Autotaxin promotes cancer cell invasion via the lysophosphatidic acid receptor 4

Abstract

La formation des métastases est une propriété fondamentale des cellules cancéreuses malignes ainsi que cause principale de décès chez les patients atteints de cancer. Des études récent indique que l'invasion tumorale et la formation des métastases peut être initié par la formation des protrusions riches en actine et capables de dégrader la matrice extracellulaire, appeles des invadopodes. Cependant, malgré les recherches importantes sur la biologie des invadopodes, les informations concernant les initiateurs spécifiques de ces structures lors de la progression tumorale demeurent limitées. L'autotaxin (ATX) est une lysophospholipase sécrétée dont les niveaux d'expression corrèlent avec l'agressivité et le potentiel invasif des tumeurs. L'ATX produit l'acide lysophosphatidique (LPA), un phospholipide impliqué dans la progression tumorale qui agit par l'intermédiaire de récepteurs couplés aux protéines G, LPAt-6. Il a été récemment démontré que la surexpression del' ATX et des récepteurs LPAt-3 cause une augmentation de l'invasion tumorale et de la formation de métastases in vivo, cependant, le rôle d'autres récepteurs, soit les LPA4-6, ainsi que les mécanismes exacts par lesquels l'ATX induit la formation de métastases demeurent peu connus. Afin d'étudier l'influence del' ATX sur la production d'invadopodes, nous avons transfecté des cellules de fibrosarcome, les HT-1080, avec des gène codant soit pour l 'ATX ou des ARN m interférant. Ces cellules ont été testées dans des essais de production d'invadopodes utilisant de la matrice fluorescente et des techniques d'immunofluorescence afm de visualiser de façon simultanée la dégradation de la matrice et les composantes caractéristiques de ces structures. Nos résultats indiquent que l 'ATX est impliquée dans la formation et les fonctions des invadopodes. Par l'ajout du LPC ou du LPA, le substrat et le produit de l' ATX, nous avons montré que la production d'invadopodes est dépendante de la production de LPA du LPC. Parmi les récepteurs du LPA, le LPA4 possède l'expression la plus élevée chez les cellules HT-1080. Par le biais de shARNs spécifiques au LPA4 ainsi que d'agonistes et d'inhibiteurs de la voie de l'AMPc, nos résultats indiquent que la voie de signalisationAMPc-EPAC-Rapl, induite par l'activation du LPA4, régule la formation d'invadopodes en aval de l'ATX. De plus, l'inhibition de Racl, un effecteur connu de Rapl et de la formation d'invadopodes, abolit la production d'invadopodes induite par l'activation d' EPAC, suggérant la participation de Racl en aval de EPAC. Enfm, les résultats d'expériences utilisant des shARNs du LPA4 confrrment l'implication de ce récepteur dans l'invasion des cellules in vitro et la formation de métastases.

Abstract: Tumor metastasis is a fundamental property of malignant cancer cells and the major cause of death in cancer patients. Recent studies indicate that tumor cell invasion and metastasis may be initiated by the formation of the actin-rich cell protrusions with ECM degradation activity, invadopodia. However, despite extensive research on the biology of invadopodia, very little is known about their specific inducers during tumor progression. Autotaxin (ATX) is a secreted lysophospholipase whose expression levels within tumors correlates strongly with their aggressiveness and invasiveness. ATX produces lyosophosphatidic acid (LPA), a phospholipid with known tumor promoting functions that acts through the G-protein coupled receptors, LPA[subscript 1-6] . Recently, overexpression of ATX and LPA receptors (LPA[subscript 1-3]) has been linked to increased tumor invasion and metastasis in vivo , however, the role of other LPA receptors (LPA[subscript 4-6]) as well as the exact mechanisms by which ATX induces tumor metastasis remain poorly characterized. In order to determine the involvement of ATX and LPA in invadopodia production, we used the fibrosarcoma HT-1080 cells stably transfected with ATX or shRNA targeting ATX in fluorescent matrix degradation assays. Our results demonstrate that ATX is implicated in the production of invadopodia resulting in an increase in both their formation and function. Using LPC or LPA, the substrate and product of ATX, we further show that invadopodia production is dependent on the production of LPA from LPC. Among the LPA receptors, LPA 4 has the highest expression in HT1080 cells. Using LPA[subscript 4] shRNA as well as agonists and inhibitors of the cAMP pathway, we provide evidence that LPA[subscript 4] signaling through the cAMP-EPAC-Rap1 axis, regulates invadopodia formation downstream of ATX. Furthermore, inhibition of Rac1, a known effector of Rap1 and invadopodia formation, abolished EPAC-induced invadopodia production, suggesting downstream participation of Rac1. Finally, results using LPA[subscript 4] shRNA support the requirement of this receptor for in vitro cell invasion and in vivo metastasis formation. Our results suggest that ATX through LPA[subscript 4] is a strong inducer of invadopodia formation that correlates with the ability of the cells to invade and metastasize. This study also revealed an unexpected signaling pathway for cell invasion involving LPA[subscript 4]-driven cAMP production and subsequent activation of the EPAC-Rap1-Rac1 axis.