La communication entre les sous-types de cellules cancéreuses par les exosomes contribue à la métastase du carcinome nasopharyngé et à un mauvais pronostic
Le carcinome nasopharyngé (Nasopharyngeal Carcinoma, NPC) est une tumeur maligne originaire de l’épithélium muqueux du nasopharynx, caractérisée par une distribution géographique distincte, avec une incidence particulièrement élevée en Asie du Sud-Est et dans le sud de la Chine. Bien que des progrès significatifs aient été réalisés dans le traitement du carcinome nasopharyngé ces dernières années, le pronostic des patients reste médiocre, en particulier pour ceux atteints de récidive ou de métastases. L’hétérogénéité tumorale (tumor heterogeneity) est un phénomène courant dans le cancer, où les différents sous-types de cellules tumorales présentent des différences dans l’expression génique, la fonction et le comportement. Cette hétérogénéité joue un rôle clé dans l’initiation, la progression et la résistance au traitement des tumeurs. Cependant, les mécanismes d’interaction entre les sous-types de cellules du carcinome nasopharyngé et leur impact sur la métastase tumorale restent mal compris.
Les exosomes sont des vésicules nanométriques sécrétées par les cellules, capables de transporter des molécules telles que des protéines, de l’ARN et de l’ADN, et de médier la communication intercellulaire. Ces dernières années, le rôle des exosomes dans le cancer a suscité un intérêt croissant, en particulier dans le microenvironnement tumoral (tumor microenvironment), où les exosomes peuvent promouvoir la croissance, la métastase et la résistance au traitement des tumeurs en transmettant des molécules de signalisation. Cependant, le rôle des exosomes dans la communication entre les sous-types de cellules du carcinome nasopharyngé et leur impact sur la métastase tumorale n’ont pas été suffisamment étudiés.
Source de l’article
Cet article de recherche a été réalisé par Hao-Jun Xie, Ming-Jie Jiang, Ke Jiang et d’autres auteurs du Centre de lutte contre le cancer de l’Université Sun Yat-sen, et a été publié en 2024 dans la revue Precision Clinical Medicine. Cette étude a été soutenue par plusieurs projets, notamment le Fonds national pour les sciences naturelles et le Fonds de recherche fondamentale et appliquée de la province du Guangdong.
Processus de recherche
1. Extraction et caractérisation des exosomes
Les chercheurs ont d’abord extrait des exosomes à partir de cellules de carcinome nasopharyngé à haut potentiel métastatique (S18) et de cellules à faible potentiel métastatique (S26). Les exosomes ont été isolés par centrifugation différentielle (differential centrifugation) et caractérisés par microscopie électronique à transmission (transmission electron microscopy, TEM), analyse de suivi de nanoparticules (nanoparticle tracking analysis, NTA) et immunoblot (western blotting). Les résultats ont montré que les exosomes extraits présentaient les caractéristiques typiques des exosomes, avec un diamètre compris entre 30 et 150 nanomètres, et exprimaient des marqueurs exosomaux tels qu’ALIX, CD9 et CD63.
2. Impact des exosomes sur la migration et l’invasion cellulaires
Pour étudier l’impact des exosomes sur la capacité de métastase des cellules de carcinome nasopharyngé, les chercheurs ont traité les cellules CNE-2 (une lignée cellulaire de carcinome nasopharyngé) avec des exosomes dérivés des cellules S18 et S26. Les expériences de migration et d’invasion Transwell ont révélé que les exosomes dérivés des cellules S18 augmentaient significativement la capacité de migration et d’invasion des cellules CNE-2. Des expériences supplémentaires ont montré que l’inhibiteur de sécrétion d’exosomes GW4869 pouvait bloquer cet effet promoteur, tandis que l’ajout d’exosomes rétablissait l’effet d’amélioration de la migration et de l’invasion cellulaires.
3. Séquençage des miRNA et validation fonctionnelle
Pour explorer quelles molécules dans les exosomes médient cet effet promoteur de la métastase, les chercheurs ont effectué un séquençage des miRNA (miRNA sequencing) sur les exosomes dérivés des cellules S18 et S26. Les résultats ont montré que miR-30a-5p était significativement surexprimé dans les exosomes dérivés des cellules S18 à haut potentiel métastatique. La validation par qRT-PCR a confirmé que miR-30a-5p était non seulement surexprimé dans les cellules S18, mais également dans les cellules CNE-2 et S26 traitées avec des exosomes S18. Des expériences fonctionnelles supplémentaires ont montré que la surexpression de miR-30a-5p augmentait significativement la capacité de migration et d’invasion des cellules de carcinome nasopharyngé, tandis que son inhibiteur supprimait ces capacités.
4. Validation in vivo de miR-30a-5p
Pour valider le rôle de miR-30a-5p in vivo, les chercheurs ont construit des cellules CNE-2 surexprimant miR-30a-5p et les ont injectées par voie intraveineuse à des souris nues. Après six semaines, l’autopsie des poumons des souris a révélé que le nombre de nodules métastatiques pulmonaires était significativement plus élevé dans le groupe surexprimant miR-30a-5p, et que le poids des poumons était également augmenté. De plus, les cellules CNE-2 traitées avec des exosomes surexprimant miR-30a-5p ont également montré une capacité métastatique accrue in vivo.
5. Gènes cibles et mécanismes de miR-30a-5p
À l’aide de plusieurs algorithmes de prédiction des gènes cibles des miRNA, les chercheurs ont découvert que miR-30a-5p pourrait cibler la glycoprotéine desmosomale DSG2 (desmoglein 2). Des expériences de rapporteur de luciférase double ont confirmé que miR-30a-5p inhibait l’expression de DSG2 en se liant à la région 3’ non traduite (3’ untranslated region, 3’UTR). Des expériences supplémentaires ont montré que la surexpression de DSG2 inhibait la capacité de migration et d’invasion des cellules de carcinome nasopharyngé, tandis que miR-30a-5p, en inhibant l’expression de DSG2, activait la voie de signalisation Wnt/β-catenin, favorisant ainsi la métastase tumorale.
6. Analyse des échantillons cliniques et prédiction du pronostic
Les chercheurs ont collecté des échantillons de plasma de 119 patients atteints de carcinome nasopharyngé et ont mesuré l’expression de miR-30a-5p dans les exosomes plasmatiques par qRT-PCR. Les résultats ont montré que l’expression élevée de miR-30a-5p était significativement corrélée avec la survie globale (overall survival, OS), la survie sans progression (progression-free survival, PFS), la survie sans métastase à distance (distant metastasis-free survival, DMFS) et la survie sans récidive locale (local recurrence-free survival, LRFS) des patients. De plus, les niveaux d’expression de miR-30a-5p étaient négativement corrélés avec l’expression de DSG2 dans les tissus tumoraux, soutenant davantage le mécanisme par lequel miR-30a-5p favorise la métastase tumorale en inhibant DSG2.
Conclusion de l’étude
Cette étude a révélé que les cellules de carcinome nasopharyngé à haut potentiel métastatique transmettent miR-30a-5p via des exosomes, augmentant ainsi la capacité de métastase des cellules à faible potentiel métastatique. miR-30a-5p favorise la métastase tumorale en inhibant l’expression de DSG2 et en activant la voie de signalisation Wnt/β-catenin. De plus, les niveaux de miR-30a-5p dans les exosomes plasmatiques peuvent servir de marqueurs fiables pour le pronostic des patients atteints de carcinome nasopharyngé. Cette découverte fournit non seulement de nouvelles perspectives pour comprendre les mécanismes de métastase du carcinome nasopharyngé, mais offre également une base théorique pour le développement de stratégies de biopsie liquide (liquid biopsy) et de thérapies ciblées basées sur les exosomes.
Points forts de l’étude
- Découverte innovante : Première démonstration que les cellules de carcinome nasopharyngé à haut potentiel métastatique transmettent miR-30a-5p via des exosomes, augmentant la capacité de métastase des cellules à faible potentiel métastatique.
- Mécanisme approfondi : Explication détaillée du mécanisme moléculaire par lequel miR-30a-5p active la voie de signalisation Wnt en inhibant DSG2, favorisant ainsi la métastase tumorale.
- Valeur clinique : Les niveaux de miR-30a-5p dans les exosomes plasmatiques peuvent servir de biomarqueurs pronostiques pour les patients atteints de carcinome nasopharyngé, ouvrant de nouvelles perspectives pour la biopsie liquide.
- Interdisciplinarité : Combinaison de méthodes de recherche en biologie moléculaire, biologie cellulaire et médecine clinique, offrant un nouveau paradigme pour l’étude de la métastase tumorale.
Importance de l’étude
Cette étude approfondit non seulement la compréhension des mécanismes de métastase du carcinome nasopharyngé, mais fournit également une base théorique importante pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques et de marqueurs pronostiques. La communication intercellulaire médiée par les exosomes permet aux cellules cancéreuses à haut potentiel métastatique d’influencer le comportement des cellules à faible potentiel métastatique, offrant ainsi de nouvelles cibles pour les futures thérapies anticancéreuses. De plus, la technologie de biopsie liquide basée sur les exosomes pourrait être largement appliquée en clinique, aidant les médecins à prédire plus tôt le pronostic des patients et à élaborer des plans de traitement personnalisés.