Place du modèle de reflux duodéno-oesophagien induit chirurgicalement chez le rat dans la compréhension de la carcinogenèse oesophagienne. Vers l’identification d’outils diagnostiques précoces et thérapeutiques

Incidence of oesophageal adenocarcinoma developed on Barrett oesophagus increases since 30 years and its prognosis remains poor. Gastro esophageal reflux and biliary acid have been incriminated in Barrett oesophagus metaplasia and its degeneration in adenocarcinoma according to the sequence metaplasia/dysplasia/adencrcinoma. During the carcinogenetic sequence, was observed an increase of expression of the mucins MUC1 and MUC4. MUC1 and MUC4 are membrane bound O-glycoprotein implicated in cell recognition and intracellular signaling. The mechanisms of esophageal reflux leading to esophageal adenocarcinoma (EA) remain poorly understood. In a first part we appraised critically an operatively induced chronic reflux rat model.We randomized 108 Sprague-Dawley rats into 2 experimental groups; one was performing esophagoduodenal (ED) anastomosis with or without gastrectomy to induce duodeno-esophageal reflux (DER group; n = 63), and the other involved duodeno-gastro-esophageal reflux (DGER group; n = 45). Control groups included (i) Roux-en-Y esophagojejunal anastomosis, (ii) laparotomy alone, (iii) subtotal gastrectomy to induce duodenogastric reflux (DGR group), and (iv) the same procedure as in the DGER group plus proton pump inhibition (PPI group). The esophagus underwent histologic and molecular analyses.The prevalence of Barrett’s esophagus (BE), dysplasia, and EA in the experimental groups was 41%, 7%, and 11%, respectively. Histologic and molecular analyses in groups DER, DGER, and DGR suggested that BE occurred through de novo intestinal metaplasia and proximal migration of duodenal cells. No distant metastases were identified. The molecular characteristics of both BE and EA were similar to humans. BE was more common, and dysplasia and EA less frequent in the DER groupwhen compared with the DGER group (44% vs 24% [ P = .038] and 7% vs 25% [ P = .012], respectively). Compared with the DGER group, carcinogenic sequence occurred less frequently in the PPI-treated group (P = .019). It was highlighted an overexpression of MUC1 and MUC4 genes, of genes implicated in proliferation, invasion, metastasis, cell adhesion , in PI3K pathways, a diminution of the expression of tumors suppressor genes in metaplasia, adenocarcinoma lesions in the areas most exposed to reflux. Then cell biological properties studies were carried out in vitro in OE33 oesophageal adenocarcinomatous cells. We showed that loss of expression of MUC1 in OE33 cells (i) induced a reduction of their proliferation, migration and invasion in vitro properties , tumor growth in vivo suggesting a major role of MUC1in epithelial tumorigenesis si MUC1 is overexpressed, (ii) is linked with a diminution of the exprssion of nfκb and PI3K and can be correlated with an alteration of the biological properties especially proliferation (iii) is lined with e diminution of expression of TSG101 and MCM6 , potential biomarkers highlighted in the rat model.In conclusion, despite pathophysiologic differences with humans, the rat model of esophagoduodenostomy reproduces accurately histologic and molecular lesions in the carcinogenetic sequence of BE and allowed us to identify novel, tumor-associated proteins that may be potential biomarkers and new therapeutic targets in EA.L’incidence de l’adénocarcinome de l’œsophage augmente depuis 30 ans dans les pays occidentaux et son pronostic est sombre. Le reflux gastro-œsophagien et les acides biliaires ont été incriminés dans l’apparition de la muqueuse de Barrett et sa dégénérescence en adénocarcinome, selon la séquence métaplasie/ dysplasie/ adénocarcinome. Au cours de cette séquence carcinogénétique, a été observée, à partir de tissus humain, une augmentation de l’expression des mucines MUC1 et MUC4. MUC1 et MUC4 sont des O-glycoprotéines membranaires impliquées dans les phénomènes de reconnaissance cellulaire et de signalisation intracellulaire. Les mécanismes du reflux gastro-œsophagien conduisant à l’adénocarcinome de l’œsophage (AO) demeurent mal compris. Tout d’abord, nous avons effectué une approche critique d’un modèle de reflux œsophagien induit chirurgicalement chez le rat. Pour cela, nous avons randomisé 108 rats Sprague-Dawley en deux groupes expérimentaux ; ainsi était réalisée une anastomose oesophagoduodenale avec ou sans gastrectomie afin d’induire respectivement un reflux duodéno-oesophagien (groupe RDO, n=63), et un reflux duodéno-gastro-oesophagien (groupe RDGO ; n=45). Les groupes contrôles comprenaient : (i) la réalisation d’une anastomose oesophago-jéjunale sur anse-en-Y (groupe chirurgical contrôle sans reflux), (ii) une laparotomie blanche, (iii) une gastrectomie subtotale pour induire un reflux duodéno-gastrique (groupe RDG), et enfin (iv) la même procédure que dans le groupe RDGO avec administration d’inhibiteurs de la pompe à protons (groupe IPP). Des analyses histologiques et moléculaires sont réalisées sur l’œsophage. La prévalence de l’œsophage de Barrett (OB) de la dysplasie et de l’AO dans les groupes expérimentaux étaient de 41%, 7% et 11% respectivement. Les analyses histologiques et moléculaires dans les groupes RDO, RDGO et RDG suggèrent que l’OB survient selon le schéma d’une métaplasie intestinale de novo et le migration proximale de cellules duodénales. Aucune métastase à distance n’a été identifiée. Les caractéristiques moléculaires de l’OB identifié chez le rat étaient similaires à celles de l’homme. L’OB était plus fréquent, la dysplasie et l’AO moins fréquent dans le groupe RDO que dans le groupe RDGO(44% vs 24% [ P = 0,038] et 7% vs 25% [ P =0,012], respectivement). Des élements de la séquence carcinogénétique survenait de façon moins fréquente dans le groupe IPP que dans le groupe RDGO [P = .019].Il a été mis en évidence une surexpression des gènes de mucines Muc1 et Muc4, de gènes impliqués dans la prolifération, l’invasion et les métastases, l’adhésion cellulaire et dans la voie PI3K , une diminution de l’expression de gènes suppresseur de tumeur dans les lésions de métaplasie et d’adénocarcinome, dans les zones les plus exposées au reflux.Ensuite, nous avons étudié les propriétés biologiques de cellules issues d’un adénocarcinome de l’œsophage humain et mis en évidence que la perte d’expression de MUC1 dans les cellules OE33 (i) diminue fortement leurs propriétés de prolifération, migration et invasion in vitro et la croissance tumorale in vivo, suggérant un rôle majeur de MUC1 dans la tumorigenèse épithéliale si MUC1 est surexprimée (ii) est corrélée avec une diminution de l’expression de Nfκb et PI3K et peut-être corrélé à l’altération des propriétés biologiques, notemment de prolifération (iii) avec une diminution de l’expression de TSG 101 et Mcm6 potentiels marqueurs mis en évidence dans le modèle murin.En conclusion malgré des différences pathophysiologiques avec l’homme, le modèle de reflux oeso-gastro-duodénal reproduit les lésions histologiques et moléculaires de la séquence carcinogénétique de Barrett et a permis d’identifier des protéines associées à la tumorigenèse et dont l’impact sur les propriétés biologiques des cellules tumorales a été confirmé in vitro et qui pourraient être de potentiels biomarqueurs et cibles thérapeutiques dans l’adénocarcinome de l’œsophage