Calcium signature in the pancreatic cancer : role in the activation of the pancreatic stellate cells and in the progression of the pancreatic cancer
Signature calcique dans le cancer du pancréas : rôle dans l'activation des cellules stellaires et dans la progression du cancer du pancréas
Résumé
Excessive pancreatic fibrosis is the central pathological feature of two major pancreatic diseases, chronic pancreatitis and pancreatic cancer. The key effectors driving this dense fibrotic tissue development are the well characterized now activated pancreatic stellate cells (PSCs). Activated PSCs are typified, among others, by elevated proliferative ability and abundant secretion of various cytokines, as well as increased αSMA (α-smooth muscle actin) expression. These cellular processes are known to be triggered by Ca2+, acting as an intracellular second messenger. Therefore, several plasma membrane calcium channels allow the Ca2+ entry in non-excitable cells including store-operated calcium entry (SOCE) and stretch activated channels. However, up until now, the role of Ca2+ and these Ca2+ channels in the molecular and cellular mechanisms of PSC’s activation remains poorly known. In the current thesis work, we aimed to investigate the role of Orai1 and TRPC1 channels in human activated PSC’s proliferation and cytokine secretion, two main PSC's activation features, participating in pancreatic fibrosis exacerbation. We demonstrated that Orai1 and TRPC1 are functionally expressed, and they are mediating the SOCE and stretch Ca2+ influx respectively, in human activated PSCs. Indeed, TRPC1 lead to an increased Ca2+ influx under pressurization. Both, Orai1 and TRPC1 promote PSC's proliferation by regulating the cell cycle progression in G1 phase, and cytokines secretion, through different signalling pathways. We reported that Orai1 modulates the cell proliferation and TGFβ1 secretion through an AKT-dependent pathway, whereas TRPC1 regulates PSC's proliferation and IL-6 secretion via ERK1/2 and SMAD2-dependent pathways. Interestingly, we showed that Orai1-mediated TGFβ1 secretion induces an autocrine positive feedback loop, leading to the stimulation of Orai1/AKT-dependent proliferation via the increase of Orai1 expression and Orai1-mediated SOCE. Another important finding in this work, was the identification of a protein network between TRPC1, αSMA and the phosphorylated active form of SMAD2. We found that TRPC1 is involved in the activation of SMAD2 via its binding to SMAD2, participating to the regulation of αSMA expression. Taken together, our data highlighted the crucial role of Orai1 and TRPC1 channels in the activation of human PSCs, suggesting that they could become potential therapeutic targets for pancreatic fibrosis treatment, and thereby for chronic pancreatitis and pancreatic cancer
La fibrose pancréatique est la principale caractéristique de deux pathologies majeures du pancréas, la pancréatite chronique et le cancer du pancréas. Le développement de ce dense tissu conjonctif est essentiellement dû à l'activation de cellules stellaires pancréatiques (CSP). Les CSPs activées sont caractérisées, entre autres, par un potentiel prolifératif élevé, une sécrétion abondant de diverses cytokines, ainsi que par une expression importante de α-actine musculaire lisse (αSMA). Ces processus cellulaires sont connus pour être, parmi d'autres, contrôlés par le Ca2+ intracellulaire, agissant comme un second messager universel. Plusieurs types de canaux calciques membranaires assurent l’entrée du Ca2+ dans les cellules non-excitable notamment les canaux Orai1 et TRPC1. Si le rôle de ces canaux est largement étudié dans les cellules cancéreuses, le rôle du Ca2+ en général et de ces deux canaux en particulier dans les mécanismes moléculaires et cellulaires des CSP activées reste méconnu. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le rôle des canaux Orai1 et TRPC1 dans la prolifération et la sécrétion de cytokines des CSPs activées. En effet, ces derniers sont deux processus majeures, caractéristiques de leur état d'activation, participant à l'aggravation de la fibrose pancréatique. Nous avons démontré que les canaux Orai1 et TRPC1 sont exprimés et fonctionnels dans les CSP humaines activées. Orai1 est activé par la déplétion en Ca2+ du réticulum endoplasmique alors que TRPC1 agit comme un canal Ca2+ mécano-sensible, car il est activé à la suite d'une stimulation par une pression extracellulaire élevée, permettant une augmentation de l'influx Ca2+ dans les CSPs. Orai1 et TRPC1, favorisent tous les deux, la prolifération des CSPs en régulant la progression du cycle cellulaire en phase G1, et aussi la sécrétion des cytokines, à travers des voies de signalisation différentes. Nous avons rapporté que Orai1 module la prolifération cellulaire ainsi que la sécrétion de TGFβ1 via la voie de signalisation AKT, tandis que TRPC1 régule la prolifération et la sécrétion d'IL-6 par une voie ERK1/2-dependante and une voie SMAD2-dependante. L'un des importants résultats de ce travail est l'identification d'une boucle autocrine positive induite par le TGFβ1 secrété, qui stimule la prolifération médiée par la voie Orai1/AKT-dépendante via l'augmentation de l'expression d'Orai1 et de l'entrée SOCE médiée par Orai1. En outre, nous avons démontré que TRPC1 peut interagir et former un complexe protéique avec l'αSMA et la forme phosphorylée de SMAD2. En effet, TRPC1 est impliqué dans l'activation de la voie SMAD2 par sa propre liaison au facteur SMAD2, participant ainsi à la régulation de l'expression de l'αSMA. L'ensemble de nos résultats ont mis en évidence le rôle essentiel des canaux Orai1 et TRPC1 dans les processus d'activation de CSPs humaines. Ces données suggèrent qu'ils pourraient devenir des potentielles cibles thérapeutiques pour le traitement de la fibrose pancréatique, et par conséquent de la pancréatites chronique et/ou du cancer du pancréas
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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