Expression des pompes calciques de type SERCA au cours de la différenciation cellulaire et de la tumorigenèse: application à la carcinogenèse colique

A n n P a t h o l 2 0 0 6 ; 2 6 : 1 5 9 - 7 2

© 2 0 0 6 . E l s e v i e r M a s s o n S A S . T o u s d r o i t s r é s e r v é s .

159

Mise au point

Accepté pour publication le 15 avril 2006

Tirés à part :

J.P. Brouland, voir adresse en début d’article. e-mail : [email protected]

Expression des pompes calciques de type SERCA au cours de la différenciation cellulaire et de la tumorigenèse : application à la carcinogenèse colique*

Jean-Philippe Brouland

(1)

, Patrice Valleur

(2)

, Béla Papp

(3)

(1) Service d’Anatomie et de Cytologie Pathologiques, Hôpital Lariboisière, 75475 Paris Cedex 10.(2) Service de Chirurgie Générale et Digestive, Hôpital Lariboisière, 75475 Paris Cedex 10.(3) INSERM U718, Laboratoire de Biologie Cellulaire Hématopoïétique, Institut Universitaire d’Hématologie,

Hôpital Saint-Louis, 75475 Paris Cedex 10, France.

Brouland JP, Valleur P, Papp B.

Expression des pompes calciques de type SERCA au cours de la différenciationcellulaire et de la tumorigenèse : application à la carcinogenèse colique

. Ann Pathol 2006 ; 26 : 159-72.

Summary

Expression of SERCA pumps during cell differentiation and tumorigenesis: application to colonic carcinogenesis

Calcium homeostasis of the endoplasmic reticulum(ER) is involved in intracellular signaling pathwaysand is implicated in major cell functions such as cellgrowth, differentiation, protein synthesis and apop-tosis. The accumulation of calcium in the ER is per-formed by specific sarco/endoplasmic reticulumcalcium transport ATPases (SERCA iso-enzymes).The expression of biochemically distinct SERCAisoforms is cell type dependent and developmentally

regulated. This review summarizes pertinent dataabout the modulation of the expression of SERCAenzymes during the differentiation of normal andtumor cells. These data support the implication ofSERCA pumps and especially SERCA3 in the dif-ferentiation program of cancer and leukemia cells.During the multi-step process of colon carcinogene-sis, the decrease of SERCA3 expression seems tobe linked to enhanced APC/ß-catenin/TCF4 signal-ing and deficient Sp1-like factor-dependent tran-scription.

✦

Key words:

Cancer cell differentiation, calcium homeo-stasis, endoplasmic reticulum, SERCA, calcium transportATPase, colon carcinoma, leukemia, ion transport.

Résumé

L’homéostasie calcique du réticulum endo-plasmique (RE) est un élément clef de lasignalisation intracellulaire et intervient dansde nombreuses fonctions cellulaires tellesque la prolifération, la synthèse protéique, ladifférenciation et l’apoptose. Le calcium estaccumulé dans le RE grâce à des pompes cal-ciques de type SERCA (sarco/endoplasmic reti-culum calcium ATPases/SERCA iso-enzymes)qui lui sont spécifiques. Les différentes iso-formes de SERCA, biochimiquement distinc-tes, ont une répartition variable selon le typecellulaire et le stade de différenciation aucours du développement ontogénique. Cetterevue résume les principales données concer-nant la modulation de l’expression des

pompes SERCA et notamment SERCA3 aucours de la différenciation normale et tumo-rale et plus particulièrement colique. Tousces résultats sont en faveur d’une implicationimportante des pompes SERCA et notammentSERCA3 dans le programme de différencia-tion des cellules cancéreuses et leucémi-ques. Au cours du processus multi-étape dela cancérogenèse colique, la diminution oula perte d’expression de SERCA3 semblentintervenir précocement et être liées à lastimulation de la voie de signalisation APC/ß-caténine/TCF4 et à une déficience de latranscription dépendante des facteurs detype Sp1.

✦

Mots-clés :

différenciation des cancers, homéostasie calci-que, réticulum endoplasmique, SERCA, ATPase calcique,cancer colique, leucémie, transport ionique, calcium.

* Ce travail a été soutenu par l’INSERM, l’Association pour la Recherche sur le Cancer (ARC) et la Fondation de France.

Jean-Philippe Brouland et al.

A n n P a t h o l 2 0 0 6 ; 2 6 : 1 5 9 - 7 2

160

Introduction

Les modifications de la concentration encalcium cytosolique sont des élémentsclefs de la signalisation intracellulaireintervenant dans de nombreuses fonctionscellulaires [1], telles que la contractionmusculaire [2-5], l’activité neuronale [6-12],la sécrétion, le contrôle de la croissance,de la différenciation cellulaires [13-15] etl’apoptose [16-34]. Dans une cellule aurepos, la concentration de calcium libreintracytosolique est de l’ordre de 50 nM,alors que dans le réticulum endoplasmi-que (RE) et le milieu extracellulaire, lesconcentrations sont beaucoup plus impor-tantes, de l’ordre de 100

μ

M à 1 mM. Lafixation d’un facteur de croissance, d’unehormone, d’une chémokine ou d’un pep-tide bioactif à son récepteur de surfaceentraîne la formation d’un second messa-ger, le D-

myo

-inositol 1,4,5-triphosphate(IP3) qui induit le relargage du calcium duRE dans le cytosol grâce à la mise en jeudes récepteurs à l’IP3. La diminution ducontenu calcique du RE qui en résulteentraîne à son tour l’ouverture de canauxcalciques de la membrane plasmiqueaboutissant à un influx de calcium extracel-lulaire vers le cytosol et

in fine

à une aug-mentation de la concentration du calciumlibre intracytosolique (0,1-1

μ

M) [35]. Plu-sieurs voies de transduction du signal sontdirectement activées par le calcium cyto-solique : les isoenzymes des calpaïnes etde la protéine kinase C (PKC), les kinasesdépendantes de la calmoduline, la calci-neurine… Outre ce rôle dans la signalisa-tion cellulaire intracytosolique, le calciumstocké dans le RE est aussi nécessaire pourles modifications post-transcriptionnelleset la maturation des protéines nouvelle-ment synthétisées qui transitent dans cetorganite [29, 36-38].Le recaptage du calcium dans le RE à partirdu cytosol est un phénomène actif, ATP-dépendant, qui est accompli par des ATPa-ses transporteuses du calcium spécifiquesdu RE, les Serco/Endoplasmic Reticulum Cal-cium transport ATPases — SERCAs.L’objectif de cette revue est de résumer lesdonnées existantes sur les fonctions et lamodulation de l’expression des différentespompes calciques de type SERCA au coursde la différenciation de cellules normaleset tumorales. Ces données sont illustréespar nos travaux sur les cellules de cancerscoliques.

Synthèse et distribution

Trois gènes SERCA (SERCA1, 2 et 3) sontconnus. Ils donnent naissance par épissagealternatif à plusieurs isoformes dont ladistribution est variable selon les tissus.SERCA 1a et 1b sont exprimées respective-ment dans les fibres musculaires rapidesadultes et dans les fibres musculaires striéesnéonatales [39]. Des formes tronquées deSERCA1 ont été décrites dans différents tis-sus adultes et fœtaux ainsi que des protéinesde fusion de SERCA1 et de la protéine X duvirus de hépatite B dans des cellules de car-cinome hépatocellulaire [40, 41]. SERCA 2aest la forme préférentielle des fibres mus-culaires cardiaques alors que SERCA 2b estprincipalement exprimée par les fibresmusculaires lisses mais elle est présente demanière ubiquitaire dans les cellules nonmusculaires [42, 43]. Une nouvelle isoforme,SERCA 2c, est également décrite dans diffé-rentes cellules non musculaires [44]. Dansun modèle murin, SERCA2 est égalementimpliquée dans l’apparition de carcinomesépidermoïdes [45]. SERCA3 est à l’originede 6 isoformes connues qui sont observéesdans des cellules non musculaires tellesque les cellules endothéliales, les cellules ßpancréatiques, les cellules d’origine hémato-poïétique, les cellules de Purkinje [46-53].Outre ces différences majeures de répar-tition, une des différences fonctionnellesimportantes entre ces enzymes est leur degréd’affinité pour le calcium [53-56]. Ainsi, quelleque soit l’isoforme de SERCA3, son affinitépour le calcium est plus faible que celle d’unautre type de SERCA.

Les cellules peuvent exprimer simultanément plusieurs types

d’isoenzymes SERCA

Les pompes calciques peuvent être spécifi-quement marquées par fixation de phos-phore radioactif (

32

P) provenant du groupephosphate terminal de l’ATP. En présenced’ions calciques, ce groupe phosphate esttransféré de façon covalente à un résiduaspartyl du site catalytique des pompescalciques. Grâce à des techniques d’électro-phorèse sur gel de SDS-polyacrylamide,suivie d’autoradiographie et d’immuno-empreintes simultanées, la composition despompes calciques endogènes de cellules pri-maires ou de lignées cellulaires

in vitro

a puêtre étudiée [57, 58]. L’utilisation d’anticorps

Pompes calciques SERCA et carcinogenèse colique

161

spécifiques d’isoformes de SERCA [59] etd’inhibiteurs tels que la thapsigargine, le 2,5-di-

tert

-butyl-1,4-benzohydroquinone (tBHQ),ou l’acide cyclopiazonique, ont permis desétudes fonctionnelles des pompes calciquessur des cellules entières de lignées cancéreu-ses et leucémiques ou sur diverses prépara-tions de membranes purifiées [58, 60, 61].Les résultats obtenus sont assez hétérogè-nes. Par exemple, toutes les lignées d’ori-gine hématopoïétique étudiées exprimentSERCA2 (principalement représenté par laforme ubiquitaire SERCA2b) et SERCA 3 [53,57, 58]. Le niveau d’expression de SERCA3est cependant variable. Le même type derésultat est observé dans différentes lignéesde cellules isolées à partir de carcinomes ousarcomes (côlon, estomac, pancréas, poumon,sein, thyroïde, peau, muscle, os, cerveau…)où les niveaux d’expression de SERCA3 peu-vent varier de nul à important.Afin de mieux comprendre cette variabilitéd’expression des SERCA, diverses lignéescellulaires de leucémies lymphoïdes oumyéloïdes ou de cancers coliques et gastri-ques ont été soumises à des traitementsvisant à induire une activation et/ou unedifférenciation cellulaire. L’expression desSERCA, les fonctions de transport calciqueet l’homéostasie calcique cellulaire ont puêtre étudiées en détail dans ces modèlescellulaires expérimentaux.

Expression de SERCA au cours de l’activation

des lymphocytes T

Physiologiquement, lors de la présentationd’un antigène, l’activation du complexerécepteur-T/corécepteur génère par l’inter-médiaire de l’activation de la phospholipase Cla production de diacylglycérol (DAG) etd’IP3 dans les lymphocytes T. Cette inductionentraîne l’activation d’isoenzymes de la PKCet de la calcineurine et par voie de consé-quence, la transcription de facteurs tels queNF-

κ

B, AP1 et NF-AT [62-65]. L’expression degènes due à l’activation simultanée de ces fac-teurs de transcription aboutit à l’acquisitionpar ces cellules d’un phénotype activé,reflété, entre autre, par la synthèse d’interleu-kine 2 (IL-2).

In vitro

, la mobilisation du calcium et l’acti-vation de la PKC peuvent être induites phar-macologiquement en traitant les lignées delymphocytes-T simultanément avec un iono-phore calcique (ionomycine) et un ester dephorbol (PMA).

Dans les lignées lymphobastoïdes T Jurkat,Molt-4 et CCRF-CEM qui expriment consti-tutivement SERCA2b et SERCA 3, le traite-ment simultané par la ionomycine et PMAaboutit à une diminution de l’expression deSERCA3 [66] et à une augmentation modéréede l’expression de SERCA2b (augmentationd’au moins 15 fois du rapport SERCA2b/SERCA3 mesuré par Western blot). Le traite-ment par une seule de ces drogues est sanseffet. De plus, la modulation inverse deSERCA3 et la synthèse d’IL2 peuvent êtreinhibées par des agents immunosuppres-seurs tels que la cyclosporine A et le FK-506.Ces observations suggèrent que la régula-tion inverse de l’expression de la protéineSERCA3 fait partie intégrante du programmed’activation des lymphocytes T. Ces don-nées sont également en accord avec les étu-des antérieures qui avaient montré

ex vivo

que la taille des différents pools calciquesassociés au RE est modifiée au cours del’activation des lymphocytes [67].

Expression des enzymes de type SERCA au cours de la différenciation

des leucémies myéloïdes

La thérapie moléculaire des cancers estbasée sur le concept que l’inhibition spéci-fique de l’activité biochimique d’une onco-protéine transformante permet d’inhibersélectivement la croissance de tumeurs oude leucémies. Cette approche est utilisée enpratique clinique pour le traitement des leu-cémies aiguës promyélocytaires (LAP) et aamélioré considérablement le pronostic decette maladie. Dans les LAP, la translocationchromosomique t (15 ; 17) fusionne le gènedu récepteur à l’acide rétinoïque tout-

trans

RAR

α

au gène PML et donne naissance à uneprotéine de fusion PML/RAR

α

. À la concen-tration physiologique (de l’ordre de 1 nM)d’acide rétinoïque tout-

trans

(ATRA), cetteprotéine de fusion agit comme un répres-seur transcriptionnel de l’expression desgènes RAR

α−

dépendants et par conséquentbloque la maturation de la lignée granulocy-taire au stade promyélocytique. Par contre,à des concentrations plus importantesd’ATRA (aux alentours de 0,1-1

μ

M), l’onco-protéine est convertie en un activateurtranscriptionnel, entraînant une maturationcomplète des cellules leucémiques en gra-nulocytes (non proliférants) qui par voie deconséquence peuvent subir une apoptose[68-70].


A n n P a t h o l 2 0 0 6 ; 2 6 : 1 5 9 - 7 2

162

Le traitement des blastes de LAP

ex vivo

oucelui des lignées cellulaires HL-60, myélo-blastique, ou NB4, promyélocytaire,

in vitro

avec l’ATRA amènent aussi à une différencia-tion terminale granulocytaire, accompagnéed’une induction de l’expression de la pro-téine SERCA3 [71]. Cette régulation positivede l’expression de SERCA3 suit une évolu-tion identique à celle des autres marqueursde différenciation tels que la NADPH-oxydaseou le CD11b. Outre ATRA ou les rétinoïdessynthétiques activant RAR

α

, la différenciationgranulocytaire de ces lignées cellulaires peutêtre induite par des analogues de AMPc ;elle est accompagné par une induction del’expression de SERCA3 [71]. De plus, dansles lignées dérivées d’HL-60 et NB4 résis-tantes à la différenciation induite par lesrétinoïdes, l’induction de l’expression deSERCA3 est absente. Ces observations mon-trent que la différenciation des leucémiesmyéloblastique et promyélocytaire vers lalignée granulocytaire neutrophile est corré-lée avec une induction de l’expression deSERCA3.Cette induction de l’expression SERCA3n’est pas seulement restreinte à la différen-ciation de la lignée granulocytaire. Elle a étéaussi observée lors de la différenciationmonocytaire induite par des esters de phor-bol de la lignée bipotentielle HL60 et aucours de la différenciation mégacaryocytairedes cellules HEL et Meg-01 [72]. Puisqueles mégacaryocytes sont les précurseurs desplaquettes et que les plaquettes exprimentdes taux élevés de protéine SERCA3 [58, 73],ces résultats sont en faveur d’une interven-tion de SERCA3 dans le programme de dif-férenciation mégacaryocytaire.Pour étudier les conséquences fonction-nelles de la modulation de l’expression desSERCA, l’accumulation calcique dans le REdépendante des SERCA a été étudiée sur despréparations de membranes de vésiculesmicrosomales obtenues à partir de cellulescontrôles et de cellules HL-60 traitées parATRA [71]. Dans les cellules HL-60 traitéespar ATRA, on observe une augmentation de4 fois l’expression de la protéine SERCA3,accompagnée d’une diminution d’environ60 % du taux de la protéine SERCA2b. Laquantité de calcium transporté par SERCA3a été déterminée en comparant l’accumula-tion de calcium dépendant de l’ATP en pré-sence et en l’absence d’anticorps inhibantspécifiquement SERCA3 (PLIM430). Dans lescellules HL-60 non traitées par ATRA, lecaptage dépendant de SERCA3 correspondapproximativement à 32 % du transport totaldépendant des SERCA (inhibé par la thapsi-gargine). Dans les granulocytes provenant

de cellules HL-60 différenciées par ATRA,l’accumulation calcique dépendante deSERCA3 augmente approximativement de60 %. Il faut noter que le transport global ducalcium (mesuré à 1,3

μ

M de calcium libre)n’est pas modifié, ce qui est en accordavec une régulation inverse de l’expressionSERCA2b

versus

SERCA3 durant la différen-ciation des cellules HL-60 induite par ATRA.Ces observations indiquent que le ratio ducalcium capté dans les sous-compartimentsdu RE associés aux différentes isoformesdes SERCA peut être modifié au cours de ladifférenciation cellulaire même si l’activitéglobale des SERCA reste constante.

Expression de SERCA

au cours du cancer colique

[74-76]

Physiologiquement, la différenciation des cel-lules coliques normales est stimulée par lesacides gras à chaînes courtes (AGCC) notam-ment le butyrate présent dans la lumière coli-que à des concentrations de l’ordre du mM etproduit par la fermentation des fibres alimen-taires par la flore intestinale.

In vitro

, le butyrate induit la différenciationdes cellules de cancer colique. Ceci suggèreque le butyrate présent dans la lumière intes-tinale contribue à la prévention des cancerscoliques en stimulant la différenciation ter-minale des cellules coliques. L’activité desAGCC est liée à leur action inhibitrice desdésacétylases des histones (HDAC) [77]. Ladésacétylation des histones est associée àune diminution de la transcription génique etbloque ainsi la différenciation cellulaire [77,78].

In vitro

, le butyrate et les autres inhibi-teurs des HDAC sont capables d’induire unedifférenciation suivie d’une apoptose descellules de cancers coliques ou d’autres typesde cancers. Ainsi, diverses drogues induisantla libération de butyrate ou d’autres inhibi-teurs des HDAC sont utilisés dans des essaiscliniques pour le traitement des cancers,notamment celui du côlon [77].La carcinogenèse colique est un processusoù survient une accumulation séquentielled’altérations génétiques qui activent desoncogènes et inactivent des gènes suppres-seurs de tumeurs [79-81]. Nous nous sommesdonc intéressés à l’expression des SERCA etnotamment de SERCA3 au cours de ce pro-cessus multi-étape.

In vitro

, le profil d’expression des SERCA,mesuré par Western blot, est hétérogène dansles différentes lignées cellulaires de cancercolique

(figure 1)

. SERCA2b est toujoursprésent à un taux grossièrement comparable


163

alors que l’expression de SERCA3 varieconsidérablement : elle est nulle ou quasi-ment nulle dans certaines lignées cellulairesmais très importante dans d’autres. Cepen-dant, quand on traite des cellules de lignéesde cancer colique par du butyrate, l’expres-sion de SERCA3 est augmentée quel quesoit le niveau d’expression initial pour unelignée cellulaire donnée [75]

(figure 2)

. Demême, les agents induisant la libération debutyrate (le tributyryl-glycerol (tributyrine),pivaloyloxymethyl-butyrate), les analoguessynthétiques du butyrate (phenylpropionate,phenylbutyrate, isovalerate et valproate)et les inhibiteurs de HDAC de haute affinité(toxine-HC, SAHA et apicidine) sont égale-ment efficaces [75]. Ces drogues sontcependant des inducteurs plus faibles del’expression de SERCA3 que les AGCC, ce qui

laisse supposer que la modulation des SERCAinduite par les AGCC implique aussi desmécanismes non liés à désacétylation deshistones. Ceci est en accord avec le faitque des drogues, telles que la suramineet l’herbimycine-A, dépourvues d’activitéinhibitrice des HDAC, sont égalementconnues pour induire la différenciationde quelques lignées cellulaires de cancercolique et l’expression de SERCA3 [75].Les conséquences fonctionnelles de la dif-férenciation induite par les AGCC ont étéexplorées par fluorimétrie calcique dans descellules de cancer gastrique KATO-III char-gées par Fura-2 et traitées par le butyrate.Dans ces cellules, quand elles ne sont pastraitées, seul SERCA2 est détecté. Après trai-tement par le butyrate pendant quelquesjours, SERCA3 commence à être expriméalors que l’expression de SERCA2 décroîtapproximativement à 40 % du taux initial.Dans les cellules traitées par le butyrate, laconcentration du Ca

2+

cytosolique de base(aux environs de 100 nM) est plus élevéeque dans les cellules non traitées (60 nM) etla proportion de Ca

2+

qui peut être relarguéedans le cytosol à partir du stock internepar l’inhibition complète de SERCA (mesu-rée comme l’augmentation de la concentra-tion du Ca

2+

cytosolique après addition de1

μ

M de Thapsigargine) est diminuée (cellu-les non traitées, aux environs de 80 nM ; cel-lules traitées par le butyrate aux environs de50 nM) [75]. Cela montre que l’homéostasiedes cellules coliques traitées par le butyrateest modifiée quand on la compare aux cel-lules non traitées, avec un taux de calciumcytosolique de base plus élevé et une dimi-nution du stockage du calcium dans le RE.Puisque plusieurs protéines sont impliquéesdans la régulation calcique (SERCA, enzy-mes PMCA, canaux calciques, échangeurs,et protéines liant le calcium) et agissentensemble, il n’est pas possible d’attribuerdirectement les modifications observées auxseules SERCA. Cependant, ces résultats sontcompatibles avec l’hypothèse d’un rempla-cement d’une isoforme de SERCA de hauteaffinité telle que SERCA2b par une enzymed’affinité moindre telle que SERCA3. Il estintéressant de noter dans ce contexte que lamodulation graduelle du calcium cellulaireau cours de la maturation des cellules épi-théliales est aussi observée

ex vivo

dans lescryptes normales isolées [82]. Les change-ments de l’expression de SERCA ne sont paslimités aux cellules exprimant SERCA3 et ontété également observés pour la modulationde SERCA2 au cours de la différenciationneuroendocrine des cellules des cancers de

FIG. 1. — Expression de SERCA2 et SERCA3 dans des lignées cel-lulaires de cancers coliques et dans des cellules coliques normales (Western-blot). La même quantité de protéines cellulaires a été marquée avec les anticorps IID8 et PLIM430 reconnaissant respec-tivement SERCA2 et SERCA3. L’expression de SERCA2 est rela-tivement constante d’une lignée cellulaire à l’autre alors que l’expression de SERCA3 est variable. Quelle que soit la lignée, le niveau d’expression de SERCA3 est inférieur à celui des cellules coliques normales.

FIG. 1. — Expression of SERCA2 and SERCA3 in colonic cancer cell lines and normal colonic cells (Western-blot). Equal amounts of total cellular proteins where immunostained with IID8 and PLIM430 recognizing respectively SERCA2 and SERCA3. Although the expression of SERCA2 is relatively homogeneous, SERCA3 expres-sion varies among cell lines. In all cell lines, SERCA3 expression is inferior to that of normal colonic epithelial cells.

FIG. 2. — Induction de l’expression de SERCA3 dans diverses lignées cellulaires de cancers coliques (Western-blot). Les cellules ont été cultivées en présence de 3 mM de butyrate et l’expression de SERCA3 à été mesurée quotidiennement. L’expression de SERCA3 est détectée précocément et atteint un plateau vers le J4 à J5.

FIG. 2. — Induction of SERCA3 expression in various cancer cell lines (Western-blot). Cells were cultured in the presence of 3 mM butyrate and SERCA3 expression was measured daily. Induction of SERCA3 is detected early and reaches a plateau after 4-5 days.


A n n P a t h o l 2 0 0 6 ; 2 6 : 1 5 9 - 7 2

164

prostate [83] et des lignées de cellules thy-roïdiennes [84].Afin de relier l’acquisition d’un phénotypeentérocytaire différencié à l’expression deSERCA3, nous avons utilisé la lignée de cel-lules carcinomateuses coliques Caco-2. Cescellules ont la particularité de croître defaçon permanente lorsqu’elles ne sont pas àconfluence et d’acquérir spontanément unphénotype différencié de cellules absor-bantes (« enterocyte-like ») lorsqu’elles sontcultivées à confluence. L’acquisition duphénotype différencié est caractérisée parl’apparition d’une bordure en brosse et d’untransport transmembranaire de solutés [85]et est accompagnée par l’expression deSERCA3 et d’autres marqueurs de différen-ciation tels que l’antigène carcinoembryon-naire, la dipeptidyl-peptidase IV ou la protéineassociée aux jonctions serrées ZO-1 [75].Cependant, l’induction de SERCA3 n’estpas spécifique de la différenciation entéro-cytaire puisque des résultats identiquespeuvent s’observer avec des cellules muco-sécrétantes et dans des lignées de cellulesgastriques tumorales. L’expression de SERCA3induite par AGCC peut également s’obser-ver dans des cultures d’explants de cancerscoliques et dans les lignées permanentesdérivées de ces cultures primaires [75]

(figure 3)

.Toutes ces observations indiquent quel’induction de l’expression de SERCA3 estassociée avec la différenciation des cellulesde cancers coliques et montrent que leslignées permanentes constituent un modèleexpérimental valable pour l’étude de cephénomène.

L’expression de SERCA3 a été égalementmise en évidence par immunohistochimieen utilisant l’anticorps monoclonal PLIM430sur des coupes congelées de muqueusecolique normale, de polypes hyperplasiquessporadiques, d’adénomes (adénomes fes-tonnés exclus) et d’adénocarcinomes bien,moyennement et peu différenciés [74]. Enaccord avec les résultats observés avec latechnique du Western blot, la muqueuse coli-que normale exprime abondamment SERCA3avec cependant un gradient d’expressionde la base des cryptes coliques vers la super-ficie, l’expression la plus importante étantlocalisée dans les cellules les plus super-ficielles et les plus différenciées

(figure 4)

.L’expression de SERCA3 est faible dans lesadénocarcinomes coliques bien à moyenne-ment différenciés ; elle est quasiment nulleou indétectable dans les tumeurs peu diffé-renciées

(figure 5)

. Ces observations indi-quent que SERCA3 peut représenter unmarqueur « par défaut » utile pour l’étudede la différenciation des tumeurs coliques.Dans les adénomes

(figure 6)

, l’intensité dumarquage par SERCA3 est globalement infé-rieure à celle de la muqueuse colique nor-male. Bien que le marquage soit hétérogèned’un territoire à l’autre, il existe une perte dugradient d’expression normale. L’hétérogé-néité de marquage s’observe d’un territoireà l’autre au sein de la même lésion maiségalement au sein d’un même territoire.L’expression de SERCA3 est plus importantedans les lésions en dysplasie de bas grade.Ces observations montrent que la diminu-tion d’expression de SERCA3 est un événe-ment précoce dans le processus multi-étapede la cancérogenèse colique et que sonimportance est corrélée avec la perte de dif-férenciation qui survient au cours de laséquence dysplasie de bas grade, dysplasiede haut grade, adénocarcinome bien, moyen-nement et peu différencié.Les polypes hyperplasiques sont des lésionsnon néoplasiques du côlon, constituées pardes tubes très allongés à lumière festonnée,bordés par des cellules cylindriques éosino-philes ou mucosécrétantes de grande taille.En surface, l’épithélium forme de petits pro-cessus pseudopapillaires [86]. L’histogénèsedes polypes hyperplasiques est mal connue :ils semblent résulter d’une différenciationaberrante des cellules épithéliales avec unehypermaturation des cellules les plus super-ficielles [87, 88] due à une diminution desphénomènes apoptotiques dans la partiehaute des cryptes [89]. Bien que quelquescas de clonalité aient été décrits ainsi quedes mutations de

ras

et une hyperexpres-sion de bcl2 [90], la voie APC/ß-caténine ne

FIG. 3. — Induction de l’expression de SERCA3 dans des cellules primaires de cancers coliques (Western-blot). Les cellules primaires (après 6 jours de culture) et la lignée cellulaire qui en dérive (après 4 mois de culture continue) ont été traitées par 3 mM de butyrate ou de valérate pendant 5 jours. Dans les deux cas on observe une forte induction de l’expression de SERCA3 avec les deux acides gras à chaîne courte.

FIG. 3. — Induction of SERCA3 expression in primary colonic cancer cells (Western-blot). Primary cells (obtained at day 6) and the derived cell line (after 4 months of continuous growth) were treated with 3 mM butyrate or valerate for 5 days. In both cases a strong induction of SERCA3 expression was obtained by both short chain fatty acids.


165

semble pas impliquée et les polypes hyper-plasiques sporadiques ne sont pas consi-dérés comme des lésions prétumorales.Dans les polypes hyperplasiques

(figure 7)

,l’intensité du marquage par SERCA3 estidentique à celle observée au sein de lamuqueuse colique normale. On observeégalement une conservation d’un gradientd’expression entre la base des cryptes et lasurface. Ces résultats montrent que le profild’expression de SERCA3 dans les polypeshyperplasiques (proche de celui d’unemuqueuse colique normale) diffère de celuiobservé dans les adénomes (et les adéno-carcinomes) coliques. La forte expression ensurface de SERCA3 est en faveur d’un pro-cessus d’hypermaturation des cellules pré-sentes dans la partie superficielle de ceslésions. Ainsi, l’étude immunohistochimiquede l’expression de SERCA3 pourrait-elle êtreune aide au diagnostic pour distinguer poly-pes hyperplasiques et adénomes dans quel-ques cas difficiles.L’absence de données sur les mécanismesmoléculaires et leurs modifications dans larégulation de l’expression de SERCA3 descancers coliques nous a poussé à explorerl’implication de la voie de transcription

dépendante des facteurs de type Sp1 et dela voie APC/ß-caténine/TCF4 [74].La mithramycine-A est un antibiotique quis’intercale dans les séquences d’ADN richesen CG. Elle est couramment utilisée pour étu-dier l’implication des facteurs de transcriptionde type Sp1 lors de l’expression d’un gènepuisque les séquences d’ADN qui codent cesfacteurs sont localisées dans des promoteurspauvres en séquences TATA et riches en CG.Ainsi, la mithramycine-A inhibe la transcrip-tion Sp1-dépendante de plusieurs gènes telsque

C-MYC

,

C-HA-RAS

,

MUC2

,

MDR1

… Leseffets de la mithramycine-A sur l’expressionde SERCA3 dépendante des AGCC ont étéétudiés dans des lignées de cellules coliquespar Western blot

(figure 8)

. Ainsi, l’inductionpar un AGCC de l’expression de SERCA3 dansles cellules de cancer colique DLD-1 est inhi-bée par la mithramycine-A et ceci de manièredose dépendante. Ces résultats indiquentque dans ces cellules, le butyrate, agent dif-férenciant physiologique des cellules coli-ques, contrôle l’expression de SERCA3 par unmécanisme qui implique les facteurs detranscription de type Sp1, qui font défautdans les cellules de cancer colique. Dansles cellules Colo-205 (qui ont un niveau

a c

b

FIG. 4. — Expression de SERCA3 au sein de la muqueuse colique normale (coupes de tissu congelé, anticorps monoclonal spécifique de SERCA3 PLIM430, ABC-péroxydase/DAB). Les cellules positives présentent un marquage cytoplasmique brun. Les cellules endothéliales (a) et les lymphocytes (b) expriment constitutivement SERCA3 et servent de témoins positifs internes. Les cellules épithéliales de la muqueuse colique normale (c) présentent un marquage cytoplasmique d’intensité croissante de la base de la crypte vers la superficie.

FIG. 4. — SERCA3 expression in normal coloni mucosa (frozen sections, monoclonal SERCA3-specific PLIM430 antibody, ABC-peroxidase/DAB). Positive cells are labelled brown. Endothelial cells (a) and lymphocytes (b) constitutively express SERCA3 and serve as internal positive controls. Cells of normal colon mucosa (c) exhibit a cytoplasmic labeling progressively increasing from the deeper part of the crypts to the superficial areas.


A n n P a t h o l 2 0 0 6 ; 2 6 : 1 5 9 - 7 2

166

a b

c d

FIG. 5. — Expression de SERCA3 par les adénocarcinomes coliques (coupes de tissu congelé, anticorps monoclonal spécifique de SERCA3 PLIM430, ABC-peroxydase/DAB). Les cellules tumorales présentent un marquage d’intensité très faible à nulle (a) par rapport au cellules de la muqueuse colique normale. L’intensité de marquage est d’autant plus importante que l’adénocarcinome est bien différencié (b), alors qu’elle est nulle dans les adénocarcinomes peu différenciés (d) et hétérogène dans les formes moyennement différenciées (c).

FIG. 5. — SERCA3 expression in colon adenocarcinomas (frozen sections, monoclonal SERCA3-specific PLIM430 antibody, ABC-peroxidase/DAB). Labeling of tumor cells is very weak or undetectable (a) when compared to normal mucosa. The intensity of the labeling is correlated with tumor cell differentiation with highest intensity in well differentiated adenocarcinomas (b) whereas intensity is undetectable in poorly differentiated adenocarcinomas (d) and intermediate and heterogeneous in moderately differentiated cases (c).

a b

FIG. 6. — Expression de SERCA3 par les adénomes coliques (coupes de tissu congelé, anticorps monoclonal spécifique de SERCA3 PLIM430, ABC-peroxydase/DAB). Les cellules des glandes adénomateuses présentent un marquage d’intensité moindre que celles de la muqueuse coli-que normale (a). L’intensité de marquage est hétérogène d’un territoire à l’autre, avec une intensité plus faible dans les zones les plus dys-plasiques, notamment superficielles (b).

FIG. 6. — SERCA3 expression in colon adenomas (frozen sections, monoclonal SERCA3-specific PLIM430 antibody, ABC-peroxidase/DAB). The intensity of labeling in adenomatous gland cells is weaker than in normal glands (a). The staining is heterogeneous and its inten-sity is lower in more dysplastic zones especially in superficial areas (b).


167

d’expression spontané identique à celuiobservé dans les cellules d’adénocarci-nome colique bien différencié), on observeégalement une inhibition dose-dépendantede l’expression constitutive de SERCA3après traitement par la mithramycine-A.Ceci suggère que les facteurs de transcrip-tion de type Sp1 contrôlent aussi l’expres-

sion de SERCA3 dans les tumeurs biendifférenciées.La voie de signalisation APC/ß-caténine/TCF4 joue un rôle majeur dans la cancéro-genèse colique. Dans les cellules normales,APC se fixe à la ß-caténine pour induire sadégradation. La mutation d’un des partenai-res altère la dégradation de la ß-caténine,

a b

FIG. 7. — Expression de SERCA3 par les polypes hyperplasiques (coupes de tissu congelé, anticorps monoclonal spécifique de SERCA3 PLIM430, ABC-peroxydase/DAB). Comme dans la muqueuse colique normale, les cellules épithéliales présentent un marquage cytoplasmi-que d’intensité croissante de la base des cryptes vers la superficie. Par ce gradient, il diffère de celui observé dans les adénomes.

FIG. 7. — SERCA3 expression in colon hyperplastic polyps (frozen sections, monoclonal SERCA3-specific PLIM430 antibody, ABC-peroxidase/DAB). As in normal colon mucosa, epithelial cells exhibits a cytoplasmic labeling of progressively increasing intensity from the base to superficial part of the crypts. This gradient differs from that observed in adenomas.

a b

FIG. 8. — Inhibition de l’expression de SERCA3 dans des lignées cellulaires de cancers coliques après traitement par la mithramycine-A (Western-blot). L’inhibition de l’expression constitutive de SERCA3 a été mise en évidence sur des cellules de cancers coliques COLO-205 (a). Les cellules ont été traitées pendant 3 jours par le solvant ou par des doses variables de mithramycine-A. Il n’est pas observé d’effet évident sur l’expression de SERCA2 alors que l’expression de SERCA3 est inhibée de manière dose-dépendante par la mithramycine-A. L’inhibition de l’expression de SERCA3 inductible par le valérate a été mise en évidence sur la lignée de cancer colique DLD-1 (b). Les cellules DLD-1 ont été traitées par le valé-rate en présence et en l’absence de concentrations variables de mithramycine-A pendant deux jours. Les cellules non traitées présentent des taux quasiment indétectable de SERCA3. Après induction de l’expression de SERCA3 par le valérate, cette dernière est inhibée de façon dose dépen-dante par la mithramycine-A.

FIG. 8. — Inhibition of SERCA3 expression in various colon carcinoma cell lines after treatment by mithramycin-A (Western-blot). Inhibition of constitutive expression of SERCA3 has been studied in COLO-205 colon carcinoma cells (a). Cells were treated for 3 days with vehicle or various concentrations of mithramycin-A. There is no obvious effect on SERCA2 expression whereas SERCA3 expression is inhibited by the drug in a concentration-dependent manner. The inhibition of valerate inducible SERCA3 expression was detected in DLD-1 colon carcinoma cells (b). DLD-1 cells were treated with valerate in the presence or the absence of various mithramycin-A concentrations for 2 days. In untreated cells, SERCA 3 is undetectable, whereas after induction of SERCA3 expression by valerate, it is inhibited by mithramycin-A in a dose-dependant manner.


A n n P a t h o l 2 0 0 6 ; 2 6 : 1 5 9 - 7 2

168

entraînant son accumulation dans la cellule.Sa fixation au facteur de transcription TCF4aboutit à une expression augmentée desgènes cibles de TCF4 [91]. Ainsi, le complexede signalisation ß-caténine/TCF4 est consi-déré comme un élément clef qui induit laprolifération et bloque la différenciationdes tumeurs coliques. Son activation consti-tutive est responsable du phénotype indif-férencié (« progenitor-like ») des cellulescancéreuses coliques [92].Pour explorer l’implication de cette voie designalisation dans le contrôle de l’expressionde SERCA3, nous avons utilisé une lignée decellules de cancer colique LsL8, caractériséepar une mutation de la ß-caténine et parl’expression d’un transgène dominant néga-tif de TCF4 inductible par la doxycycline.L’inhibition de la voie APC/ß-caténine/TCF4par l’expression du gène dominant négatifde TCF4 est accompagnée par l’inductionde l’expression de la protéine SERCA3 [92]

(figure 9)

. Ceci suggère que la diminutiond’expression de SERCA3 dans les lésionsadénomateuses est en relation avec unehypersignalisation de la voie de ß-caténine.D’autre part, l’induction de SERCA3 par leTCF4 dominant négatif est modérée quandon la compare à celle obtenue par le buty-rate dans le même type de cellules ou autaux de SERCA3 observé dans des culturesde cellules primaires de colon normal. Cesobservations et le fait que l’expression deSERCA3 est diminuée de manière progres-sive au cours de la séquence adénome/adé-nocarcinome suggère que des mécanismesde régulation additionnels sont impliqués

dans la perte d’expression de SERCA3 aucours de la cancérogenèse colique.Ces travaux relient pour la première foisl’expression de SERCA3 dans les cancers coli-ques à la voie de la ß-caténine et à la trans-cription dépendante des facteurs de type Sp1qui sont respectivement des acteurs clefsdans la carcinogenèse colique et la différen-ciation [93, 94].Il apparaît que la modulation de l’expressionde SERCA n’est pas une simple conséquencepassive du couplage entre l’activation et la dif-férenciation cellulaires. Par l’inhibition spécifi-que des SERCA, il est donc possible d’induireune stimulation de la différenciation cellulaire.L’antigène carcinoembryonnaire (ACE) est undes marqueurs de différenciation entérocy-taire exprimé par les cellules Caco-2 quandelles sont cultivées à post-confluence. Cetteexpression a été étudiée par Western blot enprésence et en l’absence d’inhibiteurs spécifi-ques des SERCA

(figure 10)

. Ces inhibiteursstructurellement différents (2,5-di-

tert

-

FIG. 9. — Induction de l’expression de SERCA3 dans des lignées de cancer coliques avec un gène dominant-négatif pour TCF4 (Western-blot). Les cellules LsTR4 proviennent d’une lignée Ls174T transfectée seulement par le répresseur. Les cellules LsL8 proviennent de LsTR4 transfectée par un vecteur inductible par la doxycycline et codant pour un gène dominant négatif de TCF4. Ces cellules ont été cultivées pendant 3 jours en l’absence et en présence de 2 μmol/L de doxycy-cline. De plus, comme contrôles positifs de l’induction de SERCA 3, les cellules LsL8 et Kato-III ont été traitées par 2 mmol/L de butyrate pendant la même période. Ainsi, l’expression d’un gène dominant négatif pour TCF4 induit l’expression de SERCA3.

FIG. 9. — Induction of SERCA3 expression in colon cancer cells by dominant-negative TCF4 (Western-blot). LsTR4 are Ls174T cells transfected with repressor only. LsL8 cells are LsTR4 cells transfec-ted by a doxycyclin-inducible vector coding for a dominant negative form of TCF4. The cells were grown in the presence or the absence of 2 μmol/L doxycyclin for 3 days. In addition, as positive controls for SERCA3 induction, LsL8 cells and Kato-III cells were treated with 2 mmol/L butyrate for the same time period. Expression of dominant-negative TCF4 protein leads to SERCA3 expression.

FIG. 10. — Induction de l’expression de l’antigène carcinoembryon-naire (ACE) par traitement de cellules Caco-2 par des inhibiteurs de SERCA. A J1 post-confluence, les cellules ont été traitées pendant 7 jours par du solvant, 10 μmol/L de 2,5-di-tert-butyl-1,4-benzohydroquinone (tBHQ), 6 μmol/L d’acide cyclopiazonique (CPA) ou 0,125 nmol/L de thapsigargine (Tg). L’ACE a été détecté par Western-blot. Quel que soit l’inhibiteur de SERCA utilisé, les taux d’ACE ont augmenté après traitement.

FIG. 10. — Induction of carcinoembryonic antigen expression in Caco-2 cells by SERCA inhibitors. At day 1 postconfluence, Caco-2 cells were treated for 7 days with vehicle, 10 μmol/L 2,5-di-tert-butyl-1,4-benzohydroquinone (tBHQ), 6 μmol/L cyclopiazonic acid (CPA) or 0,125 nmol/L thapsigargin (Tg). Cellular carci-noembryonic antigen (ACE) was detected by Western blotting. ACE levels were increased by the three SERCA inhibitors when compared to untreated cells.


169

butyl-1,4-benzohydroquinone (tBHQ), acidecyclopiazonique (CPA), thapsigargine (Tg))entraînent une augmentation de la produc-tion cellulaire d’ACE, indiquant qu’une dimi-nution de l’accumulation du calcium du REamène à des modifications augmentant la dif-férenciation. Ces constatations sont en accordavec la notion de remplacement de SERCA2(enzyme de forte affinité) par SERCA3(enzyme d’activité plus faible) au cours de ladifférenciation. Puisque les pompes calciquesde type SERCA sont stimulées pendant l’acti-vation cellulaire dépendant du calcium etmodifient les caractéristiques spatiotemporel-les des oscillations calciques (intensité, duréeet fréquence) [95-98], les modifications de leurtaux absolu et du rapport des différentes iso-formes peuvent modifier l’homéostasie et lasignalisation cellulaire.

Conclusion

L’implication des enzymes SERCA et notam-ment SERCA3 dans la différenciation desleucémies et des carcinomes illustre un lienencore non reconnu entre l’homéostasiecalcique et la différenciation. Toutes cesobservations permettent d’appréhender lanotion de « différenciation des organellesintracellulaires » dont la composition protéi-que et la fonction peut varier selon l’état dela cellule en s’intégrant dans le processusglobal de la différenciation cellulaire.Par ailleurs, ces résultats montrent qu’untravail initié dans le cadre d’une recherchefondamentale non finalisée peut avoir desretombées inattendues et utiles et montrentl’intérêt d’une collaboration entre labora-toire de recherche, services clinique etd’anatomie pathologique dans l’apport denouveaux concepts pour des pathologiesqui constituent par leur gravité et leur fré-quence un problème majeur non seulementpour l’individu mais aussi pour la santépublique et la société.

■

Références

[1] Petersen OH, Burdakova N. The specificity of Ca

2+

signalling.

Acta Physiol Hung

2002 ;

89

: 439-50.[2] Harnett KM, Biancani P. Calcium-dependent and

calcium-independent contractions in smooth muscles.

Am J Med

2003 ;

115

: 24S-30S.[3] Frank KF, Bolck B, Erdmann E, Schwinger RH. Sar-

coplasmic reticulum Ca

2+

-ATPase modulates cardiac

contraction and relaxation.

Cardiovasc Res

2003 ;

57

:20-7.

[4] Berchtold MW, Brinkmeier H, Muntener M. Cal-cium ion in skeletal muscle: its crucial role for musclefunction, plasticity, and disease.

Physiol Rev

2000 ;

80

: 1215-65.[5] MacLennan DH. Ca

2+

signalling and muscle disease.

Eur J Biochem

2000 ;

267

: 5291-7.[6] Verkhratsky A, Toescu EC. Endoplasmic reticulum

Ca(2+) homeostasis and neuronal death.

J Cell MolMed

2003 ;

7

: 351-61.[7] Paschen W. Endoplasmic reticulum: a primary target

in various acute disorders and degenerative diseasesof the brain.

Cell Calcium

2003 ;

34

: 365-83.[8] Groth RD, Dunbar RL, Mermelstein PG. Calcineurin

regulation of neuronal plasticity.

Biochem Biophys ResCommun

2003 ; 311 : 1159-71.[9] Elmslie KS. Neurotransmitter modulation of neuronal

calcium channels. J Bioenerg Biomembr 2003 ; 35 :477-89.

[10] Arundine M, Tymianski M. Molecular mechanisms ofcalcium-dependent neurodegeneration in excitotoxi-city. Cell Calcium 2003 ; 34 : 325-37.

[11] Bito H, Takemoto-Kimura S. Ca(2+)/CREB/CBP-dependent gene regulation: a shared mechanism criticalin long-term synaptic plasticity and neuronal survival.Cell Calcium 2003 ; 34 : 425-30.

[12] Fitzjohn SM, Collingridge GL. Calcium stores andsynaptic plasticity. Cell Calcium 2002 ; 32 : 405-11.

[13] Brewer JW, Diehl JA. PERK mediates cell-cycle exitduring the mammalian unfolded protein response.Proc Natl Acad Sci USA 2000 ; 97 : 12625-30.

[14] Liu CY, Kaufman RJ. The unfolded protein response.J Cell Sci 2003 ; 116 : 1861-2.

[15] Waldron RT, Short AD, Meadows JJ, Ghosh TK,Gill DL. Endoplasmic reticulum calcium pump expres-sion and control of cell growth. J Biol Chem 1994 ;269 : 11927-33.

[16] Apáti A, Jánossy J, Brózik A, Bauer PI, Magócsi M.Calcium induces cell survival and proliferation throughthe activation of the MAPK pathway in a humanhormone-dependent leukemia cell line, TF-1. J BiolChem 2003 ; 278 : 9235-43.

[17] Apáti A, Jánossy J, Brózik A, Magócsi M. Effects ofintracellular calcium on cell survival and the MAPKpathway in a human hormone-dependent leukemiacell line (TF-1). Ann N Y Acad Sci 2003 ; 1010 : 70-3.

[18] Berridge MJ, Lipp P, Bootman MD. The versatility anduniversality of calcium signalling. Nat Rev Mol Cell Biol2000 ; 1 : 11-21.

[19] Boehning D, Patterson RL, Sedaghat L, Glebova NO,Kurosaki T, Snyder SH. Cytochrome c binds to inosi-tol (1,4,5) trisphosphate receptors, amplifying calcium-dependent apoptosis. Nat Cell Biol 2003 ; 5 : 1051-61.

[20] Breckenridge DG, Germain M, Mathai JP, Nguyen M,Shore GC. Regulation of apoptosis by endoplasmicreticulum pathways. Oncogene 2003 ; 22 : 8608-18.

[21] Distelhorst CW, Shore GC. Bcl-2 and calcium: contro-versy beneath the surface. Oncogene 2004 ; 23 : 2875-80.

Jean-Philippe Brouland et al. A n n P a t h o l 2 0 0 6 ; 2 6 : 1 5 9 - 7 2

170

[22] Dremina ES, Sharov VS, Kumar K, Zaidi A,Michaelis EK, Schoneich C. Anti-apoptotic proteinBcl-2 interacts with and destabilizes the sarcoplas-mic/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase (SERCA).Biochem J 2004 ; 383 : 361-70.

[23] Hajnóczky G, Davies E, Madesh M. Calcium signalingand apoptosis. Biochem Biophys Res Commun 2003 ;304 : 445-54.

[24] Kawai T, Nomura F, Hoshino K, Copeland NG, Gil-bert DJ, Jenkins NA et al. Death-associated proteinkinase 2 is a new calcium/calmodulin-dependent pro-tein kinase that signals apoptosis through its catalyticactivity. Oncogene 1999 ; 18 : 3471-80.

[25] Kuo TH, Kim HR, Zhu L, Yu Y, Lin HM, Tsang W.Modulation of endoplasmic reticulum calcium pumpby Bcl-2. Oncogene 1998 ; 17 : 1903-10.

[26] McConkey DJ, Nutt LK. Calcium flux measurementsin apoptosis. Methods Cell Biol 2001 ; 66 : 229-46.

[27] Michalak M, Robert Parker JM, Opas M. Ca2+ signa-ling and calcium binding chaperones of the endoplas-mic reticulum. Cell Calcium 2002 ; 32 : 269-78.

[28] Oakes SA, Opferman JT, Pozzan T, Korsmeyer SJ,Scorrano L. Regulation of endoplasmic reticulum Ca2+

dynamics by proapoptotic BCL-2 family members.Biochem Pharmacol 2003 ; 66 : 1335-40.

[29] Pinton P, Ferrari D, Rapizzi E, Di Virgilio F, Pozzan T,Rizzuto R. The Ca2+ concentration of the endoplasmicreticulum is a key determinant of ceramide-inducedapoptosis: significance for the molecular mechanismof Bcl-2 action. Embo J 2001 ; 20 : 2690-701.

[30] Rao RV, Peel A, Logvinova A, del Rio G, Hermel E,Yokota T et al. Coupling endoplasmic reticulum stressto the cell death program: role of the ER chaperoneGRP78. FEBS Lett 2002 ; 514 : 122-8.

[31] Rao RV, Castro-Obregon S, Frankowski H, Schuler M,Stoka V, del Rio G et al. Coupling endoplasmic reti-culum stress to the cell death program. An Apaf-1-independent intrinsic pathway. J Biol Chem 2002 ;277 : 21836-42.

[32] Rao RV, Ellerby HM, Bredesen DE. Coupling endo-plasmic reticulum stress to the cell death program.Cell Death Differ 2004 ; 11 : 372-80.

[33] Scorrano L, Oakes SA, Opferman JT, Cheng EH,Sorcinelli MD, Pozzan T et al. BAX and BAK regu-lation of endoplasmic reticulum Ca2+: a control pointfor apoptosis. Science 2003 ; 300 : 135-9.

[34] Putney JW Jr, Ribeiro CM. Signaling pathwaysbetween the plasma membrane and endoplasmic reti-culum calcium stores. Cell Mol Life Sci 2000 ; 57 :1272-86.

[35] Patterson RL, Boehning D, Snyder SH. Inositol 1,4,5-trisphosphate receptors as signal integrators. AnnuRev Biochem 2004 ; 73 : 437-65.

[36] Pozzan T, Rizzuto R, Volpe P, Meldolesi J. Molecularand cellular physiology of intracellular calcium stores.Physiol Rev 1994 ; 74 : 595-636.

[37] Cooper GR, Brostrom CO, Brostrom MA. Analysisof the endoplasmic reticular Ca2+ requirement foralpha1-antitrypsin processing and transport compe-tence. Biochem J 1997 ; 325 : 601-8.

[38] Corbett EF, Michalak M. Calcium, a signaling mole-cule in the endoplasmic reticulum? Trends Biochem Sci2000 ; 25 : 307-11.

[39] Brandl CJ, de Leon S, Martin DR, MacLennan DH.Adult forms of the Ca2+ATPase of sarcoplasmic reti-culum. Expression in developing skeletal muscle. JBiol Chem 1987 ; 262 : 3768-74.

[40] Chami M, Gozuacik D, Saigo K, Capiod T, Falson P,Lecoeur H et al. Hepatitis B virus-related insertionalmutagenesis implicates SERCA1 gene in the controlof apoptosis. Oncogene 2000 ; 19 : 2877-86.

[41] Chami M, Gozuacik D, Lagorce D, Brini M, Falson P,Peaucellier G et al. SERCA1 truncated proteins unableto pump calcium reduce the endoplasmic reticulumcalcium concentration and induce apoptosis. J CellBiol 2001 ; 153 : 1301-14.

[42] Gunteski-Hamblin AM, Greeb J, Shull GE. A novelCa2+ pump expressed in brain, kidney, and stomach isencoded by an alternative transcript of the slow-twitch muscle sarcoplasmic reticulum Ca-ATPasegene. Identification of cDNAs encoding Ca2+ andother cation-transporting ATPases using an oligo-nucleotide probe derived from the ATP-binding site.J Biol Chem 1988 ; 263 : 15032-40.

[43] Lytton J, MacLennan DH. Molecular cloning ofcDNAs from human kidney coding for two alternati-vely spliced products of the cardiac Ca2+-ATPasegene. J Biol Chem 1988 ; 263 : 15024-31.

[44] Gelebart P, Martin V, Enouf J, Papp B. Identification ofa new SERCA2 splice variant regulated during mono-cytic differentiation. Biochem Biophys Res Commun2003 ; 303 : 676-84.

[45] Prasad V, Okunade GW, Miller ML, Shull GE. Phe-notypes of SERCA and PMCA knockout mice. Bio-chem Biophys Res Commun 2004 ; 322 : 1192-203.

[46] Bobe R, Bredoux R, Corvazier E, Andersen JP, Clau-sen JD, Dode L et al. Identification, expression, func-tion, and localization of a novel (sixth) isoform of thehuman sarco/endoplasmic reticulum Ca2+ATPase 3gene. J Biol Chem 2004 ; 279 : 24297-306.

[47] Bobe R, Lacabaratz-Porret C, Bredoux R, Martin V,Ozog A, Launay S et al. Expression of two isoformsof the third sarco/endoplasmic reticulum Ca2+

ATPase (SERCA3) in platelets. Possible recognitionof the SERCA3b isoform by the PL/IM430 monoclo-nal antibody. FEBS Lett 1998 ; 423 : 259-64.

[48] Baba-Aissa F, Raeymaekers L, Wuytack F, Dode L,Casteels R. Distribution and isoform diversity of theorganellar Ca2+ pumps in the brain. Mol Chem Neu-ropathol 1998 ; 33 : 199-208.

[49] Dode L, Wuytack F, Kools PF, Baba-Aissa F, Raey-maekers L, Brike F et al. cDNA cloning, expressionand chromosomal localization of the human sarco/endoplasmic reticulum Ca(2+)-ATPase 3 gene. Bio-chem J 1996 ; 318 : 689-99.

[50] Martin V, Bredoux R, Corvazier E, Van Gorp R,Kovacs T, Gelebart P et al. Three novel sarco/endo-plasmic reticulum Ca2+-ATPase (SERCA) 3 isoforms.Expression, regulation, and function of the membranesof the SERCA3 family. J Biol Chem 2002 ; 277 :24442-52.


171

[51] Mountian I, Manolopoulos VG, De Smedt H, Parys JB,Missiaen L, Wuytack F. Expression patterns of sarco/endoplasmic reticulum Ca(2+)-ATPase and inositol1,4,5-trisphosphate receptor isoforms in vascular endo-thelial cells. Cell Calcium 1999 ; 25 : 371-80.

[52] Poch E, Leach S, Snape S, Cacic T, MacLennan DH,Lytton J. Functional characterization of alternativelyspliced human SERCA3 transcripts. Am J Physiol1998 ; 275 : C1449-58.

[53] Wuytack F, Dode L, Baba-Aissa F, Raeymaekers L.The SERCA3-type of organellar Ca2+ pumps. BiosciRep 1995 ; 15 : 299-306.

[54] Lytton J, Westlin M, Burk SE, Shull GE, MacLen-nan DH. Functional comparisons between isoformsof the sarcoplasmic or endoplasmic reticulum familyof calcium pumps. J Biol Chem 1992 ; 267 : 14483-9.

[55] Dode L, Vilsen B, Van Baelen K, Wuytack F, Clau-sen JD, Andersen JP. Dissection of the functional dif-ferences between sarco(endo)plasmic reticulum Ca2+-ATPase (SERCA) 1 and 3 isoforms by steady-stateand transient kinetic analyses. J Biol Chem 2002 ;277 : 45579-91.

[56] Dode L, Andersen JP, Leslie N, Dhitavat J, Vilsen B,Hovnanian A. Dissection of the functional differencesbetween sarco(endo)plasmic reticulum Ca2+-ATPase(SERCA) 1 and 2 isoforms and characterization ofDarier disease (SERCA2) mutants by steady-stateand transient kinetic analyses. J Biol Chem 2003 ;278 : 47877-89.

[57] Papp B, Enyedi A, Kovács T, Sarkadi B, Wuytack F,Thastrup O et al. Demonstration of two forms ofcalcium pumps by thapsigargin inhibition and radio-immunoblotting in platelet membrane vesicles. J BiolChem 1991 ; 266 : 14593-6.

[58] Papp B, Enyedi A, Pászty K, Kovács T, Sarkadi B, Gar-dos G et al. Simultaneous presence of two distinctendoplasmic-reticulum-type calcium-pump isoforms inhuman cells. Characterization by radio-immunoblottingand inhibition by 2,5-di-(t-butyl)-1,4-benzohydroquinone.Biochem J 1992 ; 288 : 297-302.

[59] Bokkala S, el-Daher SS, Kakkar VV, Wuytack F,Authi KS. Localization and identification of Ca2+-ATPases in highly purified human platelet plasma andintracellular membranes. Evidence that the monoclo-nal antibody PL/IM 430 recognizes the SERCA 3Ca2+ATPase in human platelets. Biochem J 1995 ;306 : 837-42.

[60] Kovács T, Corvazier E, Papp B, Magnier C, Bredoux R,Enyedi A et al. Controlled proteolysis of Ca(2+)-ATPases in human platelet and non-muscle cell mem-brane vesicles. Evidence for a multi-sarco/endoplas-mic reticulum Ca(2+)-ATPase system. J Biol Chem1994 ; 269 : 6177-84.

[61] Kovács T, Felföldi F, Papp B, Paszty K, Bredoux R,Enyedi A et al. All three splice variants of the humansarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase 3 gene aretranslated to proteins: a study of their co-expression inplatelets and lymphoid cells. Biochem J 2001 ; 358 :559-68.

[62] Diehn M, Alizadeh AA, Rando OJ, Liu CL, Stanku-nas K, Botstein D et al. Genomic expression programs

and the integration of the CD28 costimulatory signalin T cell activation. Proc Natl Acad Sci USA 2002 ;99 : 11796-801.

[63] Crabtree GR. Calcium, calcineurin, and the controlof transcription. J Biol Chem 2001 ; 276 : 2313-6.

[64] Lewis RS. Calcium signaling mechanisms in T lym-phocytes. Annu Rev Immunol 2001 ; 19 : 497-521.

[65] Ruland J, Mak TW. Transducing signals from antigenreceptors to nuclear factor kappaB. Immunol Rev2003 ; 193 : 93-100.

[66] Launay S, Bobe R, Lacabaratz-Porret C, Bredoux R,Kovacs T, Enouf J et al. Modulation of endoplasmicreticulum calcium pump expression during T lympho-cyte activation. J Biol Chem 1997 ; 272 : 10746-50.

[67] Clementi E, Martino G, Grimaldi LM, Brambilla E,Meldolesi J. Intracellular Ca2+ stores of T lymphocy-tes: changes induced by in vitro and in vivo activation.Eur J Immunol 1994 ; 24 : 1365-71.

[68] Chomienne C, Fenaux P, Degos L. Retinoid differen-tiation therapy in promyelocytic leukemia. Faseb J1996 ; 10 : 1025-30.

[69] Degos L, Dombret H, Chomienne C, Daniel MT,Miclea JM, Chastang C et al. All-trans-retinoic acidas a differentiating agent in the treatment of acutepromyelocytic leukemia. Blood 1995 ; 85 : 2643-53.

[70] Fenaux P, Chomienne C, Degos L. Treatment of acutepromyelocytic leukaemia. Best Pract Res Clin Haematol2001 ; 14 : 153-74.

[71] Launay S, Gianni M, Kovács T, Bredoux R, Bruel A,Gélébart P et al. Lineage-specific modulation of cal-cium pump expression during myeloid differentiation.Blood 1999 ; 93 : 4395-405.

[72] Lacabaratz-Porret C, Launay S, Corvazier E, Bre-doux R, Papp B, Enouf J. Biogenesis of endoplasmicreticulum proteins involved in Ca2+ signalling duringmegakaryocytic differentiation: an in vitro study. Bio-chem J 2000 ; 350 : 723-34.

[73] Enyedi A, Sarkadi B, Földes-Papp Z, Monostory S,Gardos G. Demonstration of two distinct calciumpumps in human platelet membrane vesicles. J BiolChem 1986 ; 261 : 9558-63.

[74] Brouland JP, Gélébart P, Kovács T, Enouf J, Gross-mann J, Papp B. The Loss of Sarco/EndoplasmicReticulum Calcium Transport ATPase 3 ExpressionIs an Early Event during the Multistep Process ofColon Carcinogenesis. Am J Pathol 2005 ; 167 : 233-42.

[75] Gélébart P, Kovács T, Brouland JP, van Gorp R,Grossmann J, Rivard N et al. Expression of endo-membrane calcium pumps in colon and gastric cancercells. Induction of SERCA3 expression during diffe-rentiation. J Biol Chem 2002 ; 277 : 26310-20.

[76] Papp B, Brouland JP, Gélébart P, Kovács T, Cho-mienne C. Endoplasmic reticulum calcium transportATPase expression during differentiation of coloncancer and leukaemia cells. Biochem Biophys ResCommun 2004 ; 322 : 1223-36.

[77] Calonghi N, Cappadone C, Pagnotta E, Boga C, Ber-tucci C, Fiori J et al. Histone deacetylase 1: a targetof 9-hydroxystearic acid in the inhibition of cell

Jean-Philippe Brouland et al. A n n P a t h o l 2 0 0 6 ; 2 6 : 1 5 9 - 7 2

172

growth in human colon cancer. J Lipid Res 2005 ; 46 :1596-603.

[78] Hinnebusch BF, Meng S, Wu JT, Archer SY,Hodin RA. The effects of short-chain fatty acids onhuman colon cancer cell phenotype are associated withhistone hyperacetylation. J Nutr 2002 ; 132 : 1012-7.

[79] Kountouras J, Boura P, Lygidakis NJ. New conceptsof molecular biology for colon carcinogenesis. Hepa-togastroenterology 2000 ; 47 : 1291-7.

[80] Takami K, Yana I, Kurahashi H, Nishisho I. Multistepcarcinogenesis in colorectal cancers. Southeast AsianJ Trop Med Public Health 1995 ; 26 Suppl 1 : 190-6.

[81] Aaltonen LA. The multistep process of colon carcino-genesis. Cytokines Mol Ther 1996 ; 2 : 111-4.

[82] Lindqvist SM, Sharp P, Johnson IT, Satoh Y,Williams MR. Acetylcholine-induced calcium signa-ling along the rat colonic crypt axis. Gastroenterology1998 ; 115 : 1131-43.

[83] Vanoverberghe K, Vanden Abeele F, Mariot P,Lepage G, Roudbaraki M, Bonnal JL et al. Ca homeo-stasis and apoptotic resistance of neuroendocrine-differentiated prostate cancer cells. Cell Death Differ2004 ; 11 : 321-30.

[84] Pacifico F, Ulianich L, De Micheli S, Treglia S, Leo-nardi A, Vito P et al. The expression of the sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPases in thyroid andits down-regulation following neoplastic transforma-tion. J Mol Endocrinol 2003 ; 30 : 399-409.

[85] Vachon PH, Beaulieu JF. Transient mosaic patternsof morphological and functional differentiation in theCaco-2 cell line. Gastroenterology 1992 ; 103 : 414-23.

[86] Frazin G, Zamboni G, Scarpa A, Dina R, Iannucci A,Novelli P. Hyperplastic (metaplastic) polyps of thecolon. A histologic and histochemical study. Am JSurg Pathol 1984 ; 8 : 687-98.

[87] Hayashi T, Yatani R, Apostol J, Stemmermann GN.Pathogenesis of hyperplastic polyps of the colon: ahypothesis based on ultrastructure and in vitro cellkinetics. Gastroenterology 1974 ; 66 : 347-56.

[88] Goldman H, Ming S, Hickock DF. Nature and signi-ficance of hyperplastic polyps of the human colon.Arch Pathol 1970 ; 89 : 349-54.

[89] Tateyama H, Li W, Takahashi E, Miura Y, Sugiura H,Eimoto T. Apoptosis index and apoptosis-relatedantigen expression in serrated adenoma of the colo-rectum: the saw-toothed structure may be related toinhibition of apoptosis. Am J Surg Pathol 2002 ; 26 :249-56.

[90] Kikuchi Y, Dinjens WN, Bosman FT. Proliferationand apoptosis in proliferative lesions of the colon andrectum. Virchows Arch 1997 ; 431 : 111-7.

[91] Bright-Thomas RM, Hargest R. APC, beta-Cateninand hTCF-4; an unholy trinity in the genesis of colo-rectal cancer. Eur J Surg Oncol 2003 ; 29 : 107-17.

[92] van de Wetering M, Sancho E, Verweij C, de Lau W,Oving I, Hurlstone A et al. The beta-catenin/TCF-4complex imposes a crypt progenitor phenotype oncolorectal cancer cells. Cell 2002 ; 111 : 241-50.

[93] Chen ZY, Shie J, Tseng C. Up-regulation of gut-enriched kruppel-like factor by interferon-gamma inhuman colon carcinoma cells. FEBS Lett 2000 ;477 : 67-72.

[94] Chen ZY, Rex S, Tseng CC. Kruppel-like factor 4 istransactivated by butyrate in colon cancer cells. JNutr 2004 ; 134 : 792-8.

[95] Falcke M, Li Y, Lechleiter JD, Camacho P. Modelingthe dependence of the period of intracellular Ca2+

waves on SERCA expression. Biophys J 2003 ; 85 :1474-81.

[96] Gilon P, Arredouani A, Gailly P, Gromada J, Hen-quin JC. Uptake and release of Ca2+ by the endoplas-mic reticulum contribute to the oscillations of thecytosolic Ca2+ concentration triggered by Ca2+ influxin the electrically excitable pancreatic B-cell. J BiolChem 1999 ; 274 : 20197-205.

[97] Marhl M, Schuster S, Brumen M, Heinrich R. Mode-ling the interrelations between the calcium oscillationsand ER membrane potential oscillations. BiophysChem 1997 ; 63 : 221-39.

[98] Sneyd J, Tsaneva-Atanasova K, Yule DI, Thomp-son JL, Shuttleworth TJ. Control of calcium oscilla-tions by membrane fluxes. Proc Natl Acad Sci U S A2004 ; 101 : 1392-6.

Documents

Expression des pompes calciques de type SERCA au cours de la différenciation cellulaire et de la tumorigenèse: application à la carcinogenèse colique