Perte liée à l’âge de HAPLN1 érode l’intégrité vasculaire via une up-régulation indirecte du ICAM1 endothélial dans le mélanome

En mars 2024, un article de recherche intitulé « Age-dependent loss of HAPLN1 erodes vascular integrity via indirect upregulation of endothelial ICAM1 in melanoma » publié dans « Nature Aging » a révélé une découverte de recherche importante. Cette étude, menée par une équipe dirigée par Gloria E. Marino-Bravante et Ashani T. Weeraratna du département de biochimie et de biologie moléculaire de la Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, avait pour objectif d’explorer comment la perte de HAPLN1 (Hyaluronan and Proteoglycan Link Protein 1) dans le microenvironnement du mélanome lié à l’âge affecte l’intégrité vasculaire et les stratégies thérapeutiques potentielles.

Contexte de la recherche

Le mélanome est le cinquième cancer le plus couramment diagnostiqué aux États-Unis et le cancer de la peau le plus mortel. Les statistiques montrent qu’aux États-Unis seulement, environ 7990 personnes meurent de mélanome chaque année. Avec l’âge, le pronostic du mélanome se détériore de manière significative, le temps de rechute pour les patients de plus de 55 ans étant nettement réduit, ce qui affecte le taux de survie à cinq ans. Bien que l’influence de l’âge intrinsèque sur la progression du cancer ait été reconnue depuis longtemps, la compréhension de ses mécanismes complexes continue de s’approfondir. Des études ont montré que de nombreux composants du microenvironnement tumoral (TME), comme les vaisseaux sanguins, jouent un rôle crucial dans la progression du cancer. Par conséquent, comprendre la relation entre le vieillissement et la progression du mélanome est essentiel pour développer de nouvelles thérapies.

Objectif de l’étude

Des recherches antérieures ont montré que la réduction de HAPLN1 dans les vaisseaux associés au mélanome ralentit la progression du cancer. HAPLN1 est une protéine de la matrice extracellulaire importante dans le derme de la peau et sa réduction a été démontrée comme causant des dommages à l’intégrité des vaisseaux sanguins du mélanome, augmentant ainsi la perméabilité vasculaire. Le principal objectif de cette étude était d’explorer l’effet indirect de HAPLN1 sur l’ICAM1 (Intercellular Adhesion Molecule 1) des cellules endothéliales dans le microenvironnement du mélanome chez les patients âgés, ainsi que l’impact de l’ICAM1 sur la progression du mélanome.

Méthodes de recherche

Cette étude a exploré en détail le rôle et les mécanismes de la perte de HAPLN1 dans le microenvironnement du mélanome en utilisant une série de techniques expérimentales. Ces techniques comprenaient l’immunohistochimie (IHC), l’imagerie de génération de seconde harmonique (SHG), la détection par impédance (Impedance-Based Assays), et des études homologue de souris avec immunocompétence totale.

Protocole de travail

L’étude comprenait plusieurs procédures :

1. Établissement et traitement des modèles de souris :

   • Utilisation de cellules de mélanome syngénique jeunes (YUMM1.7) pour établir des modèles de mélanome dans des souris jeunes (6-8 semaines) et âgées (>52 semaines).
   • Traitement des souris âgées par injection sous-cutanée de HAPLN1 recombinant humain (rHAPLN1) ou PBS, pour observer l’impact sur la vascularisation tumorale.

2. Culture cellulaire in vitro et traitement de la matrice :

   • Réalisation d’analogues de sphères de néovascularisation en 3D avec des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVEC), en les intégrant dans une matrice de collagène reconstituée par des fibroblastes, afin de comparer le potentiel de néovascularisation dans des environnements à haute et faible teneur en HAPLN1.

3. Détection de l’expression protéique et de l’intégrité de la paroi vasculaire :

   • Détection de l’expression de VE-cadhérine (Vascular Endothelial Cadherin) dans les HUVEC cultives sur différentes matrices pour déterminer l’intégrité de la paroi vasculaire. L’intégrité de la barrière des cellules endothéliales a été évaluée par des tests d’impédance in vitro, des stimulations à la FITC-Dextran, etc.

4. Expression et essai de blocage du ICAM1 :

   • Détection de l’expression de l’ICAM1 et évaluation de son rôle dans la régulation de la perméabilité vasculaire. Observation de l’impact sur la croissance et la métastase du mélanome chez les souris âgées après injection d’anticorps de blocage de l’ICAM1 in vivo.

Échantillons et techniques

Les échantillons variaient de 3 à 12 par groupe. Les techniques expérimentales comprenaient l’immunohistochimie, l’immunofluorescence, la qRT-PCR (PCR quantitative en temps réel), l’analyse protéomique, et des stratégies de suppression génique (par exemple, l’utilisation de shRNA pour réduire l’expression de HAPLN1).

Analyse des données

L’analyse des données impliquait le calcul de l’intensité relative de l’expression protéique dans les images et le traitement statistique avec le logiciel GraphPad Prism v9, utilisant divers tests statistiques comme le t-test, l’ANOVA et le test non-paramétrique de Mann-Whitney.

Résultats de la recherche

1. Impact de HAPLN1 sur la néovascularisation et la matrice :

   • Dans un environnement à faible niveau de HAPLN1 (souris âgées ou jeunes avec réduction de HAPLN1), le potentiel de néovascularisation des HUVEC augmente de manière significative, tandis que dans un environnement à haut niveau de HAPLN1 (jeunes ou âgées + traitement par HAPLN1 recombinant), il diminue significativement.
   • L’immunohistochimie a montré que le niveau de fibronectine dans les tumeurs des souris âgées était significativement plus élevé que chez les souris jeunes, mais le traitement par HAPLN1 recombinant réduisait significativement le niveau de fibronectine.

2. Expression de VE-cadhérine et rigidité de la matrice :

   • Les cellules endothéliales cultivées sur une matrice à haut niveau de HAPLN1 montraient des niveaux plus élevés de VE-cadhérine, tandis que celles cultivées sur une matrice à faible niveau de HAPLN1 montraient des niveaux plus bas, ce qui démontre l’importance de HAPLN1 pour l’intégrité de la paroi vasculaire.
   • Les tests d’impédance montraient que les cellules endothéliales formant une monocouche sur une matrice à haut niveau de HAPLN1 avaient des valeurs de résistance plus élevées, indiquant une fonction de barrière améliorée.

3. Rôle de ICAM1 :

   • L’analyse par qRT-PCR et Western Blot a révélé une augmentation significative de l’expression de l’ICAM1 sur une matrice à faible niveau de HAPLN1, suggérant que l’up-régulation de l’ICAM1 pourrait réduire l’expression de VE-cadhérine affectant ainsi la perméabilité vasculaire.
   • Après l’injection in vivo d’anticorps contre ICAM1, la taille des tumeurs et les métastases diminuaient significativement chez les souris âgées, confirmant le rôle clé de ICAM1 dans la progression du mélanome.

Importance de l’étude

Les conclusions de cette recherche montrent que la perte de HAPLN1, en augmentant la rigidité de la matrice et l’up-régulation indirecte d’ICAM1, conduit à une augmentation de la perméabilité vasculaire, favorisant ainsi les métastases du mélanome. Ces résultats fournissent une nouvelle perspective pour comprendre les modifications du microenvironnement tumoral liées à l’âge et suggèrent que le ciblage de l’ICAM1 pourrait inhiber la progression du mélanome, en particulier chez les patients âgés.

Points saillants de la recherche

• Identification d’un mécanisme indirect par le lequel HAPLN1 régule l’intégrité vasculaire en influençant ICAM1.
• Nouveau point de vue sur le potentiel des stratégies thérapeutiques ciblant ICAM1 pour améliorer le pronostic des patients âgés avec un mélanome.
• Validation multi-expérimentale in vitro et in vivo du rôle de HAPLN1 dans la régulation de la fonction des cellules endothéliales du microenvironnement du mélanome.

Ces découvertes non seulement élargissent la compréhension de la biologie tumorale liée à l’âge, mais fournissent également des indices essentiels pour le développement de nouvelles thérapies ciblées. Des recherches futures sont nécessaires pour explorer l’applicabilité et l’efficacité dans différents types de tumeurs et contextes cliniques.