Interactions between vascular endothelium and immune cells: A key control point of radiation-induced digestive lesions
Interactions endothélium vasculaire – cellules immunitaires : un point de contrôle clef des lésions digestives radio-induites
Résumé
Radiation-induced toxicity of the digestive tract is a major clinical concern as many cancer survivors have received radiotherapy for tumours of the abdominopelvic area. The coordination and orchestration of a tissue's response to stress depend not only on the phenotype of the cells that make up the tissue but also on cell-cell interactions. The digestive system, i.e., the intestine/colon/rectum, is made up of a range of different cell populations: epithelial cells, stromal cells, i.e. endothelial cells and mesenchymal lineages, immune cells and nerve cells. Moreover, each of these populations is heterogeneous and presents very significant plasticity and differentiation states. The pathogenesis of radiation-induced digestive lesions is an integrated process that involves multiple cellular compartments interacting in a complex sequence of events. Understanding all the cellular events and communication networks that contribute to the tissue's response to stress is therefore a major conceptual and methodological scientific challenge. The study of heterogeneous populations of cells in a tissue is now possible thanks to "single cell' RNA sequencing and spatial transcriptomics techniques, which enable a comprehensive study of the transcriptomic profiles of individual cells in an integrated system. In addition, the mathematical and bioinformatics tools that are now available for the large-scale analysis of data allow the inference of cell-cell communication networks. Such approaches have become possible through advances in bioinformatics algorithms for the analysis and deciphering of interaction networks. Interactions influence the tissue regeneration process through expression of various molecules, including metabolites, integrins, junction proteins, ligands, receptors and proteins secreted into the extracellular space. The vascular network is viewed as a key player in the progression of digestive lesions, which are characterised by infiltration of a range of immune cells. A better characterisation of endothelium/immune cell interactions in suitable preclinical models, as well as in humans, may help to identify some promising therapeutic targets for the prediction, prevention or treatment of digestive toxicity after radiotherapy.
La toxicité digestive radio-induite est une préoccupation clinique majeure car de nombreux patients survivants du cancer ont bénéficié d’une radiothérapie pour des tumeurs de la zone abdominopelvienne.
La coordination et l’orchestration de la réponse d’un tissu à un stress dépendent du phénotype des cellules qui composent ce tissu mais aussi des interactions cellule-cellule. Le système digestif, c’est-à-dire
l’intestin, le côlon etle rectum, est composé d’un ensemble de populations cellulaires différentes : cellules
épithéliales, cellules stromales, c’est-à-dire cellules endothéliales et lignées mésenchymateuses, cellules
immunitaires et cellules nerveuses. En outre, chacune de ces populations est hétérogène et présente des
degrés de plasticité et des états de différenciation très variables. La pathogenèse des lésions digestives
radio-induites est un processus intégré impliquant de multiples compartiments cellulaires qui interagissent dans une séquence complexe d’événements. La compréhension de l’ensemble des événements
cellulaires et des réseaux de communication qui contribuent à la réponse au stress du tissu constitue ainsi
un défi scientifique conceptuel et méthodologique important. L’étude de populations hétérogènes de cellules dans un tissu est possible grâce aux techniques de séquenc¸ age de l’ARN de “cellules uniques” et de
transcriptomique spatiale qui permettent une étude complète des profils transcriptomiques de chaque
cellule individuelle dans un système intégré. En outre, les outils mathématiques et bio-informatiques
aujourd’hui disponibles pour analyser les données à grande échelle permettent d’inférer les réseaux
de communication de cellule à cellule. Ces approches sont devenues possibles grâce aux progrès des
algorithmes de bio-informatique permettantl’analyse etle décodage des réseaux d’interaction. Ces interactions déterminent le processus de régénération tissulaire par l’expression de diverses molécules dont
des métabolites, des intégrines, des protéines de jonction, des ligands, des récepteurs et des protéines
sécrétées dans l’espace extracellulaire. Le réseau vasculaire est considéré comme un acteur clef de la
progression des lésions digestives qui se caractérisent par l’infiltration de diverses cellules immunitaires.
Mieux caractériser dans des modèles précliniques adaptés mais aussi chez l’homme les interactions
endothélium–cellules immunitaires permettra d’identifier des cibles thérapeutiques prometteuses afin
de prédire, prévenir ou traiter la toxicité digestive après une radiothérapie.