Les surfaces à micropiliers favorisent la transition épithélio-mésenchymateuse induite par le TGF-β1 via la signalisation liée à la kinase d’adhésion focale dans les cellules A549
La rigidité et la topographie du substrat sont des facteurs biomécaniques critiques influençant le comportement des cellules cancéreuses, notamment la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM). Ce processus, où les cellules épithéliales perdent leur polarité et leurs adhésions intercellulaires pour acquérir des propriétés migratoires, joue un rôle central dans la progression tumorale, les métastases et la fibrose. Bien que des études récentes aient exploré l’influence du microenvironnement mécanique sur le destin cellulaire, les mécanismes exacts restent mal élucidés.
Les signaux mécaniques matriciels régulent les processus de TEM lors de pathologies. Par exemple, l’utilisation d’hydrogels de polyacrylamide a montré que la rigidité du substrat module la TEM. La conversion des signaux mécaniques en signaux biologiques implique le cytosquelette et les complexes d’adhésion focale, avec la kinase d’adhésion focale (FAK) comme acteur clé. La FAK active diverses voies de signalisation en aval, dont certaines participent à la TEM.
Des substrats en polydiméthylsiloxane (PDMS) micropillaires de diamètres (10 µm) et hauteurs variables (2, 4, 7 µm) ont été utilisés pour étudier leur impact sur les cellules A549. Sur des substrats plans ou avec micropiliers de 2 µm, les cellules adoptaient une morphologie arrondie et désorientée. En revanche, des hauteurs de 4 ou 7 µm induisaient une forme fusiforme et un étalement latéral.
L’espacement entre micropiliers influençait l’organisation du cytosquelette et des adhésions focales. Une augmentation de l’espacement entraînait une surexpression de la vinculine et une dépolymérisation accrue du cytosquelette, favorisant la migration cellulaire. Sans TGF-β1, l’expression d’E-cadhérine diminuait avec l’espacement, tandis que la vimentine augmentait significativement. Ce phénomène était corrélé à la phosphorylation de SMAD3 et de FAK.
L’inhibition de la FAK par ARNsh a inversé ces effets : restauration de l’E-cadhérine et diminution de la vimentine, confirmant le rôle central de la FAK dans la TEM induite par la topographie micropilaire. Les substrats micropillaires modulent ainsi le comportement des cellules A549 via des mécanismes dépendants de la FAK et du TGF-β1, offrant de nouvelles perspectives thérapeutiques contre la fibrose pulmonaire.
Cette étude, réalisée au Laboratoire clé de science et technologie biorhéologiques de l’Université de Chongqing (2016-2019), a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (NSFC), la Fondation d’innovation scientifique pour les diplômés de Chongqing et les Fonds de recherche fondamentale pour les universités centrales.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001139