La signalisation Redox est un acteur clé de la régulation des processus physiologiques. Les concepts actuels de biologie redox et de médecine plasmatique soulignent l’importance de la dérégulation redox dans l’inflammation et différentes pathologies, y compris le cancer. L’identification et la caractérisation de commutateurs thiol de protéines spécifiques et de voies de signalisation régulées par redox sont deux des défis dans les domaines. Par exemple, les cellules tumorales sont souvent localisées dans un environnement hypoxique, ce qui conduit à une signalisation redox unique affectant le métabolisme, la prolifération, les métastases et l’apoptose, ainsi que l’angiogenèse et la réponse immunitaire. Décrypter et comprendre la régulation redox de molécules et de processus particuliers dans un contexte physiologique et pathologique pourrait permettre le développement de nouvelles pistes thérapeutiques. Ces stratégies pourraient comprendre le développement de petites molécules ciblant spécifiquement les commutateurs thiol et les cascades de signalisation redox dérégulées, ou la génération localisée d’espèces réactives de l’oxygène, par exemple, par des sources de plasma physique froid. Ce numéro spécial est consacré aux oxydants et à la signalisation redox.
L’un des articles est un article de revue intitulé « La régulation Redox des processus inflammatoires est contrôlée enzymatiquement. » I. Lorenzen et al. introduire des molécules actives redox. Ils résument les fonctions distinctes et les implications pathologiques des enzymes qui régulent leur production et leur désintégration, telles que les protéines de la famille des nicotinamides adénine dinucléotide phosphate oxydases (NOX), des oxydes nitriques synthases (NOS), des superoxydes dismutases (SOD) et des thiorédoxines (TRX). De plus, les auteurs décrivent des commutateurs de thiol régulateurs dans le facteur nucléaire kappa B (NFkB), la désintégrine a et la métalloprotéinase 17 (ADAM17), et la protéine de la boîte 1 du groupe à mobilité élevée (HMGB1) ainsi que dans les voies liées à la signalisation inflammatoire, y compris les cascades de TLR.
Dans l’article « Le Diglucoside de Secoisolariciresinol de Lignan Synthétique Empêche l’Activation de l’Inflammasome NLRP3 Induite par l’amiante dans les Macrophages Murins », R. A. Pietrofesa et al. analyser l’utilisation potentielle de LGM2605 dans la chimioprévention du mésothéliome induit par l’amiante. Il a été démontré auparavant que le LGM2605 induisait l’expression génique d’antioxydants régulés par le facteur nucléaire (dérivé de l’érythroïde 2) de type 2 (Nrf2) et réduisait les niveaux cellulaires d’espèces réactives induites par l’amiante. Ici, les auteurs montrent que LGM2605 réduit considérablement l’expression induite par l’amiante de l’inflammasome NLRP3, de l’iNOS et du NFkB, ainsi que la libération de cytokines pro-inflammatoires, les niveaux de nitrates / nitrites et l’activation du NFkB.
Le travail intitulé « Le Plasma Atmosphérique Froid induit l’Apoptose et la Régulation de la Voie du Stress Oxydatif dans les Cellules Leucémiques Lymphoblastoïdes T » par E. Turrini et al. visant à analyser mécaniquement l’impact du plasma atmosphérique froid et l’induction d’espèces réactives d’oxygène et d’azote (ROS / RNS) sur l’apoptose, les dommages à l’ADN et la régulation positive consécutive des enzymes liées à l’oxydoréduction, telles que la superoxyde dismutase, la catalase et la glutathion réductase, reliant ainsi les espèces générées par le plasma à courte durée de vie aux voies de signalisation redox cellulaires centrales.
Dans l’article « Toxicity and Immunogenicity in Murine Melanoma following Exposure to Physical Plasma-Derived Oxydants », S. Bekeschus et al. démontrer les effets anticancéreux du plasma physique froid sur les cellules du mélanome in vitro. Plus précisément, ces cellules sont soumises à une oxydation médiée par le plasma, à une mort cellulaire et à une motilité réduite des cellules viables restantes. Ceci s’accompagne d’altérations des propriétés biomécaniques, c’est-à-dire d’une rigidité accrue et d’une régulation différentielle des protéines zonula occludens 1 (ZO1) dans les cellules du mélanome après traitement plasmatique. Fait important, le traitement par plasma augmente l’expression des principales molécules du complexe d’histocompatibilité de classe I et de la calréticuline, deux protéines majeures pour la reconnaissance et la phagocytose des cellules présentatrices d’antigènes nécessaires au montage d’une réponse immunitaire.
Dans l’article « 2-Désoxy-D-glucose Restore Glucocorticoid Sensitivity in Acute Lymphoblastic Leukemia via Modification of N-linked Glycosylation in an Oxygen Tension-Independent Manner » de Z. Leni et al., un moyen possible est décrit, comment aborder le problème de la chimiorésistance dans la leucémie infantile. En alimentant un analogue de glucose à différentes lignées cellulaires de leucémie lymphoblastique aiguë, les auteurs ont pu montrer une destruction efficace des cellules cancéreuses accompagnée d’un stress du réticulum endoplasmique et d’une induction des réponses protéiques dépliées. Les deux processus sont essentiels pour provoquer la mort cellulaire immunogène qui est en principe capable de stimuler l’inflammation et les réponses immunitaires antitumorales.
Les travaux de L. Hu et al. intitulé « The Protective Roles of ROS-Mediated Mitophagy on 125I Seeds Radiation Induced Cell Death in HCT116 Cells » révèle un rôle critique de la phagocytose des mitochondries endommagées dans la mort des cellules cancéreuses induite par irradiation. En exposant les cellules cancéreuses du côlon humain à une irradiation dérivée de l’iodure in vitro, ils ont trouvé une régulation à la hausse des ROS intracellulaires et des cibles (par exemple, facteur inductible par l’hypoxie α, HIF1a; protéine 3 interagissant avec la protéine BCL2 / adénovirus E1B 19 kDa, BNIP3; protéine X de type NIP3, NIX) impliquées dans l’induction de la mitophagie, protégeant les cellules cancéreuses de la mort cellulaire. Les auteurs ont suggéré des voies mitophagiques pour servir de cibles de médicaments possibles à l’avenir.
Dans l’article de revue « Le Profil d’expression des gènes du Stress Oxydatif Est en Corrélation avec le Mauvais Pronostic des Patients Atteints de Cancer: L’Identification de Voies Cruciales Pourrait Sélectionner de Nouvelles Approches Thérapeutiques » par A. Leone et al., les auteurs discutent du rôle à double face des espèces réactives de l’oxygène dans l’initiation, la progression et le pronostic du cancer. Leur analyse, qui s’étend sur 6 types de tumeurs distincts, est basée sur des profils de gènes de stress oxydatif spécifiques au type de cancer et des données de la base de données Cancer Genome Atlas. Parmi les gènes statistiquement significatifs associés à l’initiation et à la progression du cancer, les auteurs ont trouvé que la boîte Forkhead M1 (FoxM1) et la thiorédoxine réductase 1 (TrxR1) étaient critiques pour la régulation des niveaux de stress oxydatif dans tous les types de tumeurs analysés. De plus, A. Leone et al. discuter de la corrélation entre les réseaux de signalisation identifiés et les signatures de cellules souches cancéreuses et fournir, grâce à ces connaissances, les voies redox qui pourraient être prioritaires pour le développement de nouvelles thérapies.
Remerciements
L’équipe éditoriale invitée tient à remercier tous les auteurs des contributions et des articles de revue soumis à ce numéro spécial. Nous sommes très reconnaissants aux nombreux examinateurs, qui ont donné leur temps, leurs connaissances et leur expérience à chaque article. Nous espérons que vous apprécierez ce numéro spécial, consacré au domaine passionnant de la signalisation redox en mettant l’accent sur le cancer, l’inflammation et la médecine du plasma.
Sander Bekeschus
Lars Bräutigam
Kristian Wende
Eva-Maria Hanschmann