Tissue factor the common denominator of coagulopathy, inflammation and angiogenesis in cancer: implications for dormancy, disease progression & therapy

During this thesis project we uncovered a new and reciprocal link between genetic progression of glioblastoma multiforme (GBM) and activation of coagulation system effectors, notably the tissue factor (TF) pathway. GBM is a highly aggressive (grade IV) astrocytic primary brain tumor affecting both adults and children. Florid angiogenesis, intravascular and systemic thrombosis, pseudopalisading necrosis surrounding occluded vessels and cellular invasion are cellular hallmarks of this disease, in which epidermal growth factor receptor (EGFR) and its mutant (EGFRvIII) play a prominent oncogenic role. We have observed a close parallel between the expression levels of EGFR (Classical subtype of GBM) and TF, the procoagulant receptor for clotting factor VIIa, while analyzing gene expression data of 202 patients represented in The Cancer Genome Atlas (TCGA). This link was further substantiated through our analyses of EGFRvIII expressing human GBM cell lines that revealed that oncogenic EGFRvIII upregulates the expression of TF, coagulation factor VII (FVII) and protease activated receptors 1 and 2 (PAR-1/2). Moreover, we observed that signals generated by the TF/VIIa complex cooperated with EGFRvIII to regulate angiogenic factors (VEGF, IL8). Interestingly, experiments performed in vivo suggest that GBM xenograft aggressiveness can be diminished with the use of either an anticoagulant or anti-signaling antibodies, targeting the corresponding TF functions which suggests that both components of TF activity (coagulation and signaling) are important in tumor progression. Moreover, selective targeting of the host (mouse) TF reveals its independent, albeit modest, role in glioma tumorigenesis. Lastly, we observed that amidst TF-induced procoagulant, inflammatory and angiogenic responses in vivo, dormant glioma cells acquire mutational and epigenetic changes that propel their tumorigenic conversion. Thus, coagulation system represents a functionally important element in the GBM microenvironment, a property that could potentially be targeted using traditional and new anticoagulants.Au cours de ce projet de thèse, nous avons découvert un lien nouveau et réciproque entre la progression génétique du glioblastome multiforme (GBM) et l'activation des effecteurs du système de coagulation, notamment la voie du facteur tissulaire (FT). Le GBM est une tumeur cérébrale primaire astrocytaire très agressive (grade IV) touchant les adultes et les enfants. Cette maladie, dans laquelle le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) et son mutant (EGFRvIII) jouent un rôle oncogénique de premier plan, est caractérisée par une forte angiogenèse, une thrombose intravasculaire et systémique, de la nécrose en pseudo-palissades entourant les vaisseaux obstrués, et une forte invasion cellulaire. Nous avons observé un parallèle étroit entre les niveaux d'expression de l'EGFR (GBM de sous-type classique) et le facteur tissulaire (FT), le récepteur pro-coagulant du facteur de coagulation VIIa, dans les bases de données d'expression génique de 202 patients issus du projet de séquençage ‘The Cancer Genome Atlas’ (TCGA). Ce lien a été confirmé par nos analyses de lignées cellulaires humaines de GBM exprimant EGFRvIII, qui ont révélé que l’oncogène EGFRvIII induit une augmentation de l'expression du FT, du facteur de coagulation VII (FVII) et des récepteurs activés par la protéase (PARs ou Protease-activated receptors) 1 et 2 (PAR- 1/2). De plus, nous avons observé que les signaux générés par le complexe FT/ VIIa s’associent avec EGFRvIII pour réguler des facteurs angiogéniques (VEGF, IL8). De manière très intéressante, les expériences réalisées in vivo suggèrent que l’agressivité des xénogreffes de GBM peut être diminuée par l'utilisation, soit d'un anticoagulant (CNTO859), ou soit des anticorps dirigés contre la voie de signalisation du FT (10H10), suggérant que les deux composantes de l'activité du FT (coagulation et signalisation) sont importantes dans la progression tumorale. De plus, le ciblage sélectif du FT de l'hôte (souris) dévoile son rôle indépendant dans la tumorigenèse du gliome. Enfin, nous avons observé que, en parallèle de l’induction de réponses pro-coagulantes, pro-inflammatoires et angiogéniques, les cellules de gliome en dormance in vivo acquièrent des changements mutationnels et épigénétiques qui accélèrent leur conversion tumorigénique. Ainsi, le système de coagulation représente un élément fonctionnel important dans le microenvironnement des GBM, et pourrait être ciblé en utilisant des anticoagulants traditionnels et nouveaux.