Évasion Immunitaire Physique: La Réduction de la Communication Mécanique Mène à l’Évasion des Cellules Cancéreuses Métastatiques du Colon et du Rectum face à l’Attaque des Macrophages

Introduction

La métastase du cancer est un défi complexe et intimidant. Les cellules cancéreuses métastatiques peuvent éviter l’attaque des cellules immunitaires, franchir la matrice extracellulaire (Extracellular Matrix, ECM), et migrer vers d’autres sites pour former des tumeurs secondaires. Bien que l’importance des signaux biochimiques dans le microenvironnement immunitaire des tumeurs, en influençant l’évasion immunitaire et la métastase des cellules cancéreuses, soit bien établie, le rôle des facteurs physiques dans cet environnement reste largement inexploré. En particulier, le rôle des interactions mécaniques, médiées par l’ECM, entre les cellules cancéreuses et les cellules immunitaires dans l’évasion immunitaire des cellules cancéreuses, reste incertain. Des études récentes ont montré que les signaux mécaniques dans le microenvironnement sont cruciaux pour réguler les processus biologiques et ont suscité un intérêt pour leur rôle dans l’activité immunitaire.

Source de l’Article

Cet article de recherche est écrit par Chen Yang et al., provenant des institutions telles que l’Université Aéronautique et Aérospatiale de Pékin, l’Institut de Physique de Pékin, et l’Académie des Sciences de Chine. L’article a été publié le 21 mai 2024 dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) sous le titre « Évasion Immunitaire Physique: La Réduction de la Communication Mécanique Mène à l’Évasion des Cellules Cancéreuses Métastatiques du Colon et du Rectum face à l’Attaque des Macrophages ».

Processus de Recherche et Méthodes

Pour explorer le rôle des signaux mécaniques dans les interactions entre les cellules cancéreuses et les cellules immunitaires, les chercheurs ont construit un système de co-culture quasi tridimensionnel in vitro, en utilisant un hydrogel de collagène de type I pour imiter l’ECM de l’environnement in vivo, et ont étudié la réponse de deux types de cellules cancéreuses du colon et du rectum, avec des potentiels métastatiques différents (SW480 et SW620), face aux macrophages.

Étapes de Recherche

a) Sujets de l’étude et Procédure expérimentale : La recherche a d’abord consisté à co-cultiver les cellules SW480 et SW620 respectivement avec des macrophages traités au PMA (U937) en utilisant un gel de collagène comme support mécanique et signal. Les cellules ont été co-cultivées à un ratio cellulaire de 1:25 sur le dessus d’un gel de collagène à 2 mg/ml. Pour mesurer les réponses, la vélocimétrie par images de particules (PIV) a été utilisée pour mesurer la déformation de l’ECM induite par la traction des cellules cancéreuses, et un micropipette contrôlé par micro-manipulateur a été utilisé pour simuler la traction de ces deux types de cellules cancéreuses sur l’ECM.

b) Analyse de la déformation de l’ECM et Réponse des macrophages : En cultivant individuellement les cellules SW480 et SW620 sur le dessus d’un gel de collagène à 2 mg/ml avec des microbilles fluorescentes, les déformations analysées par PIV ont été étudiées. La traction des cellules SW480 a généré une déformation étendue en 12 heures, alors que les cellules SW620 n’ont pratiquement pas induit de signal mécanique dans le même laps de temps.

Résultats Expérimentaux et Analyse de Données

b) Résultats expérimentaux et Relations Logiques : Les résultats montrent que la traction des cellules SW480 sur l’ECM a généré une forte déformation, permettant aux macrophages de reconnaître et d’attaquer efficacement ces cellules via des signaux mécaniques. En revanche, les cellules SW620, hautement métastatiques, ont montré une faible traction et déformation, rendant leur reconnaissance et attaque par les macrophages difficiles, conduisant ainsi à une évasion immunitaire. Dans les expériences de contrôle où les macrophages et les cellules cancéreuses ont été co-cultivés sur des plaques de culture solides sans ECM, les taux de ciblage des macrophages étaient inférieurs à 5% pour les cellules SW480 et SW620. L’augmentation de la rigidité de l’ECM diminue également le taux de ciblage des macrophages pour les cellules SW480.

c) Conclusions et Signification de l’Étude : Cela indique que les différentes déformations de l’ECM induites par les cellules SW480 et SW620, ainsi que la réponse des macrophages à ces déformations, montrent que la transmission des signaux de tension à travers l’ECM joue un rôle clé dans l’efficacité de ciblage des macrophages et la capacité des cellules cancéreuses à échapper à l’immunité. Les cellules SW480, avec un faible potentiel métastatique, induisent une reconstruction et une déformation forte de l’ECM, permettant aux macrophages de percevoir et de cibler leurs signaux mécaniques. En revanche, les cellules SW620, hautement métastatiques, échappent aux attaques des macrophages en raison de leur contraction mécanique réduite sur l’ECM. L’étude a également utilisé l’ARN interference (siRNA) pour réduire l’expression de l’E-cadhérine, affaiblissant ainsi la traction des cellules SW480, corroborant encore le rôle clé des communications mécaniques dans l’évasion immunitaire des cellules cancéreuses.

Découvertes Importantes et Points Forts

• Découverte Spéciale : L’étude a systématiquement démontré, pour la première fois, le comportement mécanique sur l’ECM des cellules cancéreuses du colon et du rectum avec différents potentiels métastatiques et leur réponse par les macrophages.
• Points Clés : La déformation mécanique et la communication par l’ECM occupent une place importante dans l’évasion immunitaire et la reconnaissance des cellules cancéreuses.
• Nouvelle Approche de la Recherche : En utilisant un système de co-culture quasi tridimensionnel associé à la PIV et à des techniques de chargement mécanique micro-manipulées avancées, l’étude révèle le rôle des signaux mécaniques dans le microenvironnement immunitaire du cancer.

Valeur de la Recherche

En dévoilant le rôle des signaux mécaniques dans les interactions entre les cellules cancéreuses et les cellules immunitaires, cet article fournit une référence clé pour l’étude ultérieure des stratégies d’immunothérapie du cancer. Comprendre comment les macrophages ciblent et éliminent les cellules cancéreuses via des signaux mécaniques peut poser les bases du développement de nouvelles thérapies anticancéreuses. Cette découverte enrichit non seulement notre compréhension de l’évasion immunitaire des tumeurs, mais fournit également de nouvelles pistes pour l’exploration de nouvelles méthodes de traitement.

Conclusion

En construisant un système de co-culture quasi tridimensionnel in vitro, cet article révèle pour la première fois les différences dans les signaux mécaniques de l’ECM entre des cellules cancéreuses du colon et du rectum avec différents potentiels métastatiques et leur réponse par les macrophages. Cette découverte offre de nouvelles perspectives pour les stratégies de traitement d’immunothérapie du cancer à l’avenir et pourrait avoir des impacts positifs dans les expériences in vitro et les applications cliniques.