Rôle de la cytokine Leukemia Inhibitory Factor (LIF) dans l'activation et le maintien des fibroblastes pro-invasifs lors de la carcinogénèse

Signaling crosstalk between tumor cells and fibroblasts confers proinvasive properties to the tumor microenvironment. We identify LIF as a tumor promoter that mediates proinvasive activation of stromal fibroblasts independent of alpha-smooth muscle actin expression. We demonstrate that a pulse of transforming growth factor β (TGF-β) establishes stable proinvasive fibroblast activation by inducing LIF production in both fibroblasts and tumor cells. In fibroblasts, LIF mediates TGF-β-dependent actomyosin contractility and extracellular matrix remodeling, which results in collective carcinoma cell invasion. Indeed, pharmacological inhibition of JAK activity by counteracts fibroblast-dependent carcinoma cell invasion in vitro and in vivo. We next unveil that LIF initiates an epigenetic switch leading to the constitutive activation of JAK1/STAT3 signaling, which results in sustained pro-invasive activity of fibroblasts. The process is mediated by p300-histone acetyltransferase acetylation of STAT3, and DNA methyltransferase DNMT3b, which induce the hypermethylation of SHP1 phosphatase promoter and results in constitutive phosphorylation of JAK1. Sustained JAK1/STAT3 signaling is maintained by DNMT1. Accordingly, carcinomas display strong LIF upregulation, which correlates with dense collagen fiber organization, cancer cell collective invasion, and poor clinical outcome. Moreover, we show that STAT3 acetylation and phosphorylation are inversely correlated with SHP1 expression in tumors stroma. Combined inhibition of DNMT activities and JAK signaling results in long-term reversion of CAF-associated pro-invasive activity and restoration of the wild-type fibroblast phenotype.Le stroma inflammatoire joue un rôle primordial lors de la carcinogénèse. Dans ce contexte, nous montrons que la cytokine LIF est à l'origine d'une population de fibroblastes capable de remodeler la matrice extracellulaire de manière à la rendre permissive à l'invasion collective des cellules tumorales. En effet, nous montrons que la production de LIF par les cellules tumorales et fibroblastiques, après une stimulation au TGFβ, va réguler les capacités contractiles et pro-invasives de ces dernières via la régulation du cytosquelette d'acto-myosine et de manière indépendante de l'expression de α-SMA. En effet, l'inhibition pharmacologique des kinases JAKs permet de bloquer l'environnement fibrotique des tumeurs et d'ainsi bloquer l'invasion des cellules tumorales in vitro et in vivo. Nous montrons ensuite que LIF est à l'origine d'un switch épigénétique responsable de l'activation constitutive de la voie de signalisation JAK1/STAT3. Ce processus, régulé par la forme acétylée de STAT3, et son interaction avec l'ADN methyltransférase DNMT3b permet l'hypermethylation du promoter de la phosphatase SHP1 et donc la phosphorylation constitutive de JAK1. Une fois mis en place, ce nouveau profil de méthylation est maintenu par DNMT1. La surexpression de LIF dans les carcinomes humains corréle avec un environnement fibrotique, la présence de nodules invasifs et un mauvais pronostic clinique. De même, il existe une forte corrélation négative entre l'acétylation de STAT3 et l'expression de SHP1 dans le stroma tumoral. Nos résultats montrent qu'inhiber l'activité des DNMT et des kinases JAK permet de reprogrammer les capacités pro-invasive des fibroblastes associés aux carcinomes

Effet synergique de la signalisation des BMP dans les cellules Foxl1+ et de Trp53 dans l’initiation et la progression de la carcinogenèse gastrique

La signalisation des BMP est associée à l’homéostasie du système digestif et à la carcinogenèse gastrique. Des travaux précédents de notre laboratoire ont démontré que la perte épithéliale de la signalisation des BMP a peu d’impact sur la néoplasie alors que la perte mésenchymateuse des BMP (Bmpr1aΔFoxl1) initie la polypose gastrique, mais sans progression en carcinome. Nous observons chez ces souris une accumulation de p53 au noyau des cellules épithéliales, élément qui pourrait expliquer la limitation de la progression tumorale. Ce présent mémoire a pour but de déterminer si la perte de Trp53 dans un modèle murin dont la signalisation BMP est invalidée dans les télocytes Foxl1+ (Bmpr1aΔFoxl1;Trp53null) est suffisante pour observer une progression de la carcinogenèse gastrique. Pour ce faire, nous avons analysé les tissus gastriques des souris Bmpr1aΔFoxl1;Trp53null âgées de 90 jours tant au niveau histologique que transcriptomique afin de comprendre les éléments favorisant la progression de l’adénome au carcinome dans les estomacs Bmpr1aΔFoxl1. De plus, une évaluation de divers phénotypes associés à une initiation de la polypose fut effectuée sur ces souris âgées de 30 jours afin d’élucider le rôle de p53 dans l’initiation de la néoplasie gastrique. Nos résultats montrent que la perte de p53 permet bel et bien la progression de la carcinogenèse gastrique puisque les souris Bmpr1aΔFoxl1;Trp53null âgées de 90 jours présentent des carcinomes invasifs alors que les souris Bmpr1aΔFoxl1 du même âge ont des adénomes. Le transcriptome des carcinomes Bmpr1aΔFoxl1;Trp53null montre des signatures de diminution de la polarité cellulaire, des jonctions cellule-cellule et cellule-matrice et des signes d’une migration cellulaire agressive combinée à une perméabilité accrue des vaisseaux sanguins. Ces tumeurs présentent aussi des modulations de signalisations associées au cancer gastrique comme la voie sonic hedgehog et les cibles de MYC. Les estomacs Bmpr1aΔFoxl1;Trp53null de 30 jours montrent une initiation précoce de la polypose et des lésions prénéoplasiques comme l’atrophie des cellules pariétales, le spasmolytic peptide expressing metaplasia et la métaplasie intestinale. En conclusion, il existe une relation synergique entre la voie des BMP dans les télocytes Foxl1+ et p53 tant dans l’initiation que dans la progression de la carcinogenèse gastrique

Modèle cellulaire de carcinogenèse pour les cancers de l’oropharynx induits par le VPH

Problématique: Le virus du papillome humain (VPH) est présent dans près de 50% des cancers de l’oropharynx. Le potentiel oncogénique du VPH est encodé dans les oncoprotéines E6 et E7, qui agissent en modulant différents gènes, dont les gènes suppresseurs de tumeur p53 et pRb. Les cellules VPH positives démontrent une altération au niveau de la signalisation de la réponse aux dommages à l’ADN (RDA), un mécanisme de contrôle dans l’arrêt de la croissance des cellules ayant subit des dommages au niveau de leur ADN. Hypothèse et objectifs : Nous croyons que les défauts au niveau de la RDA des cancers VPH positifs peuvent être exploités afin de sensibiliser préférentiellement les cellules cancéreuses aux traitements de radiothérapie. Cette stratégie de recherche nécessite l’élaboration d’un modèle cellulaire de carcinogenèse isogénique pour le cancer de l’oropharynx que nous proposons de développer et de caractériser. L’étude vise à dériver des lignées isogéniques à partir de kératinocytes primaires et cellules épithéliales de l’oropharynx pour ensuite valider la carcinogenèse de notre modèle in vitro & in vivo Méthodologie : Des lignées cellulaires de kératinocytes primaires et de cellules épithéliales de l’oropharynx ont été successivement modifiées par transduction afin de présenter les mutations associées aux cancers de l’oropharynx induits par le VPH. Les cellules ont été modifiées avec des lentivirus codants pour la télomérase (hTERT), les oncogènes E6, E7 et RasV12. Afin de valider la cancérogenèse in vitro de notre modèle, des études d’invasion en matrigel et de croissance sans ancrage en agar mou ont été réalisées. Les populations cellulaires transformées ont été ensuite introduites dans des souris immunodéficientes afin d’évaluer leur tumorogénicité in vivo. Résultats : À partir des plasmides recombinés construits par méthodes de clonage traditionnelle et de recombinaison « Gateway », nous avons produit des lentivirus codants pour la télomérase humaine (hTERT), les oncogènes viraux E6 et E7 et l’oncogène Ras. Les kératinocytes primaires et cellules épithéliales de l’oropharynx ont été infectés successivement par transduction et sélectionnés. Nous avons validé l’expression de nos transgènes par méthode d’immunofluorescence, de Western Blot et de réaction de polymérisation en chaîne quantitative en temps réel (qRT-PCR). Nous avons établi trois lignées des cellules épithéliales de l’oropharynx (HNOE) à partir d’échantillons tissulaires prélevés lors d’amygdalectomie (HNOE42, HNO45, HNOE46). Les cellules transduites avec le lentivirus exprimant le promoteur fort CMV/TO de l’oncogène RasV12 ont présenté un changement morphologique compatible avec une sénescence prématurée induite par l’oncogène Ras. En exprimant des quantités plus faibles du RasV12 mutant, la lignée cellulaire HEKn hTERT-E6-E7 PGK RasV12 a réussi à échapper à la sénescence induite par l’oncogène Ras. La population cellulaire exprimant HEKn hTERT-E6-E7-PGK RasV12 a présenté un phénotype malin en culture et à l’étude d'invasion, mais n’a pas démontré de résultats positifs à l’étude de croissance sans ancrage en agar mou ni en xénogreffe en souris immunodéficientes. Conclusion : Nos résultats démontrent qu’en présence des oncogènes viraux E6 et E7, il y a un troisième mécanisme suppresseur de tumeur qui médie la sénescence induite par l’oncogène Ras. Nous avons identifié que la présence de E6 seule ne suffit pas à immortaliser les kératinocytes primaires humains (HEKn). Nous n’avons pas réussi à créer un modèle in vitro de carcinogenèse pour les cancers de l’oropharynx induits par le VPH.Background: Human papillomavirus (HPV) is present in almost 50% of all oropharyngeal cancers. The oncogenic potential of HPV is encoded by the E6 and E7 oncoproteins, which act by modulating different genes, including tumour suppressor genes p53 and pRb. The process of inactivation of p53 and pRb is largely responsible for the genomic instability that contributes to malignant transformation of cells. HPV-positive cancer cells show an alteration in their DNA Damage Response (DDR) signalling pathway that allows them to inhibit key tumour suppressor genes and to ignore DNA damage signals. Hypothesis and objectives: We believe that these DDR defects can be exploited to preferentially sensitize cancerous cells to radiotherapy by using a defined cell culture model. We propose to characterize a defined cell culture model for HPV induced oropharyngeal cancer. Derive isogenic cell culture lines from primary skin keratinocytes and oropharyngeal epithelial cells. and to validate the carcinogenesis of our model in vitro and in vivo. Methods: We propose to use primary skin keratinocytes and oropharyngeal epithelial cells which will be sequentially modified by transduction using a Gateway Lentiviral System to present the mutations associated with HPV induced oropharyngeal cancer. The cells will be modified with lentivirus encoding the human telomerase (hTERT), E6, E7 and Ras oncogenes. To validate the in vitro carcinogenesis of our model, we will assess anchorage independent growth and invasiveness by means of soft agar medium and matrigel studies. To assess in vivo tumorigenicity, the transformed cell populations will be introduced into immunodeficient mice. Results: We constructed recombinant lentivector plasmids using traditional cloning and Gateway recombination methods. Using the constructed lentivectors, we generated lentiviruses encoding the catalytic subunit for human telomerase (hTERT), the E6 and E7 viral oncogenes and Ras oncogene. Primary keratinocytes and oropharyngeal epithelial cells were infected successively by transduction with the above-mentioned lentiviruses and then underwent selection. We validated the expression of our transgenes by methods of immunofluorescence, Western blot and real-time quantitative polymerase chain reaction (qRT-PCR). We have successfully established and kept in culture three lines of epithelial oropharyngeal cells (HNOE42, HNOE45, HNOE46) from tissue samples collected during tonsillectomy. Cells transduced with lentivirus expressing CMV/TO, a strong promoter for the RasV12 oncogene, showed morphological changes compatible with premature Ras oncogene induced senescence. Cell line HEKn hTERT-E6-E7 PGK RasV12 managed to escape Ras oncogene induced senescence by expressing lower amount of mutated RasV12. The HEKn hTERT-E6-E7-PGK RasV12 cell line presented a malignant phenotype in culture and on matrigel invasion assay. However, soft agar assay for anchorage independent cell growth and xenograft assay in immunodeficient mice were both negative for tumorigenicity. Conclusion: Our results demonstrate that in the presence of E6 and E7, a third tumor suppressor mechanism mediates Ras oncogene induced senescence. Furthermore, we have found that the presence of E6 alone is not sufficient to immortalize primary human keratinocytes (HEKn). We have not managed to create an in vitro carcinogenesis cell culture model for HPV induced oropharyngeal cancer

Thérapie génique de cancers spontanés chez le chien IL-2 canine délivrée par des rétrovecteurs

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Développement d’un modèle de co-culture en trois dimensions de cellules de cancer du poumon et de fibroblastes

Le cancer du poumon non-à-petites-cellules (CPNPC) représente 85% des cas de cancer du poumon. Cependant, les modèles utilisés de culture cellulaire en deux dimensions (2D) représentent partiellement les caractéristiques physiopathologiques du CPNPC. Notre objectif est de réaliser un modèle in vitro plus représentatif des caractéristiques de ce type de cancer. La culture tridimensionnelle (3D) dans laquelle les cellules forment un sphéroïde, est considérée comme un modèle plus fidèle aux tumeurs retrouvées chez les patients grâce à la structure et aux interactions intercellulaires du modèle. Pour mieux représenter le microenvironnement tumoral, nous intégrons une lignée cellulaire de fibroblastes dans le sphéroïde de CPNPC, afin d’imiter l’interaction entre cellules cancéreuses et cellules stromales. En effet, bien que les fibroblastes représentent un faible pourcentage des cellules au sein des tumeurs de CPNPC, elles jouent un rôle prépondérant dans la biologie tumorale et la réponse aux médicaments. Nous avons testé différentes lignées de fibroblastes et différents ratios de co-culture afin de déterminer les conditions optimales de notre modèle de co-culture 3D. Après 7 jours de co-culture, les cellules cancéreuses démontrent un potentiel migratoire plus élevé lorsque mesuré dans des chambres de Boydens. Cet effet n’est dépendant ni de la prolifération, ni d’un changement de phase dans le cycle cellulaire. Nous avons caractérisé la localisation des fibroblastes au sein du sphéroïde par des expériences de microscopie à fluorescence. L’expression de la protéine α-SMA du cytosquelette a aussi été déterminée par immunofluorescence. Nous avons par la suite établi un modèle de co-culture sur 24 jours afin de maximiser la communication entre les cellules cancéreuses et les fibroblastes. Ce modèle de co-culture long terme a par la suite été analysé selon son contenu en cytokines, chimiokines et métabolites. Enfin, nous avons réalisé un criblage de médicaments au jour 24 de notre co-culture long terme afin d’évaluer une réponse thérapeutique des cellules cancéreuses, dans des conditions plus semblables au microenvironnement tumoral.Non-small cell lung cancer (NSCLC) accounts for 85% of all lung cancer cases. However, the two-dimensional (2D) cell culture models used represent partially the pathophysiological characteristics of NSCLC. Our goal is to develop an in vitro model that is more representative of the characteristics of this type of cancer. The three-dimensional (3D) culture, in which the cells form a spheroid, is considered to be a model more faithful to the tumors found in patients due to the structure and intercellular interactions of the model. In order to better represent the tumor microenvironment, we are integrating a fibroblast cell line into the spheroid of NSCLC to mimic the interaction between cancer cells and stromal cells. Although fibroblasts represent a small percentage of cells in NSCLC tumors, they play a major role in tumor biology and drug response. We tested different fibroblast cell lines and co-culture ratios to determine the optimal conditions of our 3D co-culture model. After 7 days of co-culture, the cancer cells show a higher migratory potential when measured in Boydens chambers. This effect is not dependent on proliferation or change of phase in the cell cycle. We characterized the localization of fibroblasts within the spheroid by fluorescence microscopy experiments. The expression and localization of the cytoskeletal protein α-SMA was also determined by immunofluorescence. We then established a 24-day co-culture model to maximize communication between cancer cells and fibroblasts. This long-term co-culture model was subsequently analyzed for cytokine, chemokine and metabolite content. Finally, we performed drug screening on day 24 of our long-term co-culture to evaluate a therapeutic response of cancer cells under conditions more similar to the tumor microenvironment

L’ostéopontine, une molécule aux multiples facettes

L’ostéopontine, initialement identifiée à partir de l’os, par des méthodes biochimiques, dans les années 60-70, a d’emblée été caractérisée par ses modifications post-traductionnelles multiples induisant des poids moléculaires variables. Clonée en 1986, ses fonctions pléïotropiques ont été découvertes au cours des années 90 : au-delà d’un rôle structural dans l’os d’inhibiteur de la minéralisation, elle intervient de façon diffuse dans le corps, avec une implication essentielle dans diverses situations physiologiques et pathologiques : processus tumoraux malins, réponse à divers agents infectieux et, comme cela a été montré plus récemment, intervention dans différents phénomènes dysimmunitaires. Dans la sclérose en plaques, par exemple, elle agit au moins comme une molécule pro-inflammatoire et influence l’évolution de la maladie ; cette découverte ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques intéressantes dans la maladie.Osteopontin (OPN) was initially isolated from bovine bone cortex, as a complex syalilated phospho-glyco-protein of around 60 kDa, with many postranslational modifications. It has been long considered a structural bone protein linking bone cells to the bone extracellular matrix (osteo : bone, pontin : bridge). It has been cloned for the first time in 1986. Since then, it was established that it is part of a protein family called SIBLINGs, which genes share common expression in bone and tooth, and encode among others a RGD motif. OPN is an intracellular as well as secreted protein, which binds to multiple organic or mineral ligands, like the integrin receptor αVβ3, CD44, factor H and hydroxyapatite, depending on its final configuration (phosphorylation state). Pleiotropic functions of osteopontin have been demonstrated, and the osteopontin knock out phenotype in mice gave some new insight on the implication of the molecule in vivo. Osteopontin inhibits mineralization in bone and urine. Besides, it is a strong chemoattractive and proinflammatory molecule, implicated in tumors, like breast or prostate cancers, and in the defense against various infectious agents like tuberculosis, listeria or herpes. More recently, its key implication in TH1 mediated autoimmune diseases like multiple sclerosis and its animal model experimental autoimmune encephalomyelitis has been demonstrated. Osteopontin is a valuable therapeutic target in the animal model, and a biological tool correlating with clinical disease activity in humans. Structural, functional and pathological aspects of osteopontin are reviewed, as well as the osteopontin deficient phenotype in mouse

Caractérisation de la cellule myoépithéliale du sein foetal, adulte normal et pathologique

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Les affections tumorales des équidés

Les affections tumorales équines sont associées à de fortes morbidité et mortalité. Elles restent cependant des affections sous-diagnostiquées dont les mécanismes cellulaires ne sont pas encore bien connus et dont les traitements actuels ne sont pas toujours efficaces.Les néoplasies les plus fréquemment rencontrées en médecine équine sont les sarcoïdes, les carcinomes épidermoïdes et les mélanomes, les deux dernières ayant un caractère malin. Cette thèse a pour but d’établir un état des lieux sur les données scientifiques actuelles sur l’étiologie, l’oncogenèse, la clinique, le diagnostic, les traitements, la prévention et le pronostic de ces trois affections tumorales. L’intérêt étant de donner toutes les informations nécessaires aux vétérinaires afin de gérer aux mieux ces affections tumorales.Les néoplasies équines sont le plus fréquemment cutanées et la clinique permet généralement d’établir une forte présomption diagnostic. Cependant l’histopathologie est la seule technique qui permettra d’obtenir un diagnostic de certitude. Les signes systémiques sont rarement observés et le plus souvent liées à des métastases. Les choix thérapeutiques sont multiples et variés et la rapidité de mise en place du traitement est cruciale dans la réussite de celui-ci. Le choix se basera sur l’expérience du vétérinaire, le pronostic de l’affection, le nature de la tumeur, les moyens disponibles, la motivation et l’implication des propriétaires. Ces affections tumorales sont associées un pronostic réservé lié à leur caractère récidivant