Modulation of the invasive capacity of human breast cancer cells through the Orai3 calcium ion channel
Modulation du potentiel invasif des cellules cancéreuses mammaires humaines par le canal calcique Orai3
Résumé
During breast cancer metastatic processes, cancer cells acquire migratory capacities through a reshaping of the cytoskeleton, but also a remodelling of the adhesive capacities highly dependent on the intracellular calcium concentration. For two decades, several studies have shown the involvement of calcium channels in the modulations of breast metastatic capacities. Recently, studies have demonstrated a role of Orai3 in several tumour processes such as resistance to chemotherapy and proliferation and apoptosis of breast cancer cells expressing oestrogen receptors. However, the role of the Orai3 calcium channel in breast tumour aggressiveness such as the metastatic process remains poorly understood.First, we characterized the entry of calcium, through the Orai3 channel, in basal-like cancer cell lines (MDA-MB-231 and MDA-MB-231 BrM2). Indeed, we have shown for the first time that the Orai3 channel is activated at the basal level, independently of the endoplasmic reticulum calcium stores, and regulates the intracellular calcium concentration. We have shown that this calcium signature regulates the cell migration of breast cancer cells. Indeed, cell migration is dependent on the entry of calcium by Orai3. Besides, we have established that this modulation of migratory capacities depends on cellular adhesive faculties. During this process, calpain (a highly calcium-dependent protease) presents a modified activity according to the expression of Orai3. During the silencing of Orai3, the activity of calpain drops, resulting in significant cell adhesiveness correlated with reduced cell migration.On the other hand, we have demonstrated an inverse correlation between the expression of Orai3 and the cell morphology of the cancer lines used. Indeed, the decrease in Orai3 expression is associated with a rounded cell morphology. Interestingly, we have discovered that this regulation of cell morphology involves a remodelling of the actin cytoskeleton in a calcium-independent manner suggesting an effect involving Orai3 as a protein (and not as a calcium channel). This result suggests the involvement of signalling proteins involved in the remodelling of the actin cytoskeleton. Indeed, the molecular inhibition of Orai3 is associated with a decrease in the expression of Focal Adhesion Kinase (FAK) without modulating its activity.In conclusion, our results reveal the pivotal role of Orai3 in the migratory processes of basal mammary cancer cells, via both calcium-dependent modulation of cell adhesion and calcium-independent actin cytoskeleton remodelling
Durant les processus métastatiques mammaires, les cellules acquièrent des capacités migratoires, notamment par un remaniement du cytosquelette, mais également un remodelage des capacités adhésives hautement dépendantes de la concentration calcique intracellulaire. Depuis deux décennies, plusieurs travaux ont montré l'implication des canaux calciques dans la modulation des capacités métastatiques mammaires. Récemment, plusieurs études ont permis d'établir un rôle du canal calcique Orai3 dans plusieurs processus tumoraux tels que la résistance à la chimiothérapie et la prolifération ainsi que l'apoptose des cellules cancéreuses exprimant les récepteurs aux œstrogènes. Cependant, le rôle du canal Orai3 dans l'agressivité tumorale mammaire tel que le processus métastatique demeure méconnu.Dans un premier temps, nous avons caractérisé l'entrée de calcium, par le canal Orai3, dans les lignées cancéreuses de type basal (MDA-MB-231 et MDA-MB-231 BrM2). En effet, nous avons montré, pour la première fois, que le canal Orai3 est activé au niveau basal, indépendamment des stocks calciques réticulaires, et régule la concentration calcique intracellulaire. D'autre part, nous avons démontré que cette signature calcique régule la migration des cellules cancéreuses mammaires. De plus, nous avons établi que cette modulation des capacités migratoires dépend des facultés adhésives cellulaires. Durant ce processus, la calpaïne (protéase hautement dépendante du calcium) voit son activité modifiée selon l'expression d'Orai3. Lorsque le canal Orai3 est moléculairement invalidé, l'activité de la calpaïne chute entrainant ainsi une adhésivité des cellules importante corrélée à une migration cellulaire réduite.D'autre part, nous avons mis en évidence une corrélation inverse entre l'expression d'Orai3 et la morphologie cellulaire des lignées cancéreuses utilisées. En effet, la diminution d'expression d'Orai3 est associée à une morphologie cellulaire arrondie. De façon intéressante, nous avons découvert que cette régulation de la morphologie cellulaire dépendante d'Orai3 passe par un remaniement du cytosquelette d'actine de façon indépendante du calcium suggérant un effet impliquant Orai3 en tant que protéine (et non pas son activité canalaire). Ce résultat suggère l'interaction d'Orai3 avec des protéines de signalisation impliquées dans le remodelage du cytosquelette d'actine. En effet, l'inhibition moléculaire d’Orai3 est associée à une diminution de l'expression de Focal Adhesion Kinase (FAK) sans pour autant moduler son activité.En conclusion, nos résultats révèlent le rôle pivot d'Orai3 dans les processus migratoires des cellules cancéreuses mammaires basales, via une modulation de l'adhésion cellulaire dépendante du calcium et du remodelage du cytosquelette d’actine indépendamment du calcium
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