Cancer predispose neutrophils to release extracellular DNA traps that contribute to cancer-associated thrombosis

Date: 10 septembre 2015

Titre complet : Cancer predispose neutrophils to release extracellular DNA traps that contribute to cancer-associated thrombosis

PNAS, volume 109, No. 32, (7 août 2012)

SOURCE URL : http://www.pnas.org/content/109/32/13076

Mots clés : Cancer, Neutrophils extracellular traps (NETs), Thromboembolie veineuse

Auteurs: Mélanie Demers, Daniela S. Krause, Daphne Schatzberg, Kimberly Martinod, Jaymie R. Voorhees, Tobias A. Fuchs, David T. Scadden, Denisa D. Wagner

Rédacteur(s) Principal: Soraya Mezouar

 

 

Texte :

Le cancer s’accompagne d’un état d’hypercoagulabilité qui favorise la survenue d’épisodes de maladie thrombo-embolique veineuse (MTEV), seconde cause de mortalité au cours du cancer. L’état prothrombotique observé lors de la progression tumorale serait en partie dû à la présence dans la circulation d’ADN libre via la formation par les polynucléaires neutrophiles activés de « Neutrophils extracellular traps » (NETs). Les NETS sont des fibres extracellulaires d’ADN extériorisés du noyau après priming et activation des polynucléaires neutrophiles.

L’objectif principal de cette étude était de déterminer dans un premier temps l’état d’activation des polynucléaires neutrophiles de souris développant une leucémie myéloïde chronique ou une tumeur solide (cancer du sein et cancer du poumon), dans un deuxième temps d’évaluer leur capacité à induire la formation de NETs. Pour finir , les auteurs se sont intéressés au risque de thrombose associé à la formation de NETs.

Les résultats ont été les suivants :

Les souris développant une leucémie myéloïde chronique (LMC) ou une tumeur solide présentent une polynucléose neutrophile et une réaction systémique qui augmentent la capacité des neutrophiles à générer des NETs. Le taux plasmatique d’ADN libre des souris développant une LMC est supérieur à celui des souris contrôles. Après activation de polynucléaires neutrophiles isolés à partir du sang de souris par ajout de « Platelet Activated Factor » (PAF) à différentes concentrations, on observe que les neutrophiles des souris cancéreuses génèrent plus de NETs que les polynucléaires neutrophiles des souris contrôles. La présence d’une tumeur mammaire ou pulmonaire, chez la souris induit une polynucléose neutrophile. En présence d’une tumeur solide, il existe une corrélation entre le nombre de polynucléaires neutrophiles circulants, le stade du cancer et le taux d’ADN libre circulant. A un stade avancé du cancer (28 jours après inoculation de la tumeur), les polynucléaires neutrophiles sont capables de produire des NETs (caractérisé par la présence de l’histone citrunilée H3 extracellulaire), sans aucun stimulus supplémentaire chez la souris. Les neutrophiles sont donc sensibilisés ou primés par la présence des cellules cancéreuses et la croissance tumorale.

-Chez la souris développant un cancer, la génération spontanée de NETs est corrélée à un état pro thrombotique induisant la formation de microthrombi. Les souris développant une tumeur solide de type mammaire présentent un état prothrombotique reflété par une augmentation du taux plasmatique de von Willebrand factor (vWF), de P-Sélectine soluble, et de fibrinogène. 28 jours après inoculation de la tumeur, des microthrombi, composés de vWF et de fibrine/fibrinogène, sont retrouvés au niveau des veines pulmonaires des souris développant le cancer mammaire. A ce même stade, le taux d’histone H3 plasmatique est fortement augmenté comparativement aux souris contrôles. Les auteurs suggèrent donc une association entre la formation de NETs et la survenue de thromboses au cours de la progression tumorale.

Afin d’objectiver cette association, la génération de NETs, chez des souris développant une tumeur a été stimulée par injection de Lipopolysaccharide (LPS : composant de la membrane bactérienne). Deux heures après induction de LPS, le nombre de neutrophiles et le nombre de plaquettes en circulation sont diminués alors que les taux d’ADN libre et d’histone H3 sont fortement augmentés. L’induction de NETS par le LPS s’accompagne d’un raccourcissement du temps de saignement chez ces souris cancéreuses. Les souris ont ensuite été traitées avec de la DNase I qui digère les NETs générés par les neutrophiles. Dans ce travail, le traitement par la DNase I prévient le raccourcissement du temps de saignement sans affecter le nombre de neutrophiles et de plaquettes en circulation. Ces résultats montrent donc que la progression tumorale induit un environnement favorable à la génération de NETs, qui favorise à son tour la formation d’un état prothrombotique.

-Le « Granulocyte colony-stimulating factor » (G-CSF) est impliqué dans l’augmentation du nombre de neutrophiles circulant, la génération de NETs, et la thrompocytopénie associés à la formation de thrombose au cours de la progression tumorale. Le G-CSF est une cytokine produite par les leucocytes et l’endothélium qui est fortement impliqué dans l’activation cellulaire associée à une hyperleucocytose et une polynucléose. Il est à noter que la plupart des cellules cancéreuses produisent du G-CSF. Chez les souris développant une tumeur (mammaire, pulmonaire ou développant une LMC), le taux plasmatique de G-CSF est plus élevé que chez les souris contrôles. Pour évaluer l’implication de G-CSF dans ce processus, les auteurs ont injecté du G-CSF + LPS chez des souris saines et ont observé les effets de ces injections sur les neutrophiles, les plaquettes et l’induction de NETs.  Une heure après injection, les souris présentent une diminution du nombre de neutrophiles et du nombre de plaquettes en circulation, ainsi qu’une augmentation de l’ADN libre accompagné d’une diminution du temps de saignement. 24 heures après injection, les auteurs observent une polynucléose , une diminution de la numération plaquettaire et un temps de saignement allongé ainsi que la présence de microthrombi dans les poumons et les reins. Ainsi, les auteurs montrent que l’augmentation du taux de G-CSF associé au LPS induit un environnement favorable à une polynucléose impliquée dans la génération de NETs et la formation de microthromboses.

Cette étude démontre la contribution des NETs à la thrombose associée au cancer et identifie un lien étroit entre l’hémostase et l’inflammation. Les auteurs décrivent un processus « d’immuno-thrombose » accompagnant la progression tumorale.

Relecteur(s) du Conseil scientifique du GFTC :

Sources externe ou interne (auteurs, dates, publications…)

Notes et réserves

Cet article met en exergue les liens entre la thrombose, l’inflammation et le cancer. Il aurait été intéressant d’évaluer la formation de métastases en corrélation avec la progression tumorale et la génération de NETs associée à la formation de microthrombi dans un modèle extrême couplant l’évolution du cancer et l’infection. Cependant, cette étude permet d’avoir une vue globale des acteurs qui jouent un rôle important dans la progression tumorale tels que les polynucléaires neutrophiles et les plaquettes. Il ouvre donc la discussion quant au rôle des drogues anti-thrombotiques/anti-inflammatoires, telles que l’aspirine ou le clopidogrel, comme traitement adjuvant du cancer.