Influence de la connexine 43 sur le phénotype des cellules cancéreuses prostatiques et sur le développement de métastases osseuses

La communication intercellulaire directe par jonction gap (CIJG) est impliquée dans le maintien de l'homéostasie tissulaire et la coordination des activités cellulaires. Tout dysfonctionnement de la communication intercellulaire dû à une perte d'expression ou à une délocalisation cytoplasmique des protéines constitutives : les connexines (Cx) est associé à des pathologies humaines. Ainsi, lors du processus de cancérogenèse, un défaut de synthèse ou d'adressage membranaire des connexines peut engendrer un phénotype tumoral caractérisé notamment par une prolifération cellulaire accrue. Néanmoins, le rôle des connexines lors des processus plus tardifs conduisant aux métastases n'a pu être clairement défini avec des résultats controversés. Le cancer de la prostate qui évolue majoritairement (80% des cas) vers des métastases osseuses, est associé à une diminution d'expression de connexines dont la Cx43. De plus, cette Cx43 est très impliquée dans l'ostéogenèse et dans la différenciation des cellules ostéoformatrices (ostéoblastes). Afin d'évaluer l'impact de la Cx43 sur le potentiel métastatique et sur l'impact osseux des cellules cancéreuses prostatiques, une surexpression de la Cx43 par infection rétrovirale a été effectuée dans des lignées cancéreuses prostatiques ayant des caractéristiques métastatiques différentes : les cellules PC-3 (très invasives) et les cellules LNCaP (moins agressives). Nous avons pu mettre en évidence que la surexpression de la Cx43 entraîne un effet différent sur les deux lignées. En effet, la Cx43 est restreinte dans le cytoplasme pour les cellules PC-3 alors qu'elle est localisée à la membrane plasmique et établit une communication intercellulaire pour les cellules LNCaP. De plus, une diminution de la prolifération ainsi que des capacités d'adhérence et d'invasion des cellules PC-3 a été observée suite à la transfection. A l'inverse, pour les cellules LNCaP, aucun impact sur la prolifération n'a été observé mais leur capacité d'invasion et d'adhérence a été significativement augmentée par la surexpression de la Cx43. In vivo, l'impact osseux étudié après injections intra-tibiales a montré une augmentation de l'incidence tumorale et de la perte osseuse suite au développement de tumeurs ostéolytiques uniquement pour les cellules LNCaP Cx43. Pour les cellules PC-3, aucune différence n'a été observée après la surexpression de la Cx43 alors qu'une étude préliminaire de la dissémination après injection intracardiaque a permis de montrer un ralentissement du développement des métastases osseuses. Enfin, des co-cultures avec des ostéoblastes murins ont permis de mettre en évidence que les cellules cancéreuses favorisent l'expression par les ostéoblastes de RANKL, un activateur des ostéoclastes, associé à un ralentissement de la différenciation des ostéoblastes. Ces effets observés sont indépendants du niveau d'expression de la Cx43. Seule la prolifération des ostéoblastes est significativement modifiée par la surexpression de la Cx43 dans les cellules cancéreuses prostatiques. En conclusion, les résultats in vitro suggèrent l'implication de la Cx43 dans le processus métastatique des cellules cancéreuses prostatiques avec une augmentation de l'agressivité pour les cellules LNCaP. De plus, la Cx43 semble pouvoir modifier l'impact osseux in vivo en fonction du niveau d'agressivité initial des cellules cancéreuses prostatiques.Prostate cancer (PCa) has the highest incidence in men with bone metastasis occurring in 80% of cases and mainly characterized by osteoblastic lesions. The mechanisms by which prostate cancer cells are induced to metastasize to bone are variable and complex, implicating oncogenes, pro-angiogenic factors and adhesion molecules. Among the different interacting molecules, Connexins (Cxs) could participate in this process. Connexins are transmembrane protein involved in Direct Gap Junction Intercellular Communication (GJIC) in order to maintain tissue homeostasis and the coordination of cellular activities. Studies have shown that PCa cells are deficient in some Cx isoforms (Cx32, Cx43) in primary tumors. However, recent studies suggest that Cx43 could be implicated in the last stages of the tumorigenic process as a promoter of cancer cell dissemination with a putative role of heterocellular coupling with environmental cells in the migration, diapedesis and metastatic processes. Furthemore, cumulated data support the involvement of Cx43 and GJIC in the differentiation process of bone-forming osteoblastic cells and bone turnover. Indeed, in vivo, Cx43-null mice presented mineralization defects in craniofacial bones and ribs and in vitro a decreased differentiation potential of OB cells was clearly demonstrated. Therefore, we have investigated the role of Cx43 on the metastatic potential of PCa cells and on their bone impact in vivo. To examine the effects of increased expression of Cx43 gene in PCa cells, we have performed retroviral infection in two well characterized cell lines representing different stages of cancer progression: PC3 (aggressive) and LNCaP (less metastatic). After overexpression, in PC3 cells, Cx43 was restricted to the cytoplasmic part and no cell-to-cell communication was measured. Conversely, in LNCaP cells, Cx43 was mainly observed in appositional membranes and a functional GJIC was demonstrated by gap-FRAP and preloading assays. Moreover after overexpression, phenotypic characterization of both cell types demonstrated significant differences in adhesion, invasion, proliferation and secretome profile. Cx43 appears to alter the behavior of LNCaP making them more aggressive. To study the impact of prostate cancer cells overexpressing Cx43 on bone, intratibial injections in nude mice were performed. Mice were imaged by means of tomographic and scintigraphic analyses vs. time. Both cell types developed osteolytic tumors. Cx43 overexpression in LNCaP cells induced a 4 fold increase of tumour incidence compared to mock cells. After Cx43 overexpression, tibial bone volume was clearly decreased compared to control confirming the higher osteolytic ability of LNCaP. For PC-3 cells, no difference was observed after Cx43 overexpression but a preliminary study of the spread after intracardiac injection has shown a slowdown in the development of bone metastases. Finally, co-cultures with murine osteoblasts have shown that cancer cells promote the expression of RANKL by osteoblasts, an activator of osteoclasts, with a decrease of the osteoblastic differentiation. These effects are independent of the level of Cx43 expression. Only the proliferation of osteoblasts was significantly modified by Cx43 overexpression in prostatic cancer cells. Our in vitro study demonstrates that Cx43 could influence the metastatic status of PCa cells with increased aggressiveness of LNCaP. In vivo, our data validate the potential implication of this connexin in the bone impact during metastasis.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF

Down-regulation of connexin43 expression reveals the involvement of caveolin-1 containing lipid rafts in human U251 glioblastoma cell invasion

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Effect of endothelin-1 on osteoblastic differentiation is modified by the level of connexin43: comparative study on calvarial osteoblastic cells isolated from Cx43+/−and Cx43+/+ mice

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The gap junction protein Cx43 is involved in the bone-targeted metastatic behaviour of human prostate cancer cells

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Regulation of TRPC1 and TRPC4 Cation Channels Requires an α1-Syntrophin-dependent Complex in Skeletal Mouse Myotubes*

The dystrophin-associated protein complex (DAPC) is essential for skeletal muscle, and the lack of dystrophin in Duchenne muscular dystrophy results in a reduction of DAPC components such as syntrophins and in fiber necrosis. By anchoring various molecules, the syntrophins may confer a role in cell signaling to the DAPC. Calcium disorders and abnormally elevated cation influx in dystrophic muscle cells have suggested that the DAPC regulates some sarcolemmal cationic channels. We demonstrated previously that mini-dystrophin and α1-syntrophin restore normal cation entry in dystrophin-deficient myotubes and that sarcolemmal TRPC1 channels associate with dystrophin and the bound PDZ domain of α1-syntrophin. This study shows that small interfering RNA (siRNA) silencing of α1-syntrophin dysregulated cation influx in myotubes. Moreover, deletion of the PDZ-containing domain prevented restoration of normal cation entry by α1-syntrophin transfection in dystrophin-deficient myotubes. TRPC1 and TRPC4 channels are expressed at the sarcolemma of muscle cells; forced expression or siRNA silencing showed that cation influx regulated by α1-syntrophin is supported by TRPC1 and TRPC4. A molecular association was found between TRPC1 and TRPC4 channels and the α1-syntrophin-dystrophin complex. TRPC1 and TRPC4 channels may form sarcolemmal channels anchored to the DAPC, and α1-syntrophin is necessary to maintain the normal regulation of TRPC-supported cation entry in skeletal muscle. Cation channels with DAPC form a signaling complex that modulates cation entry and may be crucial for normal calcium homeostasis in skeletal muscles