Rôle de la synthèse de l'acide rétinoïque dans le contrôle de la prolifération et de la différenciation des cellules épithéliales mammaires

Abstract

L’acide rétinoïque (AR) est le ligand des récepteurs nucléaires RAR et RXR qui agissent comme facteurs de transcription ligand-inductibles et médient ses effets biologiques. Il est connu que l’AR a des propriétés prodifférenciatrices et antiprolifératives, notamment sur les cellules de l’épithélium mammaire. Une perte de sensibilité de l’AR a toutefois été mise en évidence dans plusieurs lignées cellulaires mammaires cancéreuses, ce qui pourrait faciliter la croissance des tumeurs. Or jusqu’ici cette perte de sensibilité avait été attribuée à des défauts de la voie de signalisation de l’AR, causée par la perte de l’expression des récepteurs à l’AR dans la tumeur, bien que plusieurs lignées de cellules cancéreuses y soient tout de même très sensibles.

Peu d’études se sont intéressées au rôle de la voie de synthèse de l’AR dans la transformation des cellules mammaires. En effet, l’AR est synthétisé à partir de la vitamine A, ou rétinol, son précurseur sanguin provenant de la diète. Les cellules de l’épithélium mammaire normales ont la capacité de synthétiser l’AR à partir du rétinol. Nos rapportons pour la première fois que l’épithélium mammaire est probablement le siège de la synthèse et de la signalisation de l’AR. Cela est dû, au moins en partie, à l’expression d’une enzyme de synthèse de l’AR, RALDH3, dans l’épithélium mammaire normal. Dans cette étude, nous démontrons que les cellules cancéreuses de type luminal, qui ont sensibles à l’AR (et qui expriment le récepteur des estrogènes ER, catégorie qui regroupe 75 % des tumeurs diagnostiquées) n’ont au contraire pas la capacité de sythétiser l’AR, probablement en raison d’une faible expression de RALDH3 dans les tumeurs, sous l’effet des estrogènes. Cela pourrait représenter un nouveau mécanisme favorisant la croissance des tumeurs luminales dont les cellules proliférent en présence du rétinol sanguin. RALDH1, une autre enzyme de la voie de synthèse de l’AR, et qui partage 70 % d’identité de séquence avec RALDH3, est un marqueur de tumeurs plus agressives et de la formation de métastase. Nous montrons au contraire, que RALDH3 est un marqueur d’une moindre probabilité de développer des métastases chez les patientes atteintes d’une tumeur luminale. Cela suggère des rôles different pour ces deux enzymes dans la glande mammaire. Nos résultats indiquent que RALDH1 et 3 ont des propriétés enzymatiques très différentes, ce qui est en accord avec cette dernière hypothèse. Nos données suggèrent aussi que RALDH1 et 3 pourraient être des marqueurs de populations distinctes de cellules dans la glande mammaire normale. Nous proposons d’exploiter les diffèrences entre RALDH1 et 3 afin de mettre au point des méthodes de séparation des différentes population de cellules de l’épithélium mammaire ce qui pourrait aider à comprendre le rôle de la synthèse d’AR dans ce tissu.

Retinoic acid (RA) is ligand of nuclear receptors RARs and RXRs that act as ligand-inducible transcription factors and mediate its biological effects. It was shown that RA has antiproliferative and prodifferenciating properties in mammary cells. A loss of RA sensitivity was associated with increased tumorigenicity in the mammary tissue, potentially facilitating the growth of tumors. It’s believed that is was mainly due to deficiencies in the RA signaling pathway, probably caused by the loss of RAR and RXR expressions. However, some tumorigenic cell lines were still reported to be RA sensitive.

The role of RA synthesis in mammary tumorigenesis has been poorly characterized. RA is synthezised in target tissues from vitamin A (retinol) its precursor in blood. It was shown that mammary epithelial cells were able to synthesize RA from retinol in vitro. We show here for the first time that RALDH3, an enzyme involved in RA synthesis, is probably responsible for RA synthesis in normal mammary epithelial cells. Our result suggest that luminal cancer cells (that express ER and represent 75 % of breast tumors) have a very low capacity of RA synthesis, probably due to a low estrogen-mediated RALDH3 expression. It might represent a new mechanism of estrogen-driven tumorigenenesis allowing RA senstive tumors to proliferate in the presence of retinol in the blood. It was suggested that RALDH1, an other enzyme of the RA synthesis pathway that shares 70 % of identity with RALDH3, is a marker of mammary stem cells, of more agressive tumors and higher occurance of metastasis. We shown that unlinke RALDH1, RALDH3 is a marker of a lower occurance of metastasis and probably a marker of differentiation, suggesting different roles in the mammary gland for these 2 enzymes. This is in good agreement with our results showing that they have very different enzymatic properties. All together our data suggest that RALDH1 and 3 might be markers of different populations of cells of in the mammary epithelium. We propose to use the differences between RALDH1 and 3 to rationally develop methods and tools to separate and isolate RALDH1- and 3-expressing cells that would help the understand the role of RA synthesis in the mammary gland.