B7-H3 confère des caractéristiques de cellules souches aux cellules du cancer gastrique en favorisant le métabolisme du glutathion via la voie AKT/pAKT/Nrf2
Le cancer gastrique (CG) reste une cause majeure de mortalité liée au cancer dans le monde, avec un pronostic sombre souvent associé à un diagnostic tardif et à une résistance thérapeutique. Les cellules souches cancéreuses (CSC), une sous-population tumorale, jouent un rôle central dans la tumorigenèse, les métastases et les récidives. B7-H3 (CD276), membre de la famille des protéines immunorégulatrices B7, est surexprimé dans de multiples cancers et contribue à la progression tumorale via des mécanismes immunitaires et non immunitaires. Cependant, son rôle dans la modulation des propriétés de cellules souches du CG et les mécanismes moléculaires sous-jacents restent mal compris. Cette étude révèle comment B7-H3 renforce les caractéristiques des CSC dans le CG en activant le métabolisme du glutathion (GSH) via la voie AKT/Nrf2, offrant de nouvelles perspectives thérapeutiques.
B7-H3 favorise l’auto-renouvellement des cellules souches cancéreuses gastriques
L’étude a d’abord démontré que B7-H3 est fortement exprimé dans des lignées cellulaires de CG (HGC-27, MKN-28, AGS, MKN-45) comparativement aux cellules épithéliales gastriques normales (GES-1). Pour étudier son rôle dans les propriétés de cellules souches, B7-H3 a été inhibé par siRNA et shRNA dans les cellules HGC-27 et MKN-28. La suppression de B7-H3 a significativement réduit l’expression des marqueurs de CSC, incluant CD133, CD44 et Sox2, aux niveaux d’ARNm et protéiques (Figure 1A–C). La cytométrie en flux a confirmé une diminution des cellules CD133+ de 9,3 % à 3,7 % pour HGC-27 et de 5,7 % à 2,1 % pour MKN-28 après inhibition de B7-H3 (Figure 1D).
Des tests fonctionnels ont montré que la déplétion de B7-H3 altère la formation de sphéroïdes, un marqueur d’auto-renouvellement des CSC. Le nombre et la taille des sphéroïdes formés par les cellules shB7-H3 étaient réduits par rapport aux témoins (Figure 1E). De plus, l’inhibition de B7-H3 a sensibilisé les cellules du CG au 5-fluorouracile (5-FU), avec une diminution de la viabilité cellulaire mesurée par tests CCK-8 (Figure 1F). In vivo, l’injection sous-cutanée de cellules shB7-H3 HGC-27 chez des souris nude a entraîné une incidence tumorale plus faible (75 % vs 100 % chez les témoins) et des volumes tumoraux réduits (Figure 1G–H). L’immunohistochimie (IHC) des xénogreffes a révélé une expression diminuée de CD44 dans le groupe shB7-H3 (Figure 1I), confirmant le rôle de B7-H3 dans le maintien des CSC gastriques.
B7-H3 reprogramme le métabolisme du glutathion
Un profilage métabolomique non ciblé des cellules shB7-H3 HGC-27 a identifié des altérations significatives dans le métabolisme du glutathion. L’analyse de voie a mis en évidence la régulation négative de la L-glutathion, de la cystéinylglycine et de la glutamylcystéine (Figure 2A–C). La PCR quantitative a validé la réduction des ARNm de gènes liés au métabolisme du GSH, tels que la glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PD), la glutathion synthétase (GSS), la glutathion peroxydase 4 (GPX4) et la glutathion S-transférase oméga 1 (GSTO1) (Figure 2D). Des tests enzymatiques ont confirmé que l’inhibition de B7-H3 diminue le contenu intracellulaire en GSH (de 12,3 à 6,7 μmol/g de protéine pour HGC-27) et l’activité GST (de 45,3 à 22,6 U/mg de protéine) (Figure 2E–F). Par conséquent, les niveaux d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) ont augmenté de 1,5 fois dans les cellules shB7-H3 (Figure 2G), indiquant un déséquilibre redox.
Le métabolisme du glutathion médie les effets de B7-H3 sur les CSC
Pour déterminer si le métabolisme du GSH contribue directement aux propriétés de cellules souches induites par B7-H3, des cellules HGC-27 et MKN-28 surexprimant B7-H3 ont été traitées avec du buthionine sulfoximine (BSO), un inhibiteur de la synthèse du GSH. Le BSO a inversé l’augmentation des cellules CD133+ (de 15,4 % à 7,8 % pour HGC-27) et supprimé la formation de sphéroïdes dans les cellules surexprimant B7-H3 (Figure 3A–B). De même, le BSO a aboli la chimiorésistance conférée par B7-H3, rétablissant la sensibilité au 5-FU (Figure 3C). In vivo, l’administration de BSO a réduit la croissance tumorale chez les souris injectées avec des cellules surexprimant B7-H3, avec un poids tumoral passant de 1,2 g à 0,6 g (Figure 3D–F). L’IHC a confirmé une expression réduite de CD44 dans le groupe B7-H3+BSO, reliant le métabolisme du GSH au maintien des CSC.
La signalisation AKT/Nrf2 sous-tend la régulation du glutathion par B7-H3
L’étude a exploré les mécanismes par lesquels B7-H3 régule le métabolisme du GSH. L’inhibition de B7-H3 a réduit les niveaux de Nrf2, régulateur central des réponses antioxydantes (Figure 4A). Le traitement des cellules shB7-H3 avec du sulforaphane (SFN), un activateur de Nrf2, a restauré les niveaux de GSH (de 6,7 à 10,9 μmol/g de protéine) et l’activité GST (de 22,6 à 38,4 U/mg de protéine) (Figure 4B–C), impliquant Nrf2 dans la reprogrammation métabolique induite par B7-H3.
Une analyse approfondie a révélé que B7-H3 active la voie AKT. La surexpression de B7-H3 a augmenté les niveaux d’AKT phosphorylé (pAKT) et de Nrf2, effets inversés par l’inhibiteur d’AKT, la périfosine (Figure 4D). La périfosine a également supprimé l’expression des gènes liés au métabolisme du GSH (G6PD, GPX4, GSS, GSTO1), le contenu en GSH et l’activité GST dans les cellules surexprimant B7-H3 (Figure 4E–G). Les niveaux de ROS, diminués de 30 % dans les cellules surexprimant B7-H3, sont revenus à la normale après inhibition de l’AKT (Figure 4H), établissant AKT/Nrf2 comme un axe critique reliant B7-H3 au métabolisme du GSH.
L’inhibition de l’AKT inverse les effets de B7-H3 sur les CSC
La pertinence fonctionnelle de l’AKT dans les propriétés des CSC induites par B7-H3 a été évaluée avec la périfosine. Dans les cellules surexprimant B7-H3, l’inhibition de l’AKT a réduit de 40 à 60 % les ARNm des gènes de cellules souches (OCT4, NANOG, ALDH1A3, SOX2) (Figure 5A). La cytométrie en flux a montré une diminution des cellules CD133+ de 15,4 % à 7,2 % pour HGC-27 (Figure 5B). La formation de sphéroïdes et la résistance au 5-FU ont également été atténuées (Figure 5C–D), soulignant le rôle central de l’AKT.
Pertinence clinique de B7-H3, CD44 et Nrf2 dans le cancer gastrique
Une immunohistochimie multicolore (mIHC) sur 74 tissus de patients atteints de CG a révélé une expression élevée de B7-H3 dans les tumeurs par rapport aux tissus normaux adjacents (Figure 6A–B). B7-H3 corrèle positivement avec CD44 (r = 0,53, P < 0,01) et Nrf2 (r = 0,24, P = 0,04) (Figure 6C–D), et la co-expression CD44-Nrf2 est également significative (r = 0,31, P = 0,01) (Figure 6E). Les patients avec un pourcentage élevé de cellules B7-H3+CD44+Nrf2+ (≥4 %) ont une survie globale plus courte que ceux avec un faible pourcentage (<4 %) (P = 0,02) (Figure 6F). Une analyse de base de données (GEPIA2) a confirmé les associations entre B7-H3 et les marqueurs de CSC (CD44, CD133, EpCAM, LGR5), renforçant sa pertinence clinique.
Conclusion
Cette étude démontre que B7-H3 renforce les propriétés de cellules souches dans le CG en activant le métabolisme du GSH via la voie AKT/Nrf2. L’inhibition de B7-H3 perturbe l’équilibre redox, augmentant les ROS et sensibilisant les cellules à la chimiothérapie. Cliniquement, la surexpression de B7-H3 corrèle avec une agressivité tumorale accrue et un mauvais pronostic, en faisant une cible thérapeutique potentielle. Une inhibition combinée de B7-H3 et de la signalisation AKT/Nrf2 pourrait offrir une stratégie pour contrer la résistance médiée par les CSC dans le CG.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000002772