INTRODUCTION
L’ibuprofène appartient au groupe des anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) utilisés pour traiter divers processus inflammatoires, la douleur ou la fièvre. Le mécanisme qui sous-tend les effets de l’ibuprofène provient de l’inhibition de l’activité de la cyclo-oxygénase (COX), qui est nécessaire à la synthèse des prostaglandines (PG).1 Les PG sont produites à partir de l’acide arachidonique dérivé de la membrane plasmique et la production locale de PG a des effets semblables à ceux des hormones. Deux isoformes de COX sont exprimées dans les tissus humains : l’isoforme COX-1 exprimée de manière constitutive existe dans la plupart des tissus, tandis que l’isoforme COX-2 est fortement induite pendant la réponse inflammatoire, y compris dans les conditions pathologiques d’inflammation chronique et de cancer du côlon2. Parmi les différents produits dérivés de la COX-2, les niveaux les plus élevés de PGE2 sont observés dans les tumeurs et affectent divers processus, notamment la prolifération cellulaire et l’apoptose.3 Dans la physiologie normale, la PGE2 joue un rôle dans le maintien de la muqueuse gastro-intestinale en régulant des processus tels que la sécrétion de mucus et la dilatation des vaisseaux sanguins.4 Ainsi, un traitement prolongé par AINS peut entraîner des effets secondaires, notamment des saignements intestinaux. La plupart des AINS, y compris l’ibuprofène, inhibent les deux isoformes de la COX.
L’utilisation prophylactique d’AINS a été documentée pour réduire le risque de décès par cancer colorectal.5-9 Par exemple, une dose quotidienne de 300 mg d’aspirine sur une période de 10 ans a révélé un effet protecteur statistiquement significatif.7,10,11 Une réduction similaire du risque a été rapportée avec une dose quotidienne d’ibuprofène de 200 mg8,11-19 pour différents types de tumeurs : 51 % de réduction du risque pour le cancer du côlon, 72 % pour le cancer du sein, 62 % pour le cancer de la prostate et 59 % pour le cancer du poumon.19
COMMENT L’IBUPROFÈNE PRÉVIENT-IL LE CANCER ?
Des preuves accumulées ont révélé que l’inflammation favorise la tumorigenèse,20,21 en particulier lorsque le tissu est dans des conditions inflammatoires chroniques. Dans le microenvironnement tumoral, les cellules inflammatoires échangent des signaux avec les cellules tumorales. Les cellules stromales sécrètent des facteurs de survie pour les cellules tumorales, tandis que ces dernières produisent des cytokines, qui déclenchent le remodelage protéolytique de la matrice extracellulaire par les cellules stromales, ou la formation de nouveaux vaisseaux sanguins.20,22 L’ibuprofène inhibe l’activité COX et la génération subséquente de PG pro-inflammatoires ; on pense que cette action est à la base de l’effet chimiopréventif de l’ibuprofène. La PGE2, par exemple, active les récepteurs PGE2 couplés aux protéines G qui stimulent diverses voies de signalisation impliquées dans la prolifération et la survie des cellules.23,24
Dans cet article, les auteurs passent en revue d’autres mécanismes d’action indépendants de l’inhibition de la COX-2 dans le but de faire prendre conscience que les effets cliniques de l’ibuprofène peuvent être médiés par plusieurs processus cellulaires. Les preuves présentées ont été extraites du moteur de recherche PubMed en utilisant « ibuprofène ET cancer » comme terme de recherche. Les études rapportant des effets indépendants de la COX, y compris celles menées dans le laboratoire des auteurs, ont été sélectionnées pour être examinées.
MÉCANISMES ADDITIONNELS PAR LESQUELS L’IBUPROFÈNE INHIBE LES CELLULES TUMORALES
En 2015, Matos et Jordan25 ont examiné le traitement des cellules cancéreuses avec l’ibuprofène. Les cellules colorectales HCT-116 n’expriment pas la COX-2, mais le traitement avec 2 mMol/L d’ibuprofène a produit des effets proapoptotiques.26 L’ibuprofène à une faible concentration de 100 µMol a ensuite été identifié comme un ligand direct et indépendant de la COX du récepteur gamma activé par les proliférateurs de peroxysomes (PPARγ)27, et il a été démontré qu’il stimulait son activité nucléaire dans des modèles de rat de formation de cancer du côlon28. Ainsi, l’action proapoptotique observée pour l’ibuprofène peut en partie résulter de l’activation du PPARγ, qui conduit à la régulation négative du facteur de transcription antiapoptotique NFκB.28
Une autre réponse cellulaire indépendante de la COX après un traitement à l’ibuprofène a été signalée comme impliquant le P75NTR, un membre de la superfamille des récepteurs du TNF. Le traitement de cellules cancéreuses avec 1 mMol/L d’ibuprofène a entraîné une stabilisation de la stabilité de l’ARNm p75NTR dépendant de la voie de la protéine kinase activée par le mitogène p38, conduisant à une augmentation des niveaux d’expression29 et à l’induction de l’apoptose et de la suppression de la croissance.30
Une action similaire de promotion de l’apoptose a été rapportée dans les cellules HCT116, lorsqu’il a été constaté qu’un traitement à l’ibuprofène (1,5 mM pendant 24 heures) sensibilisait ces cellules contre le ligand inducteur d’apoptose lié au TNF.31 Le mécanisme sous-jacent impliquait l’expression du récepteur membranaire du ligand induisant l’apoptose lié au TNF : le récepteur de mort 5, un autre membre de la superfamille des récepteurs du TNF.
On a également signalé que le traitement à l’ibuprofène (1 mMol/L pendant 24 heures) réduisait de manière significative les niveaux nucléaires de β-caténine dans les cellules tumorales colorectales SW480 et DLD-1. De même, l’expression de l’une de ses cibles transcriptionnelles, le gène pro-prolifératif de la cycline D1, a été supprimée.32 Bien que le mécanisme sous-jacent reste à déterminer, cet effet de l’ibuprofène semble présenter un intérêt particulier pour la prévention du cancer colorectal, car une signalisation excessive de la β-caténine peut entraîner une stimulation inappropriée de la croissance des cellules souches de la muqueuse du côlon.33
Concurremment à l’effet sur la signalisation de la β-caténine, l’ibuprofène a également interféré directement avec la voie NFκB. Un effet rapide du traitement à l’ibuprofène observé dans les cellules est la phosphorylation inhibitrice de GSK-3β à la sérine 9.32 On a constaté que cette modification régulait négativement la signalisation du NFκB, à une étape en aval de la dégradation de sa protéine inhibitrice IkBα, et supprimait l’expression des gènes cibles anti-apoptotiques du NFκB, tels que BCL2 et BIRC5.
D’autres exemples pour les effets indépendants de la COX de 100 µMol d’ibuprofène incluent l’inhibition de l’expression de l’intégrine dans les neutrophiles34 ou la libération médiée par la caspase de cytokines pro-inflammatoires dans les cellules HCT-116 et HeLa35.
IBUPROFEN, ALTERNATIE SPLICING, ET CANCER
Les cellules cancéreuses diffèrent dans leur programme d’expression génétique de leurs cellules normales différenciées correspondantes. Outre la régulation transcriptionnelle au niveau des promoteurs de gènes, les 15 dernières années ont clairement révélé que l’épissage alternatif sert de mécanisme important pour la régulation de l’expression des gènes. Par exemple, l’épissage alternatif génère des variantes de transcription qui peuvent soit être non fonctionnelles et rapidement dégradées, soit être traduites en isoformes protéiques ayant des propriétés fonctionnelles différentes, parfois antagonistes, en raison de l’utilisation différentielle de domaines protéiques fonctionnels36,37.
Récemment, l’inhibition de la variante d’épissage alternative RAC1b a été identifiée comme un autre effet indépendant des COX de l’ibuprofène.38 L’inflammation du côlon a été montrée comme l’un des déclencheurs de l’expression accrue de la protéine RAC1b liée aux tumeurs, une variante d’épissage de la petite GTPase RAC1. La protéine RAC1b contient un domaine supplémentaire codé par un exon alternatif de 57 paires de bases (exon 3b), qui confère une activation accrue de la protéine, générant une variante hyperactive capable de stimuler la signalisation du NFκB.39-42 Lorsque des cellules colorectales ont été traitées avec de l’ibuprofène, mais pas avec de l’aspirine ou du flurbiprofène, les niveaux d’ARNm et de protéine de RAC1b ont été nettement réduits in vitro et in vivo.38 Alors que de nombreuses études sur l’effet des AINS sur la viabilité des cellules tumorales ont utilisé des concentrations allant jusqu’à 2 mMol/L,43 l’effet de l’ibuprofène sur l’épissage alternatif de RAC1b a été observé à de faibles doses de 100 µMol. Il est intéressant de noter que l’ibuprofène a davantage inhibé les cellules colorectales HT29 RAC1b-positives que les colonocytes normaux et a également affecté leur croissance sous forme de xénogreffes tumorales sous-cutanées chez la souris. L’effet inhibiteur de l’ibuprofène a pu être corrigé lorsqu’une séquence d’ADNc RAC1b indépendante de l’épissage a été exprimée dans la cellule HT2938. Cela suggère que l’ibuprofène agit directement sur l’événement d’épissage alternatif.
Un autre rapport sur la modulation de l’épissage alternatif a été obtenu lorsque des cellules cancéreuses de la prostate ont reçu un traitement combiné d’ibuprofène et d’épigallocatéchine-3-gallate (EGCG), un composant du thé vert aux propriétés anticarcinogènes qui favorise l’arrêt du cycle cellulaire G0/G1 et l’apoptose. Dans ce cas, l’équilibre entre les variantes d’épissage anti et proapoptotiques de BCL-X et MCL-1 a été déplacé vers les variantes plus courtes et proapoptotiques de BCL-X(S) ou MCL-1(S).44 Bien que le mécanisme n’ait pas été entièrement identifié, il implique l’activation de la protéine phosphatase PP1, qui est connue pour déphosphoryler les protéines régulatrices impliquées dans l’épissage du pré-ARNm.
MÉCANISME DE MODULATION DE L’ÉPISSAGE PAR L’IBUPROFÈNE
Lorsque les gènes codant pour les protéines sont exprimés dans les cellules humaines, l’ARN polymérase 2 génère un transcrit primaire, le pré-ARNm, qui contient des exons codants séparés par des séquences introniques. Pendant la transcription, des séquences nucléotidiques conservées autour de chaque jonction exon-intron sont reconnues par le spliceosome, une machinerie macromoléculaire impliquant cinq petites particules de ribonucléoprotéines nucléaires (U1, U2, U4, U5 et U6),45,46 qui élimine ensuite les introns pendant le processus d’épissage de l’ARNm. La fonction du spliceosome est assistée par des éléments amplificateurs ou silencieux d’épissage, de courtes séquences présentes dans les exons ou les introns, qui favorisent ou inhibent la reconnaissance productive d’un exon donné par le spliceosome. Les facteurs d’épissage reconnaissent ces éléments promoteurs ou silencieux d’épissage, qui appartiennent pour la plupart à la famille des protéines riches en sérine et en arginine ou aux ribonucléoprotéines nucléaires hétérogènes. Ils agissent souvent de manière antagoniste, de sorte que la modulation de la liaison fournit un mécanisme qui permet l’inclusion ou le saut d’un exon alternatif et donc la génération de transcriptions variantes. Au total, l’ensemble des facteurs d’épissage exprimés dans une cellule donnée et leurs niveaux d’expression relatifs dans le noyau cellulaire fonctionnent selon un mode combinatoire pour réguler l’épissage alternatif.
Dans le cas de RAC1b, l’épissage alternatif est régulé par un élément enhancer dans l’exon 3b, qui est reconnu par le facteur d’épissage SRSF1, et un élément silencieux adjacent reconnu par SRSF3.47
Dans les cellules colorectales humaines, la disponibilité de SRSF1 dans le noyau est le principal facteur régulant l’inclusion ou le saut de l’exon 3b.48
Un mécanisme par lequel l’ibuprofène affecte effectivement l’épissage alternatif dans les cellules est le statut de phosphorylation de SRSF1. Des expériences de fractionnement cellulaire et d’immunoblot ont révélé que le traitement à l’ibuprofène provoquait une réduction de la phosphorylation de SRSF1 (données non publiées). En revanche, le traitement à l’aspirine n’a pas eu cet effet sur le SRSF1. Cela a montré que l’effet inhibiteur de l’ibuprofène sur l’épissage du RAC1b impliquait une régulation post-traductionnelle de la localisation subcellulaire du SRSF1.48
La principale protéine kinase responsable de la phosphorylation du SRSF1 est la SRPK1, qui se trouve à la fois dans le cytoplasme et dans le noyau cellulaire.49,50 Ce processus est, en partie, contrôlé par la signalisation des récepteurs des facteurs de croissance.51 Comme le montre et le décrit la figure 1, les auteurs ont observé que le traitement à l’ibuprofène induisait la translocation de SRPK1 du noyau vers le cytoplasme, ce qui était corrélé à une réduction des niveaux de phosphorylation de SRSF1 et de la protéine RAC1b, détectés dans les lysats de cellules entières par western blot. Aucun effet de ce type n’a été observé lorsque les cellules ont été traitées avec de l’aspirine dans les mêmes conditions, soulignant l’action indépendante de la COX de l’ibuprofène et la spécificité de son effet sur la modulation des facteurs d’épissage.