Macrophage autophagy protects against hepatocellular carcinogenesis in mice

Abstract

Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est la principale tumeur maligne primitive du foie et la deuxième cause de décès par cancer. Les traitements actuels sont peu efficaces en raison d’un diagnostic trop tardif et d'une résistance aux traitements. L’identification de nouvelles cibles pour le traitement du CHC représente donc un enjeu majeur de santé publique. Il est maintenant bien établi que le microenvironnement immunitaire joue un rôle majeur dans la carcinogenèse hépatique. Parmi les cellules immunitaires, les macrophages sont impliqués dans l’initiation et la progression tumorale en favorisant la transformation des cellules tumorales, l’angiogenèse, les métastases et l’échappement des cellules tumorales à l’immunosurveillance.L’autophagie est un mécanisme de dégradation cellulaire par la voie lysosomale et est impliquée dans la régulation des différentes fonctions des macrophages. Des études récentes mettent en évidence un rôle protecteur de l'autophagie des macrophages au cours des hépatopathies. L’objectif de ce travail de thèse a été d’étudier le rôle de l’autophagie des macrophages dans le CHC d’une part dans les étapes précoces de la carcinogenèse et d’autre part dans la progression tumorale.Au cours de ce travail, des souris invalidées pour le gène de l’autophagie, ATG5, spécifiquement dans les cellules de la lignée myéloïde (ATG5Mye-/-) ont été générées et exposées à un modèle d’hépatocarcinogenèse induite par injection de diéthylnitrosamine (DEN). Aux stades prénéoplasiques, nos résultats montrent que les souris ATG5Mye-/- soumises au DEN présentent une atteinte hépatique plus importante que les souris sauvages avec une prolifération hépatocytaire accrue associée à une augmentation de l’expression de cytokines mitogéniques. De plus, les souris ATG5Mye-/- soumises au DEN présentent une réponse inflammatoire exacerbée caractérisée par une augmentation de l’expression de chimiokines et de marqueurs de cellules myéloïdes. L’étude des conséquences de l’inhibition de l’autophagie des macrophages sur le développement du CHC a permis de mettre en évidence une augmentation du nombre de tumeurs, du volume tumoral et de leur agressivité chez les souris ATG5Mye-/- soumises au DEN par rapport aux souris sauvages. Ces résultats montrent que l’invalidation de l’autophagie des macrophages favorise la carcinogenèse hépatique. L’étude des populations immunitaires hépatiques a montré que les souris ATG5Mye-/- soumises au DEN présentent une diminution des neutrophiles et des macrophages avec une diminution de l’expression du CMH II par ces derniers, une diminution des lymphocytes T CD4+ et CD8+, et leur expression de PD1 suggérant un défaut d’activation de ces cellules et une diminution de l’expression du Granzyme B par les lymphocytes T CD8+. Une diminution du nombre de lymphocytes T a également été observée dans la rate des souris ATG5Mye-/- soumises au DEN avec, en outre, une augmentation du nombre de macrophages exprimant PD-L1. L’ensemble de ces résultats suggèrent que le défaut d’autophagie dans les macrophages induit une altération de la réponse immunitaire antitumorale. Par ailleurs, nos résultats montrent que les cellules tumorales inhibent le processus autophagique dans les macrophages in vitro. De plus, l'activation de l'autophagie dans ces macrophages réduit l'expression de PD-L1 induite par les cellules tumorales tandis que l'inhibition de l'autophagie augmente l'expression de PD-L1 suggérant que l’autophagie des macrophages régule l’expression de PD-L1.L’ensemble des résultats suggère que l’autophagie des macrophages pourrait prévenir le développement et la progression du CHC en régulant le microenvironnement immunitaire.Mots clés : autophagie, macrophages, carcinome hépatocellulaire, PD-L1, immunosuppression, échappement immunitaire.Autophagy is a lysosomal degradation pathway of cellular components that regulates macrophage properties. Macrophages are critically involved not only in the early stages of tumor initiation by releasing inflammatory mediators and reactive oxygen species that mediate genomic damage, but also in cancer progression by promoting tumor growth, metastasis, angiogenesis and immune suppression. Here, we investigated whether macrophage autophagy may protect against hepatocellular carcinoma initiation and progression. Experiments were performed in mice with deletion of the autophagy gene Atg5 in the myeloid lineage (ATG5Mye−/− mice) and their wild-type (WT) littermates. Hepatocellular carcinoma was induced by a single injection of diethylnitrosamine (DEN). In vitro studies were performed with peritoneal macrophages cultured with the conditioned medium of a hepatoma cell line or a hepatocyte cell line. As compared to WT littermates, ATG5Mye−/− mice exposed to DEN displayed exacerbated liver injury, hepatocyte proliferation, hepatic inflammation during early stages of hepatocarcinogenesis. In addition, ATG5Mye−/− mice were more susceptible to HCC development, as shown by enhanced tumor number and volume, and display altered antitumoral immune response. In vitro studies demonstrated that the conditioned medium of a hepatoma cell line impaired the autophagy flux of macrophages. Finally, activation of autophagy reduces PD-L1 expression induced by the hepatoma cell conditioned medium in cultured macrophages while inhibition of autophagy further increases PD-L1 expression. These results uncover macrophage autophagy as a novel protective pathway regulating liver carcinogenesis