Fibrin clot shields formation in tumor microenvironment driven by the procoagulant properties of cancer cells. Impact on the efficiency of anticancer therapy
Formation de boucliers de fibrine induite par les propriétés procoagulantes des cellules cancéreuses dans le microenvironnement tumoral. Étude de son impact sur l'efficacité du traitement anticancéreux
Résumé
Tumor microenvironment includes neo-vessels which brings in contact cancer cells with blood components including the proteins of the coagulation mechanism. Cancer cells express tissue factor (TF) and release TF-bearing micro-vesicles inducing a procoagulant state in their microenvironment. The formation of fibrin clot driven by the inherent procoagulant potential of cancer cells is an eventual consequence that, in the best of our knowledge, has not been explored. In the present PhD Thesis, we aimed to set-up a physiologically relevant experimental system of cancer cell cultures that includes human plasma allow to investigate the formation of fibrin clot network, its structure and its effect of the survival of cancer cells upon exposure to anticancer agents as well as on their migration.Our work led to the set-up and validation of an original experimental system consisted of the culture of cancer cells in a conditioning media of human platelet poor plasma (PPP) diluted 10% in conventional culture media. The fibrin clot network formation process and structure upon coagulation activation by the inherent procoagulant potential of cancer cells was studied as follows:• Pancreatic cancer cells (BXPC3), breast cancer cells triple negative (MDA-MB231) or positive (MCF7) to estrogen receptors were used to initiate coagulation.• Their potential to trigger thrombin generation and as their fibrinolytic activity were assessed.• Scanning Electron Microscopy (SEM) and Laser Scanning Confocal Microscopy (LSCM) were used to study the fibrin clot structure and cancer cell movement within the fibrin network.• Paclitaxel (PTX) and 4-hydroxy-tamoxifen (4OHTam) were used to evaluate the impact of the cancer cell induced fibrin clot shields (FCS) of the efficacy of the anticancer agents.Cancer cells, particularly those with high procoagulant potential like BXPC3 and MDA-MB23 cells, induce the formation of dense fibrin networks with fine fibers, while MCF7 cells with lower procoagulant potential lead to the formation of thicker fibers. Exogenous TF further enhances the density of fibrin networks formed by MCF7 cells. Fibrin fibers are in contact with the cell membrane and the network has a structure like “bird's nest” protecting the cells. Cancer cells demonstrate profibrinolytic activity and migrate within the fibrin scaffold, with BXPC3 and MCF7 cells moving in clusters and MDA-MB231 cells moving individually. The FCS decrease the efficiency of PTX and 4OHTam, indicating a protective effect against these anticancer agents.Overall, this study reveals and highlights the critical role of cancer cell procoagulant signatures in shaping the fibrin clot network within the tumor microenvironment and influencing cancer cell behavior and response to therapy. The SEM images provide valuable insights into the architecture of the fibrin network and its interaction with cancer cells, supporting the notion of FCS as a protective mechanism against anticancer treatments.
Le microenvironnement tumoral comprend des néovaisseaux qui mettent en contact les cellules cancéreuses avec les composants sanguins, y compris les protéines du mécanisme de coagulation. Les cellules cancéreuses expriment le facteur tissulaire (FT) et libèrent des microvésicules porteuses de FT, induisant un état procoagulant dans leur microenvironnement. La formation de caillots de fibrine, entraînée par le potentiel procoagulant inhérent des cellules cancéreuses, est une conséquence éventuelle qui, à notre connaissance, n'a pas été explorée. Dans la présente thèse de doctorat, nous avons cherché à établir un système expérimental physiologiquement pertinent de cultures de cellules cancéreuses incluant du plasma humain afin d'étudier la formation du réseau de caillots de fibrine, sa structure et son effet sur la survie des cellules cancéreuses lors de l'exposition à des agents anticancéreux ainsi que sur leur migration.Ce travail a abouti à la mise en place et à la validation d'un système expérimental original consistant en la culture de cellules cancéreuses dans un milieu de conditionnement à base de plasma humain pauvre en plaquettes (PPP) dilué à 10 % dans un milieu de culture conventionnel. Le processus de formation et de structure du réseau de caillots de fibrine lors de l'activation de la coagulation par le potentiel procoagulant inhérent des cellules cancéreuses a été étudié comme suit :• Des cellules cancéreuses du pancréas (BXPC3), des cellules cancéreuses du sein triple négatives (MDA-MB231) ou positives aux récepteurs d'œstrogènes (MCF7) ont été utilisées pour initier la coagulation.• Leur capacité à déclencher la génération de thrombine et leur activité fibrinolytique ont été évaluées.• La microscopie électronique à balayage (MEB) et la microscopie confocale à balayage laser (MCBL) ont été utilisées pour étudier la structure du caillot de fibrine et le mouvement des cellules cancéreuses au sein du réseau de fibrine.• Le paclitaxel et le 4-hydroxy-tamoxifène ont été utilisés pour évaluer l'impact des boucliers de caillot de fibrine induits par les cellules cancéreuses sur l'efficacité des agents anticancéreux.Les cellules cancéreuses, en particulier celles présentant un potentiel procoagulant élevé comme les cellules BXPC3 et MDA-MB231, induisent la formation de réseaux de fibrine denses avec des fibres fines, tandis que les cellules MCF7 avec un potentiel procoagulant plus faible conduisent à la formation de fibres plus épaisses. Le FT exogène renforce encore la densité des réseaux de fibrine formés par les cellules MCF7. Les fibres de fibrine sont en contact avec la membrane cellulaire et le réseau présente une structure de type "nid d'oiseau" protégeant les cellules. Les cellules cancéreuses démontrent une activité profibrinolytique et migrent à l'intérieur de l'échafaudage de fibrine, avec les cellules BXPC3 et MCF7 se déplaçant en amas et les cellules MDA-MB231 se déplaçant individuellement. Les boucliers de fibrine diminuent l'efficacité du paclitaxel et du 4-hydroxy-tamoxifene, indiquant un effet protecteur contre ces agents anticancéreux.Dans l'ensemble, cette étude révèle et met en évidence le rôle critique des signatures procoagulantes des cellules cancéreuses dans le façonnage du réseau de caillots de fibrine dans le microenvironnement tumoral et l'influence sur le comportement des cellules cancéreuses et la réponse à la thérapie. Les images MEB fournissent des informations précieuses sur l'architecture du réseau de fibrine et son interaction avec les cellules cancéreuses, soutenant l'idée des boucliers de caillot de fibrine comme mécanisme protecteur contre les traitements anticancéreux.
Domaines
Cancer| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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