Mechanotransduction of glioblastoma stem cells in a new 3D matrix for cell culture

Les cellules souches de glioblastomes (GSC) sont sensibles aux propriétés mécaniques de leur microenvironnement et utilisent la rigidité pour favoriser leur invasion.Dans ce contexte, nous avons développé une matrice 3D fibrillaire artificielle permettant de récapituler in vitro les comportements migratoires observés in vivo. Cette matrice étant hautement plastique, nous avons pu moduler la rigidité, la chimie de surface ou encore l'alignement des fibres.Dans un premier temps nous avons modifié leur chimie de surface grâce à l’ajout de protéines de la matrice extracellulaire (MEC) puis déposé des neurosphères (NS) de GSC sur ce tissu artificiel. L’ajout de laminine nous a permis d’observer le passage d’un comportement migratoire collectif à individuel.Dans un deuxième temps nous avons modulé la rigidité des fibres. Après cinq jours de migration des GSC dans différentes conditions de rigidités, nous avons constaté une augmentation de la vitesse de migration à la rigidité intermédiaire de 166kPa par rapport à la condition plus souple de 3,2 kPa et à la condition plus rigides de 1260kPa. Cette capacité migratoire maximale dans nos conditions est associée à des changements de morphologie des GSC, à une augmentation de l'expression des protéines associée à la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) et à une modification de la régulation des protéines des adhérences focales.La surexpression de Mannoside acetyl glucosaminyltransférase 5 (MGAT5) est associée aux tumeurs malignes et est impliquée dans la formation de regroupement de protéines membranaires grâce à la formation d’un treillis. Elle favorise également la maturation des adhérences focales, la migration cellulaire, l'invasion et l’EMT, entraînant ainsi des avantages fonctionnels pour les cellules tumorales. Au vu des résultats précédents sur l'expression des protéines EMT et des modifications de la régulation des protéines des adhérences focales, nous avons généré des GSC n’exprimant plus la MGAT5 grâce à la technique CRISPR Cas9 et les avons placées en NS sur les matrices 3D présentant différentes rigidité. Nous avons alors observé une diminution de la vitesse de migration à 166kPa par rapport aux GSC contrôles, associée à une diminution de l'EMT et de la maturation des adhérences focales. Par conséquent, cette étude démontre l'implication de la glycosylation et plus particulièrement de la glycosylation médiée par la MGAT5 sur la mécanotransduction des GSC.Glioblastoma stem cells (CSC) have been reported to be sensitive to the mechanical properties of the surrounding tissue/microenvironment and to use the microenvironment stiffness to enhance invasion.In this context, we developed a 3D artificial fibrillary tissue which can allow in vitro recapitulation of the migration behavior observed in vivo. This 3D matrix is highly plastic which allows for modulation of stiffness, surface chemistry and fibers alignment.On the first hand, we functionalized the fibers with extracellular matrix proteins and then we plated GSCs neurospheres (NS) on the developed 3D artificial tissue. The addition of laminin modulates the migration behaviour from single cell to collective mode.On the second hand we have modified stiffness of the fibers. After five days of GSCs NS migration on 3D electrospun fibers of different stiffnesses, we have seen an increase in migration velocity for an intermediate stiffness of 166kPa in comparison with our softest 3.2 kPa and stiffest stiffnesses (1260 kPa). This maximum migration rate is associated with changes in cell shape, increase of EMT proteins expressions and modifications of focal adhesion proteins regulation.Mannoside acetyl glucosaminyltransferase 5 (MGAT5) overexpression is associated with malignant tumors and it is implicated in the clustering of membrane proteins through lattice formation, focal adhesions, cell migration, invasion, and epithelial-to-mesenchymal transition (EMT), resulting in functional advantages for tumor cells.In light of previous results about of EMT proteins expressions and modifications of focal adhesion proteins regulation, we generated MGAT5 CRISPR Cas9 GSCs and placed it on 3D matrix with different stiffnesses. We observe a decrease in migration velocity at the intermediate stiffness in comparison with GSCs WT associated with a decrease in focal adhesion maturation and EMT. This study demonstrates the implication of glycosylation and more particularly MGAT5-mediated glycosylation on GSCs mechanotransduction