Bristol University and United Bristol Healthcare Trust
Henry Welcome Labs for Integrative Neuroscience &Endocrinolog
University of bristol UK
Traduction: Andrée Tixier-Vidal, Dr
Sc., Directeur de Recherche Honoraire au C.N.R.S.
Résumé: La pathogénèse
de la majorité des adénomes hypophysaires n'est toujours
pas comprise, de même que le caractère en général
bénin de ces tumeurs. La compréhension de l'activité
" trophique "(1) de l'hypophyse normale peut être la clé
de ce problème. En dépit du fait que les variations des
index mitotique et de mort cellulaire programmée, qui sont trop
faibles pour être mesurés, peuvent produire des flux significatifs
des populations cellulaires, les patrons de réponse des cellules
hypophysaires aux stimuli hormonaux sont maintenant progressivement révélés.
"Normalité exubérante"
Les tumeurs hypophysaires affectent plus de 10% d'entre nous au cours
de notre vie. Seule une très petite proportion d'entre elles est
décelée par l'examen clinique, soit par hypopituitarisme,
soit par hypersécrétion, soit par compression des structures
environnantes tel que le chiasma optique. En outre, lorsqu'elles sont
présentes, leur comportement est remarquablement bénin :
50% d'entre elles ne dépassent pas le diamètre de 1cm et,
dans leur majorité, les plus volumineuses croissent très
lentement ou pas du tout. Une proportion significative des microprolactinomes
disparaît spontanément. Les macroprolactinomes régressent
quelque fois spontanément et ne montrent aucun signe de retour,
même après l'arrêt d'un traitement à long terme
avec un agoniste dopaminergique. Certains adénomes corticotropes
ont la capacité bizarre de présenter des cycles répétés
de sécrétion normale et anormale. De nombreux adénomes
hypophysaires retiennent la capacité de répondre à
des signaux hormonaux physiologiques et l'extension métastatique
est très rare. La recherche de l'implication dans la formation
des adénomes d'oncogènes classiques ou de gènes suppresseurs
de tumeur a été presque entièrement infructueuse
et, bien que l'on attribue aux tumeurs hypophysaires les propriétés
de "vraies" tumeurs, telles que aneuploïdie et origine
clonale, la signification maligne de ces critères est, dans l'ensemble,
assez peu convaincante.
La plupart des chercheurs dans ce domaine sont persuadés que les
dysfonctions hypothalamiques sont rarement impliquées dans l'induction
des tumeurs hypophysaires. Cependant la possibilité que le microenvironnement
ait un effet significatif sur le comportement et la propagation de ces
adénomes est de nouveau difficile à rejeter. Etant donné
que les caractéristiques des adénomes hypophysaires consistent
en une " normalité exubérante " plutôt que
dans une malignité bénigne, le contrôle des mitoses
et des apoptoses dans l'hypophyse normale en réponse à des
signaux hormonaux est de nouveau l'objet d'examens rigoureux.
Comment l'hypophyse normale contrôle-t-elle les populations respectives
des différents types cellulaires qu'elle contient ? Pendant des
années on a estimé que dans des conditions constantes aucun
événement " trophique " n'intervient dans l'hypophyse
adulte. On admettait que la stimulation hormonale, par exemple la surrénalectomie
bilatérale, induisait la division des cellules corticotropes afin
d'assurer l'augmentation de la sécrétion de l'ACTH en réponse
aux effets " trophiques " de l'accroissement du CRH provenant
de l'hypothalamus. Effectivement, malgré les limites de l'immunocytochimie
quantitative, des changements dramatiques des proportions des cellules
corticotropes sont incontestablement observés dans ces conditions.
De plus, un examen attentif et soutenu permettait de capter occasionellement
des cellules corticotropes en voie de division et l'infusion de doses
élevées de CRH, pour une durée prolongée,
était accompagnée d'une augmentation des divisions cellulaires
dans l'hypophyse. Cependant dans ces expériences le nombre des
cellules immunocytochimiquement identifiables en division est trop faible
pour expliquer le changement rapide de la proportion de cette population
cellulaire. De nouvelles données sont actuellement recueillies
qui, bien qu'encore incomplètes, forment progressivement un ensemble
cohérent.
Cellules oligopotentes
Un à deux pour cent des cellules hypophysaires sont des cellules
oligopotentes qui ont une activité mitotique continue à
un taux sensiblement constant qui décroît avec l'âge.
Le renouvellement de ces cellules présente des variations diurnes
subtiles et est temporellement inhibé par des niveaux pharmacologiques
de glucocorticoïdes. L'activité mitotique de base due à
ce pool de cellules souches oligopotentes est semble-t-il suffisante pour
assurer le renouvellement complet des cellules hypophysaires toute les
5 semaines environ, en admettant qu'elles survivent toutes. En fait, en
absence de changement de l'environnement physiologique ou psychologique
(stress) la plupart d'entre elles ne survivent pas. Celles d'entre elles,
en petit nombre, qui échappent à l'apoptose persistent en
tant que cellules progénitrices, exprimant des récepteurs
mais pas d'hormone hypophysaire (cellules "nulles"). Ces cellules
progénitrices sont capables d'effectuer plusieurs cycles de divisions
si, et seulement si, les conditions endocrines changent. Les changements
hormonaux soudains plutôt que persistants semblent la clé
de l'induction de cette activité "trophique ".
----------------------
..."l'activité mitotique limitée des cellules
filles des cellules souches oligopotentes est inhibée "...
----------------------
Il apparaît alors que l'activité mitotique
limitée des cellules filles des cellules souches oligopotentes
est inhibée toniquement par la corticostérone et la testostérone,
et stimulée par les estrogènes et les hormones thyroïdiennes.
Une réduction soudaine de la testostérone induit une onde
auto-limitée de mitoses, donnant naissance à des cellules
filles "nulles". Il en est de même après castration
. Le retrait simultané de la corticostérone et de la testostérone
produit une onde d'augmentation de l'activité mitotique qui n'est
pas supérieure à celle induite par une seule de ces hormones.
Il semble donc qu'une seule et même population cellulaire répond
à chacune de ces hormones. Cependant, si cette activité
mitotique frénétique mais auto-limitée donne naissance
à des cellules "nulles", comment expliquer que le nombre
de cellules immunopositives change rapidement ? Ce ne sont certainement
pas les cellules nouvellement formées qui se différencient.
Il apparaît plutôt que des cellules "nulles",formées
2 à 3 semaines plus tôt, sont indépendamment stimulées
sous l'action du même changement hormonal et se différencient
simultanément en cellule sécrétrices d'hormone. La
division de cellules différenciées pré-existantes
n'intervient que pour moins de 5% dans l'accroissement consécutif
au changement hormonal, et donc loin de la part du lion représentée
par les nouvelles cellules immunopositives apparues en réponse
au changement hormonal.
Cependant, les plus dramatiques changements physiologiques de la structure
et la fonction de l'hypophyse interviennent pendant la gestation et malgré
l'importance de cette question, on ne comprend pas encore bien comment
les changements considérables, dans les proportions relatives des
cellules à prolactine et des cellules à hormone de croissance,
sont établis puis régressent après la mise bas. Il
en est de même pour l'exposition continue aux estrogènes,
qui, outre des changements aigus, peuvent exercer des effets plus subtils
mais persistants pendant des semaines et des mois.
Tenant compte de l'ensemble de ces données, on peut suggérer
que des systèmes spécifiques co-régulateurs reliant
la machinerie moléculaire de la mitose avec celle de l'apoptose
pourraient être impliqués dans l'induction des tumeurs hypophysaires
et que l'épiphanie dans notre compréhension des adénomes
hypophysaires est encore à venir.
----------------------
(1) : ceci est la traduction littérale du mot anglais " trophic
" qui est pris ici dans un sens général, couvrant à
la fois deux aspects morphologiques de la stimulation hormonale, hypertrophie
et hyperplasie (augmentation du volume et du nombre des cellules hormonales).
******************
Commentaires de A.Tixier-Vidal ajouté à
la version française:
L'hypothèse de l'existence de cellules souches dans l'antéhypophyse
a été suggérée de longue date au vu de la
présence dans le tissu adénohypohysaire d'une proportion
plus ou moins importante de cellules morphologiquement "indifférenciées
", c'est-à-dire dépourvues d'affinité tinctoriale
ou histochimique. "Il n'est pas possible de dire si ces cellules
sont équivalentes et fonctionnellement indéterminées
ou si parmi elles existent des contingents dont l'aiguillage vers un type
donné est déjà réalisé, quoique inapparent
". (J.Racadot, 1963, in " Cytologie de l'Adénohypophyse
", colloque du CNRS). La réponse à ces questions pertinentes
de Jean Racadot n'a pu être abordée expérimentalement
que presque quarante ans plus tard, grâce au progrès des
connaissances sur l'existence et les propriétés des cellules
souches dans de nombreux tissus, ainsi que grâce aux progrès
des techniques de biologie cellulaire et de biologie moléculaire.
Dans ce "Briefing" Andy Levy donne une réponse très
positive. Cependant des conclusions plus nuancées sur l'identification
et la fonction des cellules souches dans l'adénohypophyse murine
sont apparues dans la littérature de ces dix dernières années.
Il m'a paru intéressant de résumer brièvement les
trois approches expérimentales mises en œuvre parallèlement
par des groupes distincts.
1-L'analyse morphométrique assistée
par ordinateur permettant de quantifier la prévalence de figures
mitotiques et de figures apoptotiques dans l'antéhypophyse du rat
en fonction des conditions hormonales.
Cette approche a été initiée en 1998 par L.A. Nolan
dans le groupe de A. Levy à Bristol pour l'hypophyse de rats surrénalectomisés
et traités à la dexamethasone. Elle a le mérite de
respecter l'intégrité du tissu adénohypophysaire.
Elle a été appliquée depuis cette date a une grande
variété de conditions expérimentales modifiant l'activité
hypophysaire.[Ref.: Nolan, L.A., et al, J. of Neuroendocrinology, 1998,
10, 207-215; pour la suite voir Nolan et al., PubMed]
2-La mise en œuvre de techniques de clonage cellulaire
(dilutions à basse ou très basse densité) sur des
cellules normales dissociées à partir d'antéhypophyses
de souris adultes femelles.
Cette approche a mis en évidence une population cellulaire douée
d'activité clonogénique (Pituitary Colony Forming Cells,
PCFCs) qui représente O,2% de la population cellulaire totale.
Les PCFCs possèdent, comme les cellules folliculo-stellaires la
propriété de capture du dipeptide fluorescent AMPCA, ce
qui permet de les enrichir par FACS. Elles expriment un antigène
de surface des cellules souches (Sca-1). Elles seraient progénitrices
de la lignée GH-PRL. [Ref.: Lepore, D.A. et al. , Exp. Cell Res.,
2005, 308, 166-176 ; Stem Cells, 2006, 24, 2382-90 ; Stem Cells, 2007,
25, 1730-6.]
3- La mise en oeuvre de techniques spécifiques
d'isolement et de caractérisation de cellules souches établies
précédemment pour une variété de tissus ,
notamment le tissus hématopoïétique.
Cette approche a permis l'isolement par FACS, au sein de la population
totale de cellules dissociées d'hypophyse de souris adulte, d'une
sous-population excluant le colorant vital Hoescht 33342. Cette "side
population" (SD) représente 1,7% de la population totale.
Ces cellules sont de tailles petite à moyenne, peu "granulaires".
Elles expriment plusieurs gènes associés au phénotype
des cellules souches ou progénétrices dans d'autres tissus
(antigène Sca-1, nestin, molécules des voies de signalisation
Notch, Wnt, Shh), ainsi que des facteurs de transcription de la différentiation
précoce des cellules hypophysaires . Elles n'expriment aucun des
ARNm d'hormones antéhypophysaires mais contiennent une petite proportion
de cellules folliculo-stellaires (AMPCA+).
Leur activité clonogénique est appréciée par
la technique de culture en suspension de microsphères ; environ
0,02% des cellules antéhypophysaires possédent la capacité
d'expansion clonale. Cependant le caractère pluripotent ou oligopent
de ces cellules n'est pas encore démontré. Les auteurs n'excluent
pas l'hypothèse que les cellules SD proviennent de la dédifférentiation
de cellules glandulaires, ce qui impliquerait une transdifférenciation
(et le retour à l'hypothèse ancienne du cycle des cellules
hypophysaires autrefois émise par Romeis, 1940, ??) [.Ref.: Chen,
J. et al., Endocrinology, 2005, 146, 3985-98 ; Krylyshkina, O., et al.,
Endocrinology, 2005, 146, 2376-87.]
Hugo Vankelecom a récemment publié deux revues critiques
sur l'état actuel des connaissance sur les cellules souches hypophysaires:
* "Non-hormonal cell types in the pituitary candidating for stem
cells" in Seminars in Cell & Developmental Biology, 2007, 18,
559-570.
* "Stem cells in the postnatal pituitary" Neuroendocrinology,
2007, 95, 110-130.
L'auteur conclut qu'aucun des types cellulaires candidats au rôle
de cellules souche proposés jusqu'ici ne remplit tous les caractères
essentiels de cellule souche…
