Le cancer colorectal (CCR), un des cancers les plus fréquents, comporte plusieurs facteurs de risques avérés dont la consommation de viandes rouges et de charcuteries. Ces aliments, à cause de leur richesse en fer héminique, favorisent considérablement l’exposition des cellules intestinales épithéliales aux produits de peroxydation des acides gras polyinsaturés, tels que le 4-hydroxy-2-nonénal (4-HNE) reconnu pour ses effets cytotoxiques et génotoxiques. La mutation précoce du gène suppresseur de tumeur Adenomatous Polyposis Coli (APC) est rencontrée dans près de 9 CCR sur 10 et est à l’origine de la suractivation de la voie Wnt et de l’hyperprolifération des cellules épithéliales lors de l’initation du CCR. Dans l’intestin, la voie BMP est la principale contre-force à la voie Wnt, et il est maintenant admis que l’équilibre entre les voies Wnt et BMP est perturbé dans le CCR. Il a par ailleurs été démontré que le dialogue épithélio-mésenchymateux, via la voie BMP, protégeait les colonocytes de l’initiation induite par le 4-HNE.
L’objectif du projet de thèse était de poser les bases d’une approche de prévention nutritionnelle innovante du CCR reposant sur le renforcement, via l’alimentation, de l’expression des acteurs de la voie BMP pour contrer la suractivation de la voie Wnt. A ce jour, les polyphénols, métabolites secondaires des plantes, sont les seuls facteurs nutritionnels connus pour moduler la voie BMP, mais uniquement dans le tissu osseux. Cette thèse a pour objectifs (a) de sélectionner in vitro des polyphénols capables de moduler la voie BMP dans les fibroblastes et/ou les colonocytes normaux de souris (b) de déterminer l’effet d’un polyphénol sélectionné sur la transformation phénotypique des colonocytes induite par le 4-HNE dans un modèle de monoculture et coculture mimant le dialogue entre les cellules épithéliales et fibroblastiques et (c) d’étudier in vivo chez le rat, l’effet de ce même polyphénol sur l’hyperprolifération induite par un régime riche en fer héminique.
Les résultats montrent que parmi les 10 polyphénols testés, seuls l’apigénine (présent dans les oranges, les oignons, l’origan ou encore la camomille) et le resvératrol (stilbène présent dans le raisin et le vin) augmentent la production du ligand BMP4 et diminuent l’expression de l’antagoniste Gremlin1 dans les fibroblastes. L’apigénine a permis de diminuer fortement la transformation phénotypique des colonocytes induite par le 4-HNE en présence ou absence de fibroblastes. L’ajout d’un inhibiteur des récepteurs de la voie BMP a confirmé que l’effet protecteur de l’apigénine met en jeu la voie de signalisation BMP à la fois dans les fibroblastes et les colonocytes. Les résultats de l’étude in vivo ont également montré que l’apigénine pouvait contrer l’hyperprolifération ainsi que les dommages à l’ADN induits par le fer héminique dans l’intestin, probablement du fait de l’augmentation, mais aussi de la relocalisation, du ligand BMP4 au niveau des fibroblastes sous-épithéliaux.
L’ensemble de ces résultats suggère que l’apigénine pourrait jouer un rôle protecteur dans l’initiation du CCR via la voie BMP et que ce polyphénol, présent dans notre alimentation courante, pourrait être utilisé dans la mise en place d’une stratégie nutritionnelle de prévention du CCR. |
Colorectal cancer (CRC) represents one of the most common cancers. Among environmental factor risks, the consumption of red meat/processed meat has been identified as significantly increasing the exposure of intestinal epithelial cells to polyunsaturated fatty acid peroxidation products, such as 4- hydroxy-2-nonenal (4-HNE), known for its cytotoxic and genotoxic effects. Early mutation of the Adenomatous Polyposis Coli (APC) tumor suppressor gene is found in nearly 9 out of 10 CRC. This mutation causes overactivation of the Wnt pathway and hyperproliferation of epithelial cells during the initiation of CRC. In the intestine, the BMP pathway is the main counterforce to the Wnt pathway, and it is now accepted that the balance between the Wnt and BMP pathways is disrupted in CRC. It has also been shown that epithelial-mesenchymal dialogue, through the BMP pathway, protects colonocytes from 4-HNE-induced initiation.
The aim of the thesis project was to lay the foundations for an innovative nutritional approach to CRC prevention based on strengthening the expression of BMP pathway actors through diet to counteract the overactivation of the Wnt pathway during CRC initiation. To date, polyphenols which are secondary metabolites derived from plants, are the only nutritional factors known to modulate the BMP pathway, but within bone tissue. The three main areas of focus for my thesis project consisted in (a) to select in vitro polyphenols capable of increasing the expression of BMP ligands or receptors in normal mouse fibroblasts and/or colonocytes, then (b) to determine the effect of the selected polyphenol on the phenotypic transformation of colonocytes induced by 4-HNE in a monoculture and coculture model mimicking the dialogue between epithelial and fibroblastic cells, and finally (c) to study in vivo in rats the effect of this same polyphenol on hyperproliferation induced by a heme-rich diet.
The results show that among the 10 polyphenols tested, only apigenin (a flavone found in orange, onions, oregano or chamomile) and resveratrol (a stilbene found in grapes and wine) increased the production of the BMP4 ligand and decreased the expression of the Gremlin1 antagonist in fibroblasts. Apigenin also significantly reduced the phenotypic transformation of colonocytes induced by 4-HNE in the presence or absence of fibroblasts. The addition of a BMP receptor inhibitor confirmed that the protective effect of apigenin involved the BMP signaling pathway in both fibroblasts and colonocytes. The results of the in vivo study showed that apigenin counteracted hemin-induced hyperproliferation and DNA damages in the jejunum and colon. This result could be explained by the relocation and increase of the BMP4 ligand in subepithelial fibroblasts by apigenin in the presence of hemin.
Taken together, these results suggest that apigenin may play a protective role in the initiation of CRC through the BMP pathway and that this polyphenol, which is present in our everyday diet, could be used in the development of a nutritional strategy for CRC prevention. |