Impact of lactic acidosis on the phenotype of human macrophages

Les macrophages associés aux tumeurs (TAM) orchestrent l'inflammation nécessaire à la croissance tumorale (propriétés de type M1) et favorisent les métastases et l'angiogenèse (caractéristiques de type M2). Cependant, la nature des facteurs capables de conférer des propriétés M1 et M2 aux macrophages humains demeure inconnue. L'acide lactique (AL) est un métabolite produit par les cellules tumorales connu pour moduler les fonctions des cellules présentes dans le microenvironnement tumoral. Dans cette étude, nous avons analysé son impact sur la différenciation des monocytes humains. Les résultats montrent que l’AL induit la différentiation des monocytes (cultivées en présence de GM-CSF) en macrophages présentant un phénotype atypique (CD14high CD163high IL-10low IL-12low) et, de manière intéressante, des caractéristiques phénotypiques M1 (production de cytokines inflammatoires) et M2 (production de facteurs de croissance, expression de gènes prototypiques M2). Un profil similaire est obtenu lorsque les monocytes sont cultivés avec des cellules cancéreuses primaires glycolytiques. Ces effets de l'AL sur la polarisation des macrophages nécessitent l'entrée du lactate dans les cellules (via le transporteur MCT-1) et son oxydation en pyruvate et sont médiés par une stabilisation de HIF-1α et une consommation autocrine de M-CSF.Ces résultats (i) identifient l'AL comme un médiateur induisant la génération de macrophages humains présentant des caractéristiques M2 et des propriétés inflammatoires et (ii) renforcent l'intérêt de l’utilisation des inhibiteurs de la glycolyse aérobie pour moduler les fonctions des TAM.In established tumors, tumor-associated macrophages (TAM) orchestrate unresolving cancer-related inflammation (M1-related properties) and favor tumor development, metastasis and angiogenesis (M2-like properties). However, to date, the nature of the polarization factor(s) able to confer M1 and M2 functional properties to human macrophages remains unknown.Lactic acid (LA), a metabolite produced at high levels in most established tumors, can impact the phenotype and functions of cells present in the tumor microenvironment. In this study, we analyzed the impact of LA on the human monocyte differentiation. Results showed that LA skews monocytes (differentiated in the presence of GM-CSF) into macrophages (GM+LA-Mφ) exhibiting an atypical CD14high CD163high IL-10low IL-12low phenotype. Interestingly they harbor M1 and M2 phenotypic features, as assessed the production of a wide variety of inflammatory and growth factors and the expression of prototypic M2-like genes. A similar profile is induced by culturing monocytes with glycolytic human primary cancer cells. These effects of LA on macrophage polarization require the entry of lactate into the cells (via the monocarboxylate transporter 1) and its oxidation into pyruvate and are mediated via HIF-1α stabilization and autocrine M-CSF consumption by differentiating cells. These results identify tumor-derived LA as a missing link reconciling the M2-like features of TAM with their inflammatory properties. They also reinforce the interest of aerobic glycolysis inhibitors to modulate the functions of TAM