 code pour une protéine de 322acides aminés (dix-neuf 21), tandis que les cartes de gène Arg-II sur le chromosome 14q24.1 codent pour une
protéine de 354acides aminés (43). Au niveau subcellulaire, Arg-I est principalement
localisée dans le cytoplasme et Arg-II dansmitochondrie, les deux isoenzymes partagent
cependant une structure similaire, révèle plus de 50% d'homologie de leurs résidus
d'acides aminés ayant 100% d' homologie dans les domaines qui sont critiques pour leur
fonction de métabolisation de l'arginine . Bien que les deux Arg-I et Arg-II sont à
hydrolyser l - arginine pour produire de l'urée et de l -ornithine, l'impact fonctionnel des
deux isoenzymes est soit similaire ou différent selon les organes / cellules spécifiques(9).
L’arginaseI : est constitutivement et abondamment exprimée comme une enzyme
cytosolique dans le foie, La fonction principale de Arg-I est d'éliminer l'excès d'azote
11
produit à partir du métabolisme des acides aminés par le cycle de l'urée hépatique, qui est
par ailleurs toxique pour notre organisme,Arg-I a été signalé à être exprimé aussi dans de
nombreux tissus extra hépatiques tels que l'estomac, le pancréas et le poumon(9).
Arginase II : protéine exprimée sous forme de protéine mitochondriale dans une
variété de tissus de mammifères périphériques, le plus souvent dans le rein, la prostate,
l'intestin grêle, le cerveau et la glande mammaire en lactation(43).
La meilleure caractérisation de la fonction Arg-II se fait dans les cellules
endothéliales vasculaires dans lequel l'isoenzyme, semblable à Arg-I, métabolise l arginine, l'urée et l -ornithine, ce qui limite la biodisponibilité l -arginine pour la production
de NO(9).
Les produits de l’arginase
1.4.2.3.
L'arginase enzyme hydrolyse la L-arginine en L-ornithine et l'urée, L-ornithine
peut encore être métabolisé en polyamines, via ornithine décarboxylase (ODC). Les
polyamines cationiques sont de petites molécules qui participent à une variété de
fonctions cellulaires fondamentales (par exemple, la prolifération cellulaire, le transport
membranaire).
Le
métabolisme
de
la
L-ornithine
par
l'intermédiaire
d'ornithineaminotransférase (OAT) génère la L-proline, ce qui est un composant essentiel
du collagène(42).
Figure 1.6 : Métabolisme de la L-arginine par l’arginase et ses produits obtenus.
1.4.2.4.
Arginase et immunité
Chez l'homme, l'arginase a été détectée dans les cellules périphériques
mononucléaires du sang périphérique (PBMC) après la lésion, les macrophages du
12
liquide synovial inflammatoire ( en raison de l' arginase II) des patients atteints d' arthrite,
incendiaire les cellules du liquide de lavage broncho alvéolaire des patients asthmatiques,
les lésions psoriasiques, des monocytes activés chez les patients atteints de maladies
auto-immunes et dans les PBMC des patients atteints de tuberculose pulmonaire
active(42). Cependant, dans les macrophages, Arg-I et Arg-II semblent jouer une fonction
inverse(9).
Le catabolisme de la L-arginine par l’arginase peut réguler la disponibilité de la Larginine, et donc l'efficacité des réponses des lymphocytes T(42).
L’épuisement de L-arginine par la médiation de l’arginase peut conduire à la mort
cellulaire directe, vu qu’elle a été suggérée comme un agent anti-tumoral (9).
1.4.3. NOS/Arginase
L-arginine
est
une
protéine
importante
impliquée
dans
de
multiples
métabolismes,et joue un rôle important dans les processus physiologiques et
pathologiques en produisant une grande variété de métabolites y compris l’oxyde nitrique
et l’urée(10). Comme il est déjà indiqué avant, l’arginase et NOS sont des enzymes les
plus importantes qui participent aux étapes catalytiques différentesavec des rôles
antagonistes, les deux ont la L-arginine comme substrat commun etconcurrence les uns
avec les autres pour ce substrat.
NOS catabolise la L-arginine en L-citrulline et NOqui est une molécule essentielle
pour la régulation de l'homéostasie vasculaire, neurotransmission et la mort de nombreux
agents pathogènes.L'enzyme arginase métabolise L-arginine en urée et L-ornithine qui se
transforme en L-proline et polyamines essentielles pour la différenciation cellulaire.Par
conséquent, en compétition pour le substrat L-arginine partagée, augmentation de
l'activité de l’arginase module également la production de NO(10).
Markus Munder., Br J pharmacol.oct 2009
Figure 1.7 : La régulation réciproque de l’arginase et de l’oxyde nitrique inductible (iNOS)
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