23/04/2023
GFME, connaissances

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Exploiter la fonction OLIG2 en tumorigénicité et en plasticité pour cibler les gliomes malins

Auteurs : Jennifer Kosty , Fanghui Lu, Robert Kupp, Shwetal Mehta, Q. Richard Lu 

Le glioblastome est la tumeur cérébrale la plus répandue et la plus maligne. Il présente une résistance notoire au traitement conventionnel, en partie à cause de son hétérogénéité moléculaire et génétique. Comprendre les mécanismes de la gliomagénèse, de la propagation des cellules souches / progénitrices de la tumeur et de la diversité phénotypique est essentiel pour la mise au point d'un traitement efficace et ciblé de cette maladie mortelle. Le facteur de transcription basique OLIG2, qui est universellement exprimé dans les gliomes, est devenu un acteur important de la reprogrammation des cellules glioblastome, de la résistance génotoxique et de la plasticité du phénotype de la tumeur. Dans un modèle animal de glioblastome proneural, élimination de OLIG2 + mitotiqueles progéniteurs bloquent la croissance tumorale, suggérant que ces progéniteurs sont une source d'ensemencement pour la propagation du gliome. La suppression OLIG2 réduit la croissance tumorale et provoque un changement de phénotype oligodendrocytique à astrocytaire, avec une régulation négative du PDGFRa et une régulation positive du signal de l'EGFR réciproque, des voies alternatives sous-jacentes de la récurrence tumorale. Dans les cellules souches de gliome dérivées d'un patient (GSC), l'inactivation d'OLIG2 conduit à une régulation négative de PDGFRa, alors que l'inhibition d'OLIG2 entraîne un passage du modèle d'expression génique proneural à classique ou à une transition proneural-mésenchymateux dans des lignées cellulaires distinctes de la GSC. où OLIG2 semble réguler l'expression de l'EGFR de manière dépendante du contexte. En outre, des modifications post-traductionnelles telles que la phosphorylation par une série de protéines kinases régulent l'activité de OLIG2 dans la croissance des cellules de gliome et les comportements invasifs.

introduction

Le glioblastome multiforme (glioblastome) est la tumeur primitive du cerveau maligne la plus répandue et la plus agressive chez l'adulte. Les glioblastome sont résistants à la radiothérapie conventionnelle et aux chimiothérapies, ce qui donne une espérance de vie moyenne inférieure à 14 mois. Ces tumeurs présentent une hétérogénéité biologique et génétique importante, ce qui contribue aux difficultés de traitement rencontrées par les cliniciens. Une grande partie de l'hétérogénéité tumorale des glioblastome peut être attribuée à leurs altérations génétiques distinctes, leurs programmes d'expression, leurs stades de cellules tumorales et leurs compositions au sein des tumeurs. Les glioblastomes peuvent provenir de cellules souches neurales / progénitrices (NPC), d'astrocytes, de cellules précurseurs d'oligodendrocytes (OPC) et même de neurones, contribuant davantage à sa diversité biologique. Sur la base des profils d'expression des gènes dans les tissus tumoraux, les glioblastome peuvent être classés en 4 sous-types moléculaires distincts : [Signature progénitrices d'oligodendrocytes (OPC)] proneural, (Signature astrocytaire) classique, de neurones (signature neuronale), et mésenchymateuses (astrocytes réactifs et microglie signature). Le sous-type de glioblastome proneural présente des altérations génétiques caractéristiques, notamment une amplification du récepteur α du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGFRA), des mutations du suppresseur de tumeur TP53 (p53) et / ou de l’isocitrate déshydrogénase (IDH). Le sous-type classique est caractérisé par l'activation mutationnelle du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) ou par des copies supplémentaires d'EGFR et/ou par la perte du locus CDKN2A . Le sous-type mésenchymateux est caractérisé par la suppression de NF1, par des taux élevés de CHI3L1, de TLR2 / 4 et de TRADD et par des taux d’expression élevés des gènes dans les voies TNF-α et NF-kB. Le phénotype glioblastome peut être à la fois intrinsèque aux cellules tumorales et extrinsèque aux cellules de gliome, auquel cas le microenvironnement tumoral contribue à la signature d'expression. Plusieurs études récentes suggèrent que la signature génétique neurale et mésenchymateuse pourrait être attribuée aux composants normaux du tissu cérébral et du stroma tumoral, par opposition aux cellules tumorales elles-mêmes. Un microenvironnement mésenchymateux, macrophages/microglies ou la contamination des échantillons de gliome avec des tissus stromaux pourrait suffire à classer le sous-type. Les GSC générées à partir de la plupart des tissus tumoraux glioblastome mésenchymateux, qui sont composées d'une variété de compositions cellulaires comprenant des composants nécrotiques, perdent leur empreinte mésenchymateuse et acquièrent une signature cellulaire du gliome proneural même dans les passages précoces.

Une analyse récente du transcriptome unicellulaire révèle en outre divers degrés d'hétérogénéité de sous-types génétiques au sein d'une seule tumeur. Les cellules individuelles d'une tumeur présentent divers programmes de transcription, notamment des voies oncogènes, des composants immunitaires et des profils d'expression liés à la radicalité. Notamment, les classificateurs de glioblastome basés sur des tissus tumoraux en vrac sont exprimés dans différentes populations de cellules dans une tumeur à un niveau variable indiquant une hétérogénéité intra-tumorale dans glioblastome. À l'heure actuelle, cependant, les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents à la diversité et à la plasticité du phénotype de la tumeur ne sont pas entièrement compris.

OLIG2 est un facteur de transcription restreint du système nerveux central (SNC) jouant un rôle essentiel dans la prolifération des progéniteurs gliaux, la spécification de l'OPC à partir de progéniteurs neuraux ou de leurs progéniteurs primitifs (pri-OPC) et le commutateur de destin des OPC-astrocytes en inhibant la différenciation astrocytaire dans le développement du cerveau. OLIG2 est également exprimée de manière ubiquitaire dans les gliomes, et a un rôle important dans gliomagenèse et la plasticité du phénotype tumoral. Récemment, OLIG2 a été identifié comme l'un des principaux facteurs de transcription, avec SOX2, POU3F2 et SALL2, capable de reprogrammer des cellules glioblastome différenciées dans les cellules souches du gliome. Ces observations suggèrent qu'OLIG2 pourrait soutenir la croissance tumorale et réguler la plasticité phénotypique, deux facteurs contribuant à la résistance au traitement par glioblastome.

Les cellules à multiplication OLIG2 + en tant que source d'ensemencement pour l'initiation du gliome de type proneural

OLIG2 est présent, à des degrés divers, dans toutes les catégories de gliomes diffus pédiatriques et adultes, y compris les astrocytomes, les oligodendrogliomes et les glioblastome. Ill est particulièrement enrichi dans le sous-type de glioblastome proneural, qui possède un profil d’expression génique semblable à celui des OPC bien que des niveaux d’expression plus faibles soient observés dans les autres sous-types de glioblastome. Il est à noter qu'une grande population de cellules OLIG2 + dans les gliomes humains, en particulier les glioblastome proneuraux, exprime un marqueur de prolifération Ki67 et un marqueur de cellules souches CD133, ce qui suggère que les cellules OLIG2 + proliférantes sont des cellules propagatrices de tumeur. Dans un modèle murin de gliome portant des mutations Trp53/Nf1, une analyse en mosaïque avec des marqueurs doubles révèle une expansion des progéniteurs ou des OPC OLIG2 + lors de l'initiation du gliome, suggérant que les OPC OLIG2 + sont la source principale de cellules propagatrices de tumeur chez ce modèle de souris. De manière constante , la suppression de Nf1/Trp53/Pten ou de Nf1/Trp53 dans les NG2 + OPC adultes induisait la formation de gliomes, qui se produisent principalement dans le cerveau ventral et représentent potentiellement un sous-ensemble de glioblastome. En outre, dans un modèle murin de glioblastome proneural hébergeant Pten, les mutationstations Trp53 et exprimante PDGFB, la majorité des cellules prolifératives dans les tissus tumoraux sont OLIG2-positives. Ces observations suggèrent que OLIG2 + cellules tumorales sont très proliférantes de propagation des cellules dans glioblastome proneural. 

Pour évaluer si des cellules proliférantes Olig2 + sont nécessaires pour l'initiation du gliome, une approche de suicide cellulaire in vivo a été utilisée pour épuiser les progéniteurs mitotiques OLIG2 + chez des souris formant un gliome en portant Olig2-TK , où un gène suicide induit par le ganciclovir (GCV), HSV -TK est frappé au locus Olig2 . L'élimination des cellules progénitrices mitotiques Olig2 + par traitement par GCV dans le glioblastome proneural murin hébergeant les mutations Pten / Trp53 et l'expression de PDGFB à une phase précoce de la gliomagénèse bloque essentiellement l'initiation et la croissance du gliome. De plus, le traitement par GCV à une phase tardive de la tumorigenèse retarde la progression de la tumeur et étend le taux de survie des souris formant des gliomes. Cette étude fournit la première preuve que les progéniteurs mitotiques Olig2 + sont essentiels pour l'initiation des cellules de gliome et leur progression dans un modèle animal proneural ressemblant à un glioblastome. Des études récentes indiquent qu'une population de cellules progénitrices quiescentes exprimant la nestine propage la croissance du glioblastome après une chimiothérapie il serait intéressant de déterminer si les cellules OLIG2 + représentent également un sous-ensemble de progéniteurs inactifs qui conduisent à une récidive tumorale après le traitement.

Ganciclovir

Le ganciclovir, 9-(1,3-dihydroxy-2-propoxyméthyl) guanine ou DHPG, est un nucléoside qui inhibe in vitro la réplication des virus humains du groupe herpès (Herpes simplex types 1 et 2, cytomégalovirus) et des adénovirus sérotypes : 1, 2, 4, 6, 8, 10, 19, 22, 28. Le ganciclovir est transformé dans les cellules infectées en ganciclovir-triphosphate, forme active du ganciclovir. Cette phosphorylation s'effectue préférentiellement dans les cellules infectées, les concentrations de ganciclovir-triphosphate étant 10 fois moins élevées dans les cellules non infectées. Le ganciclovir-triphosphate exerce son activité antivirale en inhibant la synthèse de l'ADN (acide désoxyribonucléique) viral par deux mécanismes : inhibition compétitive des ADN-polymérases virales et incorporation directe dans l'ADN viral, ce qui a pour effet d'arrêter son élongation. Cependant, le taux de la biosynthèse des polyamines induite par la croissance du cytomégalovirus (CMV) ne paraît pas affecté, révélant une biosynthèse d'ADN viral non inhibée par le ganciclovir.

Glioblastome proneural
Le groupe proneural a des altérations de PFGFRA et des mutations TP53 et IDH1. Les malades sont plus jeunes, et ont une bonne survie pour des tumeurs en général grade III ou GBM IV secondaire. Les patients de ce groupe proneural qui reçoivent un traitement agressif ne survivent pas plus longtemps que ceux du même groupe qui ne recoivent pas de traitement agressif. Différent selon les tumeurs, le gène TP53 (chromosome 17 (17p13.1) subit une mutation considérablement plus élevée que dans les tumeurs proneurales (54%). Les tumeurs proneurales sont aussi caractérisées pour avoir la mutation IDH1. Un autre gene PDGFRA, a également subi une mutation exprimée à de hauts montants dans les tumeurs proneurales et pas dans tous les autres sous-groupes. Si PDGFRA est muté, trop de sa protéines sont produites qui conduisent à une augmentation incontrolée de la tumeur. Cependant, les malades dans le groupe proneural qui ont reçu un traitement agressif n'ont pas survécu considérablement plus longtemps que malades avec glioblastome proneural qui n'ont pas reçu un traitement agressif.