La force contractile intercellulaire atténue la chimiosensibilité par l'export nucléaire des médicaments médié par Notch-MVP
Contexte académique
La résistance à la chimiothérapie constitue l’un des principaux défis du traitement du cancer. Les recherches traditionnelles se concentrent principalement sur les mécanismes biochimiques (comme les pompes d’efflux des médicaments, la réparation de l’ADN, etc.), mais le rôle des facteurs biomécaniques dans la progression tumorale et la résistance aux médicaments attire de plus en plus l’attention. Des études ont montré que les cellules souches cancéreuses (CSCs) et les cellules cancéreuses métastatiques présentent souvent une contractilité accrue, mais la relation exacte entre la force contractile et la sensibilité à la chimiothérapie reste controversée. Cette étude révèle pour la première fois de manière systématique le mécanisme moléculaire par lequel la transmission mécanique intercellulaire médie l’export nucléaire des médicaments via la voie de signalisation Notch-MVP, offrant ainsi une nouvelle cible pour la “mécanothérapie” (mechanotherapeutics) du cancer.
Source de l’article
Cet article est le fruit d’une collaboration entre des équipes du The Hong Kong Polytechnic University Shenzhen Research Institute, du Research Institute of Smart Aging et d’autres institutions, dirigées par Pengyu Du, Kai Tang et Youhua Tan (auteur correspondant). Il a été publié dans PNAS en mai 2025 (Vol. 122, No. 19), DOI : 10.1073/pnas.2417626122.
Méthodologie et résultats
1. Validation de la corrélation entre la force contractile et la sensibilité à la chimiothérapie
Conception expérimentale : - Systèmes modèles : Lignées cellulaires de cancer du sein (SK-BR-3, MDA-MB-231, etc.), cellules primaires de cancer du sein, tissus de biopsies de patientes - Méthodes clés : - Microscopie à force de traction (traction force microscopy) pour quantifier la force contractile cellulaire - Mesure de la concentration inhibitrice médiane (IC50) des médicaments - Tri des cellules souches cancéreuses (CSCs) (marqueurs EPCAM+/CD44+CD24-/ALDH1+)
Découvertes majeures : - Les cellules à haute contractilité (comme les CSCs) présentent des valeurs d’IC50 plus de 2 fois supérieures à celles des cellules tumorales ordinaires (p,0001) - L’analyse des données cliniques montre une régulation positive significative des protéines de liaison à l’actine chez les patientes ne répondant pas à la chimiothérapie (jeu de données GSE155478) - Les expériences sur la rigidité du substrat confirment : les cellules cultivées sur des substrats rigides (20 kPa) présentent une force contractile 3 fois plus élevée et une augmentation simultanée des valeurs d’IC50 par rapport aux cellules sur substrats mous (1 kPa)
2. Mécanisme de régulation de la sensibilité à la chimiothérapie par la force contractile
Méthodes innovantes : - Système de co-culture à deux cellules : Coculture de cellules capteurs de signalisation Notch marquées par un gène rapporteur (tdTomato-CBF) avec des cellules présentant différents niveaux de contractilité - Gels de PA à rigidité graduée : Substrats de 0,5 à 50 kPa recouverts du ligand Jagged-1 pour simuler le microenvironnement mécanique
Preuves clés : 1. Dépendance à la transmission intercellulaire de la force : - Les cellules à haute contractilité n’augmentent l’activité Notch des cellules voisines qu’à 50 % de confluence (p,001) - Le silençage de l’α-caténine (α-catenin) bloque cet effet
Activation de la voie Notch-MVP :
- La force contractile uprégule de 2 à 4 fois l’expression des récepteurs Notch1/3 et des ligands (DLL1/JAG2)
- La MVP (major vault protein) est significativement activée en tant qu’effectrice en aval (vérifiée par Western blot)
Mécanisme d’export nucléaire des médicaments :
- La concentration nucléaire de doxorubicine diminue de 40 % dans les cellules à haute contractilité (quantification par fluorescence, p,01)
- L’inhibiteur de l’export nucléaire leptomycine B peut inverser ce phénomène
3. Validation sur modèle animal
Protocole expérimental : - Greffe sous-cutanée de cellules MDA-MB-231 (n=3/groupe) - Induction de la modulation de la contractilité après 14 jours (activation des plasmides CA/DN par doxycycline) - Traitement à la doxorubicine (2,5 mg/kg, une fois par semaine)
Découvertes en médecine translationnelle : - Les tumeurs à haute contractilité sont 3 fois plus volumineuses que les témoins (p,001) - L’inhibiteur de Notch (DAPT) ou le silençage de MVP réduisent la taille des tumeurs au niveau des témoins - L’analyse de la base de données TCGA montre : une expression élevée de NOTCH1/ACTB/MYH9 est significativement corrélée à une survie sans récidive plus courte (HR=2,1, p=0,003)
Points forts de l’étude
Innovation mécanistique :
- Première démonstration de la cascade “force mécanique-Notch-MVP-export nucléaire des médicaments”
- Clarification du rôle clé de la transmission intercellulaire de la force (par opposition aux effets autonomes des cellules individuelles)
Avancées méthodologiques :
- Développement de gels à rigidité graduée recouverts de Jagged-1 pour simuler le microenvironnement mécanique
- Mise au point d’un système de rapporteur Notch à deux cellules pour valider les mécanismes paracrines
Valeur clinique :
- Proposition d’une stratégie thérapeutique combinée ciblant l’axe actomyosine-Notch-MVP
- Découverte d’ACTB/MYH9 comme biomarqueurs mécaniques de la réponse à la chimiothérapie
Implications de la recherche
Niveau théorique :
- Intégration des facteurs biomécaniques dans le cadre d’étude de la résistance à la chimiothérapie
- Fourniture d’un exemple de recherche interdisciplinaire en “mécanobiologie-épigénétique”
Perspectives d’application :
- Possibilité d’envisager en clinique l’utilisation combinée d’inhibiteurs de Rock (comme Y-27632) avec la chimiothérapie conventionnelle
- Les niveaux d’expression de MVP pourraient devenir un nouvel indicateur pronostique
Limites : - Les transporteurs spécifiques de l’export nucléaire médié par MVP n’ont pas été identifiés - Le modèle animal ne reproduit pas complètement le microenvironnement mécanique des tumeurs humaines