INTRODUCTION

Le foie est exposé en permanence à une grande variété de composés endogènes ou exogènes et à des agents pathogènes qui peuvent être à l’origine d’altérations hépatiques aiguës ou chroniques. Ces atteintes au parenchyme hépatique entraînent un processus de réparation tissulaire : inflammation, remodelage de la matrice extracellulaire, régénération cellulaire. Dans la vaste majorité des cas, cette réparation tissulaire aboutit à une restauration ad integrum de l’architecture du foie, sans perte de fonctions hépatiques ni signes cliniques. Cependant, lorsque les agressions sont répétées, la réparation tissulaire peut devenir inopérante et une inflammation chronique du foie s’installe, accompagnée d’une fibrogénése aboutissant à la formation d’une lésion cicatricielle du parenchyme. La fibrose hépatique est caractérisée par l’accumulation excessive de matrice extracellulaire, comprenant en particulier des collagènes, qui s’étend des zones lésées vers l’ensemble du lobule hépatique, puis entre les lobules en entourant des nodules hépatocytaires. Ce bouleversement de l’architecture hépatique est responsable d’une perte dans l’homéostasie du foie et d’une réduction des échanges entre les hépatocytes et le sang. La cirrhose est le stade ultime de la fibrose du foie. Elle est caractérisée par une accumulation massive de protéines matricielles, une désorganisation de l’architecture vasculaire hépatique et la formation de nodules hépatiques avec des signes de régénération. Ces nodules sont les sites d’apparition de lésions dysplasiques puis pré-néoplasiques, précurseurs des carcinomes hépatocellulaires qui surviennent dans 80 % des cas à partir d’un foie fibreux ou cirrhotique. Le remodelage de la matrice extracellulaire est un processus dynamique qui intervient dans toutes les étapes susceptibles d’aboutir à l’émergence et à la progression d’un carcinome hépatocellulaire. En outre, si l’éradication de la maladie causale est nécessaire à la prévention du carcinome hépatocellulaire, seule la régression de la fibrose/cirrhose permet de prévenir complètement ce risque.

Les cellules fibrogéniques

La plupart des cellules hépatiques sont impliquées dans le processus de remodelage de la matrice extracellulaire [1]. Les cellules étoilées du foie dans le sinusoïde hépatique (CEF) y jouent un rôle central. Au cours des agressions chroniques du foie responsables de la fibrogénése, les CEF évoluent d’un phénotype quiescent vers un phénotype ‘‘activé’’ : elles prolifèrent, expriment des caractères de cellules myofibroblastiques et produisent des quantités croissantes de matrice extracellulaire : collagènes, glycoprotéines non-collagéniques, protéoglycannes (Tableau 1).

De plus, elles sont la source de protéases, en particulier des métalloprotéases matricielles responsables de la dégradation de la matrice extracellulaire [2]. Les CEF activées synthétisent également de nombreux composés solubles, tels que le TGFβ1, une cytokine profibrogénique majeure, le PDGF, le MCP-1 qui recrute les leucocytes et perpétue l’inflammation, l’endothéline-1 qui régule la contraction des myofibroblastes. Les molécules qui stimulent l’activation des CEF sont notamment le TGF-β1, le PDGF et le facteur de croissance du tissu conjonctif (CCN2) ; à l’opposé, l’IL10 et l’interféron γ sont anti-fibrogènes. Cependant, les myofibroblastes constituent une population hétérogène ; ils ne dérivent pas tous des CEF activées, mais aussi de cellules mésenchymateuses présentes en particulier dans les zones péri-portales [3]. Les cellules épithéliales biliaires et les cellules endothéliales, y compris celles bordant le sinusoïde hépatique produisent des composants des lames basales, collagène IV, laminines et protéoglycannes [4], et les hépatocytes produisent de la fibronectine et du collagène XVIII [5]. De plus, des cellules ayant une ultrastructure semblables aux hépatocytes ont la capacité de produire des collagènes I et IV dans certains foies cirrhotiques [6]. Ces résultats ont été confortés par la démonstration récente de l’existence de transitions épithélio-mésenchymateuses (TEM) des cellules épithéliales du foie [7]. La TEM est caractérisée par une perte graduelle des caractères phénotypiques des cellules épithéliales, en particulier ceux d’adhésion et de jonctions serrés, et de molécules spécifiques telles que la E-cadhérine, des cytokératines, des protéines de jonction comme ZO-1. Au cours de ce processus, les cellules acquièrent des caractères phénotypiques de fibroblastes :

motilité, expression de N-cadhérine, vimentine, Snail, Slug, Twist, ainsi que de collagène I et de métalloprotéases matricielles. La TEM a été décrite dans le rein, le poumon et la glande mammaire. Dans le foie, une TEM des cellules épithéliales biliaires et des hépatocytes pourrait survenir en réponse au TGF-β1 [7, 8], mais cette hypothèse est controversée [9].

Les métalloprotéases matricielles

Les métalloprotéases matricielles (MMPs) sont des endopeptidases contenant un site actif Zn++ et divisés en sous-familles qui appartiennent à la grande famille des metzincines. Les collagènes fibrillaires qui constituent la trame de la fibrose hépatique, peuvent être dégradés par plusieurs MMPs, notamment les MMPs 1, 2, 8 et 13 [10]. Ce clivage initial permet l’action subséquente de protéases nonspécifiques. Cette action est également sous le contrôle d’inhibiteurs spécifiques, les TIMPs (Tissue inhibitors of matrix metalloproteinase) [11]. Quand les CEF sont activées, elles deviennent capables de produire de grandes quantités de MMP1 e MMP13, mais aussi de TIMPs, ce qui concoure au remodelage de la matrice

Tableau 1. — Principaux constituants extracellulaires intervenant dans le remodelage du microenvironnement au cours de la fibrogénèse hépatique extracellulaire et à un équilibre entre synthèse et dégradation de collagènes. L’accumulation progressive de trame fibreuse est le résultat d’un déséquilibre dans cette balance entre synthèse et dégradation. A l’inverse, une réversion de la fibrose hépatique est observée expérimentalement chez l’animal [12] et aussi chez l’homme, en particulier par les modifications d’expression des MMPs et la dégradation rapide des TIMPs [2, 13].

La MMP2 joue un rôle central dans les stades précoces du remodelage de la matrice extracellulaire, en particulier des composants des lames basales, collagène IV et laminines. La MMP2 est surexprimée dans les foies fibreux et cirrhotiques, ainsi que dans les cancers primitifs et secondaires du foie [14, 16]. De plus, la MMP2 agit comme un facteur autocrine pour la prolifération des myofibroblastes producteur de collagènes. En outre, le collagène I qui s’accumule par contact entre les hépatocytes et les myofibroblastes est un inducteur d’activation de la MMP2 [17, 18].

Les ADAMs (« A Disintegrin And Metalloproteases ») qui forment une famille de plus de trente glycoprotéines homologues aux métalloprotéinases-disintégrines de venin de serpent, jouent également un rôle majeur dans ce processus [19, 20]. Les myofibroblastes produisent les ADAM-12 et -9 dans les carcinomes hépatocellulaires, et cette expression est régulée par le TGFβ1 [21]. Outre leur rôle dans des processus biologiques fondamentaux telles que la reconnaissance et la fusion spermatozoïde-ovule, l’adipogenèse, la neurogenèse et la fusion des myocytes, les ADAMs peuvent cliver et moduler l’activité biologique de certains facteurs de croissance ou de cytokines [19]. La surexpression d’ADAM12, concomitante à celle de MMP2 est en faveur d’un rôle important de ces métalloprotéases dans le remodelage de la matrice extracellulaire au cours de la progression tumorale du carcinome hépatocellulaire [22].

Le remodelage de la matrice extracellulaire génère des signaux spécifiques

Le microenvironnement cellulaire est un système dynamique complexe, composé de protéines matricielles, de protéoglycannes, de facteurs solubles — cytokines et chémokines- et de cellules stromales — fibroblastes, cellules immunitaires, cellules endothéliales. Le microenvironnement cellulaire joue un rôle clé dans les conditions physiologiques, en particulier au cours de l’embryogénèse, de la mise en place et du maintien de la polarité des cellules épithéliales, ou encore dans le contrôle de la croissance et de la migration cellulaires. Dans les lésions cancéreuses, cet équilibre est rompu. Le microenvironnement devient permissif, et il favorise la croissance tumorale et l’invasion métastatique.

Le contrôle de la croissance des cellules transformées dépend en particulier de polypeptides modulaires présents sur les protéines matricielles et plasmatiques.

Certains de ces modules, appelés matrikines [23] ou matricryptines [24, 25], sont cryptiques sur les molécules parentes et donc inactives. Les modules peuvent être exposés par des changements structuraux ou de conformation de la molécule parente, ou par son clivage par des protéases. De tels mécanismes sont décrits en particulier au cours du remodelage de la matrice extracellulaire associé à la progression tumorale [26]. Par exemple, les modules semblables à l’EGF (epidermal growth factor-like) présents dans la ténascine-C et les laminines, une région riche en leucine de la décorine et des fragments de collagène sont des puissants modulateurs de la prolifération et de la migration des cellules cancéreuses [26].

Le collagène XVIII est un prototype de macromolécules dont les modules cryptiques qui sont issus de sa dégradation, ont des fonctions différentes de celles de la molécule parente. Le collagène XVIII présentent plusieurs domaines qui deviennent biologiquement actifs après clivage : l’endostatine, un puissant inhibiteur de l’angiogénèse tumorale chez la souris, un module semblable à la thrombospondine, et un module homologue aux molécules de type frizzled [27-29]. Le collagène XVIII est exprimé sous le contrôle de deux promoteurs [30] : le promoteur 1 génère le variant 1 qui est un composant ubiquiste des lames basales [31] ; l’épissage alternatif du transcrit sous le contrôle du promoteur 2 génère les variants 2 et 3. Le promoteur 2 est enrichi en séquences caractéristiques des promoteurs qui contrôlent les protéines spécifiques du foie, en particulier plasmatiques ou du métabolisme hépatique. Le variant 3 présente un domaine de 235 acides amines riche en cystéine (FZC18) qui est homologue au domaine des récepteurs frizzled et aux SFRPs « secreted frizzled – related proteins ». Ces molécules sont des composants essentiels de la voie de signalisation cellulaire Wnt/β-caténine qui joue un rôle prépondérant dans la transmission des signaux extracellulaires au cours de l’embryogénèse, dans le contrôle de la différentiation et de l’apoptose des cellules épithéliales et dans leur transformation. Le variant 3 du collagène XVIII est exprimé à un niveau faible dans les foies humains adultes, mais est fortement exprimé au cours des processus fibrogéniques et dans les premiers stades de développement des cancers, puis décroit dans les stades plus avancés [32]. Ce variant est clivé par protéolyse en plusieurs fragments dont le 33] 24, [23, tique hépa e acellulair e xtr trice ma la de cryptiques bioactifs Modules — 2.

ableau T

Fig 1. — Schéma des différentes cibles thérapeutiques susceptibles de moduler la voie de signalisation cellulaire Wnt-β caténine et contrôler la croissance tumorale module FZC18 qui peut alors interagir avec les molécules Wnt3a [33]. La perturbation de la voie de signalisation induit une dégradation de la β-caténine par le protéasome et un arrêt de l’expression des gènes cibles, en particulier ceux impliqués dans la prolifération cellulaire, comme la cycline D1 ou c-myc [33]. L’expression de FZC18 dans un modèle murin de tumeurs coliques implantées réduit fortement la croissance tumorale [34]. Au contraire, l’expression de la molécule parente est incapable d’inhiber la voie de signalisation Wnt/β-caténine ce qui suggère que le module FZC18 est alors cryptique et inefficace. En outre, le collagène XVIII complet étant un protéoglycanne à héparane-sulfate, il augmente la concentration locale des molécules Wnt, ce qui a pour effet d’induire la voie Wnt/β-caténine. Le collagène XVIII présente donc des fonctions biologiques différentes selon qu’il est présent sous forme native, ou clivé en polypeptides bioactifs lors du remodelage de la matrice extracellulaire associé à la progression tumorale.

CONCLUSION

Les études les plus récentes démontrent l’importance du microenvironnement dans le contrôle de la croissance tumorale, en particulier dans le foie. Les approches de biologie intégrative couplées à l’exploitation des collections d’échantillons biologiques annotés devraient permettre l’identification de biomarqueurs de diagnostic et de pronostic pertinents, ainsi que de molécules thérapeutiques ciblées sur le microenvironnement [35]. Plusieurs stratégies thérapeutiques visent à contrôler la voie de signalisation Wnt-β caténine via les interactions entre les molécules Wnt et les récepteurs Frizzled , le complexe de dégradation intracellulaire de la β-caténine, ou encore les interactions entre la β-caténine et les sites de transcription en amont des gènes-cibles impliqués dans le cycle cellulaire (Figure 1). Il est attendu que ces candidats médicaments auront une action spécifique sur le contrôle de la progression tumorale, dans la perspective du développement de la médecine personnalisée.

REMERCIEMENTS

Les travaux personnels ont été soutenus par l’Inserm, l’ARC, l’ANR, l’INCa et l’Université de Rennes1.

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