Les cellules cancéreuses mourantes construisent des échafaudages d'actine à l'intérieur de leur noyau lorsqu'elles s'acidifient pendant la ferroptose

La ferroptose est une forme de mort cellulaire programmée dépendante du fer, provoquée par la peroxydation lipidique et la rupture des membranes. Elle est impliquée dans la biologie des tumeurs, la maladie de Parkinson, les lésions d'ischémie-reperfusion et certaines maladies de la peau. Les chercheurs tentent de la déclencher dans les tumeurs résistantes et de la bloquer dans les tissus en dégénérescence, mais ses mécanismes restent incomplètement cartographiés. Les filaments d'actine à l'intérieur du noyau, longtemps considérés comme inexistants, sont désormais associés à la réparation de l'ADN, à l'organisation de la chromatine et à la transcription. Cette étude a cherché à déterminer si de l'actine F nucléaire apparaît pendant la ferroptose.

L'équipe a utilisé des cellules de fibrosarcome HT-1080, sensibles à la ferroptose, traitées avec l'inhibiteur de GPX4 RSL3 (0,5-2 μM). L'actine F nucléaire a été détectée à l'aide de phalloïdine, de SiR-actine et d'anticorps anti-actine. Les auteurs ont également construit une lignée stable exprimant un chromobody d'actine nucléaire (nAC-TagGFP2) pour l'imagerie 3D et en time-lapse sur cellules vivantes. La mort cellulaire a été évaluée par le rapport entre les noyaux positifs au SYTOX Green et les noyaux positifs au Hoechst. Toutes les expériences ont été réalisées en trois réplicats biologiques, avec des tests t ou une ANOVA, et les données sont présentées sous forme de moyenne ± SEM.

Les cellules non traitées présentaient un signal nucléaire diffus, sans faisceaux marqués. Après traitement par RSL3, environ 35 % des cellules cultivées dans du DMEM contenant du sérum ont assemblé des faisceaux d'actine F nucléaire. Dans une analyse temporelle portant sur 25 cellules, les faisceaux sont apparus environ 90 minutes après le traitement et ont persisté environ 90 minutes de plus. Ils se sont désassemblés lors de la rupture des membranes nucléaire et plasmique. C'est beaucoup plus long que l'actine F nucléaire transitoire décrite dans des travaux antérieurs. La reconstruction 3D a montré de fins filaments près de la périphérie du noyau et des faisceaux plus épais dans le nucléoplasme, surtout du côté ventral. Certains amas excluaient la coloration Hoechst, ce qui suggère une redistribution de la chromatine. La ferrostatine-1 et la déféroxamine ont nettement réduit les filaments, les reliant ainsi à la ferroptose elle-même.

Concernant le mécanisme, le RSL3 a augmenté les signaux d'actine nucléaire et d'actine G, ainsi que le signal d'actine cellulaire totale. L'inactivation de l'importine de l'actine IPO9 a nettement réduit l'actine F nucléaire, ce qui indique un processus dépendant de l'import. L'actine F cytoplasmique a d'abord augmenté brièvement, puis s'est progressivement désassemblée. La latrunculine A, qui dépolymérise les filaments cytoplasmiques, a accru l'actine F nucléaire, ce qui suggère un couplage inverse entre les deux réservoirs.

Les filaments nucléaires ne semblent pas influencer le devenir de la cellule. Des actines ciblées dans le noyau, de type sauvage, déficiente en polymérisation (R62D) ou stabilisant les filaments (S14C), ont modifié l'assemblage nucléaire mais n'ont entraîné aucune différence significative de la mort induite par le RSL3. Un mutant R62D cytoplasmique a légèrement retardé la ferroptose, tandis que le mutant S14C cytoplasmique n'a eu aucun effet significatif. Cela suggère que le remodelage cytoplasmique a une influence modeste sur le calendrier de la mort cellulaire, tandis que l'actine F nucléaire est une caractéristique concomitante.

Les résultats concernant le pH étaient inattendus. L'actine F nucléaire était plus fréquente dans le PBS que dans le DMEM, et la moins fréquente dans l'EBSS, le tampon le plus riche en bicarbonate (26 mM, contre 4,2 mM dans le HBSS et 0 mM dans le PBS). L'ajout de NaHCO3 au PBS a supprimé les longs faisceaux, et le milieu L-15, sans bicarbonate, les a rétablis. L'élévation du pH extracellulaire avec du NaOH a également supprimé les filaments, ce qui pointe vers le pH, et non le bicarbonate lui-même. Un rapporteur mOrange2 a montré que le pH intracellulaire suit le pH extracellulaire et s'acidifie progressivement pendant la ferroptose.

Les réserves sont importantes. Tout a été réalisé dans une seule lignée de cellules cancéreuses, avec un seul inducteur (RSL3), et le texte intégral fourni ici s'arrête avant la Discussion. Le lien avec le pH est corrélatif, et la fonction des filaments est inconnue. L'étude n'a pas encore d'implications cliniques ou sur l'espérance de vie directes, mais elle apporte un nouvel indicateur de biologie cellulaire de la ferroptose.