Hypoxia-induced autophagy and neurotrophin signaling promote survival of human glioblastoma
Etude des signalisations autophagique et neurotrophique dans des lignées de glioblastome humain activées lors de l’hypoxie
Résumé
Glioblastoma multiform (GBM), a primary brain tumor that is the most common and the most aggressive. It’s characterized by a high degree of hypoxia and a resistance to therapy because of its adaptation capacities including autophagy. This degradation process allows recycling of cellular components to produce precursors for anabolism and ATP. We have studied the hypoxia-induced autophagy in three human GBM cell lines, the U87MG, M059K and M059J. We have found a survival hypoxia-induced autophagy that was efficient in all cell lines. Indeed, we observed an accumulation of autophagosomes when we inhibited the autophagic flux with chloroquine (CQ). Treatment with CQ or interference of Beclin1 or Atg5 expression by specific siRNA in GBM cells significantly decreased their metabolic activity and growth. However, we did not detect PARP cleavage by western blotting. Thus, we verified the neurotrophic signaling as another survival pathway by which GBM cells resist to hypoxia. After hypoxia, the transcription level of TrkC FL (full length), TrkC-T1 (truncated TrkC) and the NT-3 (the TrkC ligand) significantly increases in the U87MG cell lines, as far as the translation level of TrkC FL and TrkC-T1. When we explored the TrkC FL signaling pathway, there was an increase in the phosphorylation level of p38. After inhibition of this MAPK, we observed PARP cleavage, which was particularly important in hypoxia conditions. This cleavage was further enhanced upon CQ treatment. The autophagy inhibition using either CQ, siBeclin1 or siAtg5, increases TrkC FL and T1 expression, suggesting that in the absence of autophagy, cells would adapt by increasing TrkC signaling.Finally, we have verified for hypoxic (BNIP3) and autophagic (LC3) markers on tumor sections from patients with GBM. We confirmed the hypoxic character of GBM, and showed important autophagy activation, after autophagosomes quantification. In comparison with cavernoma (benign brain tumor), patients with GBM showed a significant increase in TrkC and NT-3 expression, highlighting the importance of neurotrophic signaling in GBM tumor cell survival.
Le glioblastome multiforme (GBM) est la tumeur cérébrale la plus fréquente et la plus agressive. Il s’agit d’une tumeur capable de survivre même dans des conditions d’oxygénation faible ou hypoxie. En effet, les cellules cancéreuses du GBM activent des voies de survie en réponse à cette privation de dioxygène, dont l’autophagie. Il s’agit d’un mécanisme catabolique conduisant à la dégradation des constituants cellulaires, générant ainsi des précurseurs pour l’anabolisme cellulaire ainsi que de l’ATP. Nous avons étudié l’activation de l’autophagie en réponse à l’hypoxie, dans trois lignées cellulaires de GBM humain, les U87MG, les M059K et les M059J. Une autophagie de survie est activée dans les trois lignées cellulaires, en réponse à l’hypoxie. L’inhibition du flux autophagique par la chloroquine (CQ), induit une accumulation des autophagosomes, soulignant ainsi l’efficacité du processus. L’inhibition de l’autophagie par la CQ ou par des siRNA spécifiques dirigés contre les transcrits de Beclin1 ou d’Atg5, entraîne une diminution significative de l’activité métabolique cellulaire, ainsi qu’un retard de prolifération. Toutefois, nous n’avons pas détecté de mort apoptotique dépendante des caspases. Nous avons donc étudié une deuxième voie de signalisation de survie cellulaire, la signalisation neurotrophique. Une augmentation significative des transcrits de TrkC FL et T1 (TrkC tronqué) ainsi que de leur ligand, la NT-3 a été observée dans les cellules U87MG cultivées en hypoxie. De même, le taux de production des protéines TrkC FL et T1 a significativement augmenté en hypoxie. L’augmentation de l’expression du TrkC FL était accompagnée par une augmentation de sa phosphorylation et de celle de la p38 MAPK. L’inhibition de cette dernière par siRNA induit un clivage de la PARP, qui est d’autant plus important suite à l’ajout de la CQ. Ces effets étaient plus marqués au niveau des cellules cultivées en hypoxie. L’inhibition de l’autophagie par la CQ, augmente l’expression de TrkC FL et la phosphorylation de la p38, ce qui suggère qu’en absence de l’autophagie, les cellules s’adapteraient en augmentant la signalisation du TrkC.La recherche des zones hypoxiques et autophagiques sur des coupes de tumeurs issues de patients atteints de GBM, confirme le caractère hypoxique de cette tumeur, et montre une induction du processus autophagique. En comparaison avec le cavernome (tumeur cérébrale bénigne), les patients atteints de GBM montrent une augmentation significative de l’expression de TrkC et de NT-3, ce qui renforce l’importance de la signalisation neurotrophique dans la survie des cellules de GBM.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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