Les facteurs de croissance semblables à l'insuline sont plus efficaces que la progastrine pour inverser les effets proapoptotiques de la curcumine : rôle critique du p38MAPK

February 1, 2010

Auteurs :

Pomila Singh,Shubhashish Sarkar, Shahid Umar, William Rengifo-Cam, Amar P. Singh, and Thomas G. Wood

 

Abstract : 

La progastrine et les facteurs de croissance analogues à l'insuline (IGF) stimulent l'hyperprolifération des cellules épithéliales intestinales (IEC) par les voies endocriniennes/paracrine ; l'hyperprolifération est un facteur de risque connu de carcinogenèse du colon. Dans la présente étude, l'activité inhibitrice de la curcumine en présence ou en l'absence de progastrine et/ou d'IGF-II a été examinée. La progastrine et l'IGF-II ont considérablement augmenté la prolifération d'une lignée cellulaire immortalisée IEC-18, alors que la curcumine a diminué la prolifération de façon proportionnelle à la dose. IGF-II a été significativement plus efficace que la progastrine pour inverser les effets antiprolifératifs de la curcumine et les effets proapoptotiques inversés de la curcumine de >80 % ; la progastrine a été relativement inefficace pour inverser les effets proapoptotiques de la curcumine. Des clones IEC-18 ont été générés pour surexprimer la progastrine (IEC-PG) ou la hIGF-II (IEC-IGF). La prolifération des clones IEC-PG et IEC-IGF a augmenté par rapport à celle des clones témoins. La curcumine a considérablement réduit la prolifération des clones IEC-PG, mais pas des clones IEC-IGF. De même, une lignée de cellules cancéreuses du côlon humain, Caco-2 (qui exprime l'IGF-II autocrine), était relativement résistante aux effets inhibiteurs de la curcumine. Cependant, les cellules Caco-2 traitées avec des anticorps anti-IGF-II ont été rendues sensibles aux effets inhibiteurs de la curcumine. Les différences significatives dans la puissance inhibitrice de la curcumine contre la croissance des cellules IEC-18 stimulées par la PG- versus IGF-II n'ont pas été reflétées par les différences dans l'inhibition par la curcumine des ERKs/IKKα/IKKα/β/p65NF-κB et c-Src des cellules (wt)IEC-18 naturelles, en réponse à l'activation (phosphorylated) de ces deux facteurs. Étonnamment, la curcumine s'est avérée presque inefficace pour réduire l'activation du p38MAPK stimulée par IGF-II, mais elle a réduit de façon significative la phosphorylation du p38 par la progastrine. Le traitement par un inhibiteur de la p38MAPK a entraîné la perte des effets protecteurs de l'IGF-II contre les effets inhibiteurs de la curcumine. Ces nouvelles découvertes suggèrent que le profil des facteurs de croissance des patients et des tumeurs peut dicter la puissance inhibitrice de la curcumine et qu'une combinaison de curcumine + inhibiteur p38MAPK peut être nécessaire pour réduire la réponse hyperproliférative ou tumorigène des IEC aux IGF endocrines et autocrines.

Les cancers colorectaux (CRC) sont l'une des formes de cancer les plus courantes chez les hommes et les femmes aux États-Unis et l'une des principales causes de décès. Bien que l'instabilité génétique joue un rôle dominant dans les cancers familiaux, l'hyperprolifération, en réponse à la signalisation aberrante des facteurs de croissance, joue un rôle permissif dans le déclenchement et la progression des cancers sporadiques. Plusieurs facteurs de croissance, dont les progastrines (PG) et les facteurs de croissance analogues à l'insuline (IGF), exercent de puissants effets prolifératifs sur les cellules intestinales normales et cancéreuses in vitro (8, 31, 39). Des études sur des modèles murins mutants suggèrent que la PG et les IGF fonctionnent comme des cocarcinogènes et augmentent le risque de carcinogenèse ou de tumorigénèse du côlon (5, 7, 40, 51). Des preuves expérimentales suggèrent en outre que les PG et les IGF exercent des effets favorisant la croissance pendant toutes les phases de la carcinogenèse du côlon par voie endocrinienne/paracrine/autocrine (5, 7, 8, 39, 40, 51).Le peptide PG 80-amino-acide sur toute sa longueur est normalement exprimé dans les cellules entéroendocrines G de l'estomac et transformé par les endopeptidases en G-Gly ; l'amidation subséquente à l'extrémité carboxy termine génère des gastrines amidées (G34, G17). Dans des conditions physiologiques, seules les gastrines amidées sont présentes dans la circulation et jouent un rôle dans les réponses acides stimulées par les repas. Cependant, chez les patients atteints d'hypergastrinémie et de CCR, des taux importants de PG et de G-Gly circulants sont détectés (voir la réf. 31). L'azoxyméthane induit des tumeurs du côlon chez le rat, et un pourcentage significatif des tumeurs du côlon humain exprime le gène de la gastrine (31). Cependant, les cellules cancéreuses du côlon n'ont pas la capacité de traiter les PG (46), et des niveaux élevés de PG en circulation sont donc mesurés chez les rats et les humains atteints de cancers du côlon (4, 31, 35). Il est important de noter que les gastrines autocrines (principalement PG) sont nécessaires pour maintenir le potentiel tumorigène des cancers du côlon gastrino-dépendants (13, 38).

Des études épidémiologiques et expérimentales suggèrent une corrélation entre les taux circulants d'IGF-I libre et le risque relatif de développer un cancer du côlon, du sein, de la prostate et du poumon (22, 33). Les IGF autocrines (principalement IGF-II) jouent un rôle tout aussi important en conférant un avantage de croissance à de nombreuses cellules cancéreuses (8, 36, 39). L'expression de l'IGF-II est de 10 à 40 fois plus élevée dans le CCR que dans les colonocytes normaux (8, 39). Ainsi, les IGF et les PG circulants et autocrine/paracrine stimulent l'hyperprolifération des cellules de la crypte du côlon et exercent de puissants effets cocarcinogènes à toutes les phases de la carcinogenèse du côlon.

La curcumine[diféruloylméthane ; 1,7-bis-(4-hydroxy-3-méthoxyphényl)-1,6-heptadiène-3,5-dione] est le pigment principal du curcuma en poudre et possède des propriétés anti-inflammatoires et antioxydantes (12, 19). La curcumine inhibe la cancérogenèse induite chimiquement pendant les phases d'initiation et/ou de postinitiation (27). L'activité chimiopréventive de la curcumine a également été démontrée pendant les phases de promotion et de progression de la carcinogenèse du côlon (17). Les mécanismes par lesquels la curcumine alimentaire exerce des effets chimiopréventifs à différentes phases de la carcinogenèse du côlon ont récemment été examinés (34). Bien que des effets antiprolifératifs de la curcumine aient été observés sur la plupart des lignées cellulaires du cancer du côlon, des effets apoptotiques de la curcumine n'ont pas toujours été observés (3, 10). Ces différences peuvent refléter le profil des facteurs de croissance des cellules CRC. La surexpression de facteurs antiapoptotiques spécifiques et de molécules de signalisation telles que Hsp70 (29), Bcl-xL et ku70 (28) réduit l'efficacité inhibitrice de la curcumine sur les cellules cancéreuses. On peut donc s'attendre à ce que des taux élevés d'IGF-II et de PG endocriniens/autocriniens (pertinents pour le cancer du côlon) aient un impact potentiel sur l'efficacité chimiopréventive de la curcumine. Pour examiner l'efficacité inhibitrice de la curcumine en présence de PG ou d'IGF-II, il était essentiel d'utiliser une lignée cellulaire qui répond à IGF-II ou à PG mais qui n'exprime pas les deux facteurs de croissance afin que les résultats soient comparés dans un fond isogénique. Presque toutes les cellules cancéreuses du côlon expriment soit le gène de la gastrine (PG) et/ou IGF-II ; par exemple, les cellules HCT-116 expriment le gène de la gastrine et les cellules Caco-2 expriment autocrine IGF-II. Bien que les cellules HCT-116 répondent à l'IGF-II exogène, elles ne répondent pas à la PG exogène. Les cellules Caco-2 deviennent généralement non réactives au jour 9 et subissent une différenciation spontanée en culture au jour 9-12. Il est donc difficile de développer un fond isogénique de cellules cancéreuses qui répondent également aux IGF-II et PG endocriniens et autocriniens. Dans les présentes études, nous avons examiné l'efficacité inhibitrice de la curcumine sur une lignée de cellules intestinales immortalisées (IEC-18), qui répond aux deux facteurs de croissance et n'exprime pas IGF-II ET PG. Notre hypothèse est que si les effets hyperprolifératifs des facteurs de croissance sont atténués en présence d'agents alimentaires, comme la curcumine, alors le risque associé à l'hyperprolifération vers la transformation néoplasique des cellules cryptes du côlon, en présence d'agents initiateurs (comme les agents endommageant l'ADN), peut être considérablement réduit. Ainsi, pour répondre à notre hypothèse majeure, nous avons choisi la lignée cellulaire non transformée IEC-18, qui reflète le phénotype des cellules de la crypte colique dans la zone proliférative.

L'activité inhibitrice de la curcumine a également été étudiée sur des cellules Caco-2, qui expriment l'IGF-II autocrine d'une manière dépendant de la densité, à partir des jours 3-9 de la culture cellulaire (36), et représente un modèle idéal pour l'examen du rôle de l'IGF-II autocrine. Nous signalons pour la première fois que la puissance proapoptotique de la curcumine a été presque complètement inversée par l'IGF-II, alors que la PG était beaucoup moins efficace, ce qui suggère que l'IGF-II endocrinien/autocrinien élevé chez les patients cancéreux donnera probablement un phénotype résistant au traitement par curcumine. Afin d'examiner les mécanismes contribuant aux différences observées dans les effets protecteurs de l'IGF-II par rapport à la PG, on a examiné la phosphorylation (activation) de kinases et de facteurs de transcription spécifiques en réponse à la curcumine ± PG et/ou IGF-II. Nos études suggèrent qu'une augmentation de la phosphorylation ou de l'activation de p38MAPK peut contribuer à des différences significatives dans la puissance protectrice de IGF-II par rapport à PG contre les effets proapoptotiques de la curcumine. On peut s'attendre à ce que ces nouvelles découvertes aient une incidence sur l'utilisation clinique de la curcumine pour prévenir la transformation et la croissance néoplasique des cellules de la crypte du côlon ou pour traiter les CCR (et peut-être d'autres cancers épithéliaux).

Affiliation des auteurs :

Departments of Neuroscience and Cell Biology, Internal Medicine, and Biochemistry and Molecular Biology, University of Texas Medical Branch, Galveston, Texas

Lien vers la publication originale :

https://www.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpgi.00497.2009
Support de la publication originale  :

American Physiological Society

DOI :

https://doi:10.1152/ajpgi.00497.2009

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