PyrOpt: Towards a better understanding of inflammasome activation for cancer treatment.

Partenaire 2. Virginie Petrilli, Inflammasome and cancer, CRCL, UMR INSERM 1052 - CNRS 5286 – CENTRE LÉON BÉRARD – UCBL
Partenaire 2. Sylvain Monnier, Biophysics team, Institut Lumière Matière, UMR5306 - Université Lyon 1 – CNRS

Contexte

L'inflammation est un processus biologique monté par le système immunitaire inné qui joue un rôle crucial dans l'élimination des agents pathogènes et dans la réparation des tissus. Les perturbations de la réponse inflammatoire sont responsables de nombreux troubles pathologiques tels que le cancer ou les maladies liées au vieillissement. Les cellules cancéreuses induisent également une inflammation stérile qui leur permet de manipuler le système immunitaire et d'échapper à l'immunité anti-tumorale par l'induction de la plasticité cellulaire. Cependant, jusqu'à présent, les rôles des différents acteurs du processus inflammatoire ne sont pas clairement identifiés et semblent controversés. En effet, les inflammasomes, complexes multiprotéiques cytosoliques, détectent et régulent les réponses inflammatoires. Ils peuvent favoriser à la fois des réponses anti-tumorales et pro-tumorales. L'induction classique de l'assemblage de l'inflammasome impacte le transport (eau, ions) au niveau de la membrane plasmique et altère la régulation du volume cellulaire en amont de la formation des pores et de la rupture membranaire en empêchant davantage le décryptage des mécanismes biophysiques en jeu lors du gonflement et de la lyse cellulaire.

Objectifs

Ce projet teste des outils d’optogénétiques afin de contourner les signaux d'activation classiques grâce au contrôle direct du regroupement de l'adaptateur de l'inflammasome (ASC) par excitation lumineuse (OPTO-ASC). Cela permet de disséquer spécifiquement la dynamique de la pyroptose qui commence par la formation de l'inflammasome sans perturber les canaux ioniques ou la perméabilité de la membrane plasmique en raison de l'utilisation d'activateurs de l'inflammasome. 1/ la caractérisation complète de la dynamique du système optogénétique est effectuée et 2/ Deuxièmement, via l’utilisation de systèmes microfabriqués compatibles avec de la microscopie time-lapse, et via la méthode de Fluorescence eXclusion (FXm), le volume d'une cellule unique est mesuré avec une très grande précision et résolution temporelle (<2 secondes).

Méthodologie

Les deux partenaires ont testé la diffusion de la lumière Brillouin (BLS) pour évaluer les propriétés mécaniques des sphéroïdes formées par les cellules cancéreuses du sein. Le partenaire 1 a généré plusieurs lignées cellulaires à divers degrés de transformation, dérivées de la lignée cellulaire mammaire progénitrice bipotente MCF10A : MCF10A-CT, MC26 (peu transformées), MC26-R (cellules MC26 rendues résistantes au 5-fluorouracile [5-FU]) et M1B26 (hautement transformées). Deux autres lignées cellulaires, dérivées de cellules MCF10A-CT, ont été générées au cours de la 1ère année du projet : (i) un knock-out de l'expression du récepteur BMPR1A (Bone Morphogenetic Protein receptor 1A) ; (ii) cellules surexprimant BMPR1A. La composition de la MEC de chaque lignée cellulaire est obtenue grâce à une analyse protéomique approfondie, grâce à la plateforme de l'IRIC à Montréal.

Résultats

En combinant ces outils, il a été montré que le gonflement cellulaire survenant au cours de la pyroptose est dynamique et que la formation de pores et la rupture de la membrane peuvent provenir de mécanismes différents exerçant ainsi des fonctions différentes. Ces résultats apportent une nouvelle dimension au processus de lyse membranaire entraîné par la mort cellulaire inflammatoire.

Valorisation

Nadjar et al. La manipulation optogénétique pour contrôler et surveiller l'activation de l'inflammasome met en évidence une régulation étroite du volume cellulaire pendant la pyroptose, en révision (Science Signaling).