Cette étude a été approuvée par le comité d'éthique du Deuxième hôpital affilié à l'université de Nanchang (CDEFYYLK 3-05). Un consentement éclairé écrit a été obtenu de tous les patients avant le prélèvement des échantillons, conformément à la Déclaration d'Helsinki. Les données brutes ont été exportées et analysées à l'aide des logiciels et ressources en ligne indiqués dans le Tableau des matériaux.
Prélèvement de tissus cliniques
Des échantillons appariés de tumeur et de tissu pulmonaire normal éloigné ont été prélevés chez des patients ayant subi une résection chirurgicale entre janvier et juin 2024 et dont le diagnostic histologique a confirmé un adénocarcinome pulmonaire invasif. Les spécimens ont été excisés par le chirurgien opérateur, traités dans les 5 minutes suivant la résection, congelés immédiatement par trempe dans l'azote liquide, puis stockés jusqu'à leur analyse. Les caractéristiques clinicopathologiques anonymisées sont indiquées dans le Tableau supplémentaire 1.
Spectrométrie de masse par ionisation électrospray extractive interne (iEESI-MS) pour discriminer le carcinome pulmonaire à petites cellules (LUAD) des tissus pulmonaires normaux
Des échantillons de tissus (1 mm3) ont été analysés par iEESI-MS à l'aide d'un spectromètre de masse hybride à piège à ions linéaire et à orbite électrostatique, en mode ions positifs. Le solvant d'extraction, le méthanol (100 %), a été délivré à 3,0 µL/min avec une tension de +5 kV. La plage de balayage de l'iEESI-MS1 était de m/z 50–2 000. L'iEESI-MS2 a utilisé la dissociation induite par collision avec une énergie de collision normalisée de 25–35 %, une fenêtre d'isolement de m/z 2,0 et un temps d'exclusion dynamique de 30 s. Une étalonnage externe quotidien selon la procédure standard de l'instrument a maintenu une erreur de masse <5 ppm. Après normalisation médiane, transformation logarithmique en base 2 et autoscaling, une analyse OPLS-DA a été réalisée avec 200 tests de permutation. Les métabolites ont été annotés à l'aide de HMDB, et l'enrichissement des voies métaboliques a été effectué à l'aide des annotations KEGG.
Traitement des données de spectrométrie de masse et identification des métabolites
Les données MS brutes ont été normalisées par normalisation médiane, suivie d'une transformation log₂ et d'une autoscalisation (centrage par la moyenne et division par l'écart-type de chaque variable). Une analyse discriminante par moindres carrés partiels orthogonaux (OPLS-DA) a été utilisée pour identifier les caractéristiques m/z discriminantes. Les caractéristiques ont été considérées comme différentielles lorsque VIP > 1,0, |log₂(FC)| > 0,58 et p < 0,05. Les caractéristiques différentielles ont été soumises à une analyse MS2 et annotées à l'aide de la base de données Human Metabolome Database. Une analyse d'enrichissement des voies basée sur KEGG a ensuite été utilisée pour identifier les voies modifiées et hiérarchiser les enzymes pertinentes aux voies. Les métabolites différentiels annotés sont fournis dans le Tableau 2 supplémentaire.
Analyses basées sur TCGA de l'expression de SHMT2, de la survie et des associations clinicopathologiques
Les profils d'expression ARN-séquençage et les annotations cliniques correspondantes pour TCGA-LUAD ont été téléchargés depuis le Genomic Data Commons le 18 décembre 2025 ; tumeur (n = 542) et tissu normal (n = 59). Les valeurs de fragments par kilobase de transcrit par million de lectures cartographiées (FPKM) ont été transformées selon la formule log2(FPKM + 1). Seuls les échantillons comportant des informations complètes sur la survie ont été inclus dans les analyses pronostiques. Les valeurs d'expression de SHMT2 dans les tumeurs et les tissus normaux ont été comparées à l'aide du test de Wilcoxon. Les patients ont été répartis en deux groupes, expression élevée de SHMT2 (SHMT2-haut) et expression faible de SHMT2 (SHMT2-bas), selon la valeur médiane d'expression. La survie globale a été évaluée par analyse de Kaplan-Meier et test du log-rank. Les associations avec le stade tumoral, ganglionnaire et métastatique (TNM), l'âge et le sexe ont été évaluées à l'aide de tests du chi-deux ou de tests de Wilcoxon, selon le cas. Des courbes caractéristiques de fonctionnement du récepteur (ROC) dépendantes du temps ont été générées pour la survie à 1, 3 et 5 ans. Tous les tests statistiques étaient bilatéraux.
Analyse d'expression différentielle et enrichissement fonctionnel (GO/KEGG)
Les gènes différentiellement exprimés (DEG) entre les groupes à forte expression de SHMT2 et à faible expression de SHMT2 ont été identifiés à l'aide d'un taux de fausses découvertes < 0,05 et |log₂(FC)| ≥ 1. Les résultats ont été visualisés sous forme de diagramme volcanique et de carte thermique des 40 principaux DEG avec une normalisation par z-score par ligne. Les analyses d'enrichissement de Gene Ontology (GO) et de KEGG ont été réalisées avec un p ajusté < 0,05. Les annotations des gènes humains ont été obtenues à partir d'Ensembl en décembre 2025.
Infiltration immunitaire, prédiction de la réponse à l'immunothérapie et inférence de la sensibilité aux médicaments
Les scores du microenvironnement tumoral, incluant l'ImmuneScore, le StromalScore et l'ESTIMATEScore, ont été calculés à l'aide d'ESTIMATE. La composition en cellules immunitaires a été déduite à l'aide de CIBERSORT avec le jeu de référence LM22 (téléchargé le 5 décembre 2025), 1 000 permutations, et en conservant les échantillons dont la p de déconvolution < 0,05. Des comparaisons par groupes ont été effectuées entre les tumeurs à expression élevée de SHMT2 et celles à expression faible de SHMT2. Les corrélations de Spearman entre SHMT2 et les gènes associés aux points de contrôle immunitaires ont été représentées sous forme de matrice de corrélation. Les immunophénoscores ont été obtenus à partir de TCIA, et TIDE a été utilisé pour une prédiction complémentaire de la réponse à l'immunothérapie. La sensibilité aux médicaments a été déduite à l'aide d'oncoPredict entraîné sur la version de GDSC de décembre 2023 afin d'estimer les valeurs d'IC50. Les différences entre groupes ont été évaluées par des tests de Wilcoxon, et les associations continues par des corrélations de Spearman.
Analyse de l'ARNm en séquençage à la cellule unique du CUPA
Données transcriptomiques unicellulaires19 ont été téléchargées depuis le Gene Expression Omnibus le 20 décembre 2025 et analysées. Les cellules présentant entre 200 et 6 000 caractéristiques détectées et < 10 % des transcrits mitochondriaux ont été conservés. Les décomptes ont été normalisés à l'aide de LogNormalize avec un facteur d'échelle de 10 000 ; les 2 000 gènes les plus variables ont été sélectionnés et tous les gènes ont été mis à l'échelle. L'analyse en composantes principales a utilisé les 20 premières composantes, l'UMAP a utilisé les dimensions 1 à 20, et le regroupement a été effectué avec une résolution de 0,5. Les types cellulaires ont été annotés à l'aide de la référence Human Primary Cell Atlas. Les proportions de types cellulaires ont été comparées entre échantillons tumoraux et normaux, et des matrices de corrélation de Spearman ont été générées. Les distributions de SHMT2 ont été examinées selon les types cellulaires annotés. Les états du cycle cellulaire ont été déduits à l'aide de cyclone et visualisés à l'aide de graphiques en crête.
Culture cellulaire
Les cellules BEAS-2B, H1299 et A549 ont été cultivées à 37 °C dans un incubateur humidifié réglé à 5 % de CO2 et à une humidité relative d'environ 95 %, en utilisant les milieux et suppléments indiqués dans le Tableau des matériaux.
PCR quantitatif en temps réel par transcription inverse (RT-qPCR)
L'ARN total a été extrait à l'aide d'un réactif d'extraction de l'ARN à base de phénol. L'ARN extrait a été transcrit en ADN complémentaire (ADNc) à l'aide d'un mélange maître de transcription inverse. La transcription inverse a été réalisée dans un système de 20 µL avec une élimination de l'ADN génomique à 42 °C pendant 2 min, suivie de la transcription inverse à 50 °C pendant 15 min et d'une étape de terminaison à 85 °C pendant 5 s. Une PCR quantitative a été effectuée à l'aide d'un mélange maître de PCRq basé sur un colorant se liant à l'ADN, sur un système de PCR en temps réel, avec une étape initiale de 95 °C pendant 3 min, suivie de 40 cycles de 95 °C pendant 10 s et de 60 °C pendant 30 s, puis d'une étape de courbe de fusion comprenant 95 °C pendant 15 s, 60 °C pendant 60 s et 95 °C pendant 15 s. Toutes les réactions ont été effectuées en triplets. L'expression relative a été calculée selon la méthode 2−ΔΔCt , en utilisant GAPDH comme gène de référence. Les solutions mères d'amorces ont été préparées à 10 µM dans de l'eau doublement distillée et conservées à -20 °C à l'abri de la lumière. Les séquences des amorces sont indiquées dans le tableau supplémentaire 3.
Immunotransfert Western
Les protéines cellulaires totales ont été extraites à l'aide de tampon RIPA (radioimmunoprecipitation assay) sur glace pendant 30 min, puis centrifugées à 12 000 x g pendant 15 min à 4 °C. Les protéines ont été séparées par électrophorèse sur gel de polyacrylamide en présence de dodécylsulfate de sodium à 12 % et transférées sur des membranes de fluorure de polyvinylidène de 0,22 µm. Les membranes ont été bloquées avec du lait écrémé à 5 % (p/v) dans du tampon salin Tris contenant 0,1 % de Tween 20 (TBST) pendant 2 h à température ambiante, puis incubées toute la nuit à 4 °C avec les anticorps primaires anti-SHMT2 (1:1 000) et anti-GAPDH (1:2 000) dilués dans du TBST contenant 5 % de lait écrémé. Après trois lavages de 8 min chacun avec du TBST (20 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 0,1 % Tween-20), les membranes ont été incubées avec des anticorps secondaires conjugués à la peroxydase de raifort (1:5 000) pendant 1 h à température ambiante. Les signaux ont été révélés à l'aide d'un substrat de chimiluminescence amplifiée préparé en mélangeant des volumes égaux des solutions A et B, incubé pendant 2 min à température ambiante à l'obscurité, puis capturés à l'aide d'un système d'imagerie par chimiluminescence.
Validation de l'immunohistochimie de l'HPA
Les profils d'expression protéique de SHMT2 dans le tissu pulmonaire normal et dans le carcinome pulmonaire à petites cellules (LUAD) ont été évalués à l'aide du HPA. « SHMT2 » a été recherché dans le HPA, et des images représentatives d'immunohistochimie (IHC) ainsi que les annotations pathologiques associées ont été téléchargées pour comparaison. Afin de minimiser les biais liés à la spécificité des anticorps, les anticorps présentant des niveaux de validation plus élevés dans le HPA ont été privilégiés. Lorsqu'elles étaient disponibles, les résultats d'IHC provenant de plusieurs anticorps ont été croisés (HPA020543 et HPA020549).
Diminution de l'expression de SHMT2 dans les cellules de CUPA
Afin d'étudier le rôle intrinsèque des cellules tumorales de SHMT2 dans le carcinome pulmonaire à petites cellules (LUAD), une inhibition de SHMT2 a été réalisée dans les cellules H1299 et A549 à l'aide d'ARNi court (shRNA). Le shRNA était porté par un vecteur lentiviral sous contrôle du promoteur H1 et sélectionnable par la puromycine ; des plasmides d'empaquetage ont été co-transfectés lors de la production du virus. Le sh-SHMT2 ciblait la région codante humaine de SHMT2, tandis que le sh-NC constituait un contrôle négatif aléatoire. Les stocks viraux préparés présentaient une concentration d'au moins 1 x 108 unités transduisant/mL et ont été conservés à -80 °C. Les cellules ont été infectées avec les particules lentivirales sh-SHMT2 ou sh-NC préparées, comme décrit dans le tableau des matériaux. Après 48 heures, l'efficacité de l'inhibition a été évaluée par RT-qPCR et immunobuvardage. Seules les cellules présentant une inhibition confirmée de SHMT2 ont été utilisées pour les tests de prolifération, de migration et de formation de colonies.
Dosage de la prolifération cellulaire
La prolifération cellulaire a été évaluée à l'aide du test CCK-8. Les cellules H1299 et A549 transfectées ont été ensemencées dans des plaques de 96 puits à raison de 5 x 103 cellules par puits, en sextuple. Aux jours 1, 2, 3, 4 et 5, 10 µL du réactif CCK-8 ont été ajoutés à chaque puits (10 % du volume du milieu de culture) et incubés pendant 2 h à 37 °C. L'absorbance a été mesurée à 450 nm et utilisée comme indicateur de viabilité cellulaire.
Test de cicatrisation des plaies
La migration cellulaire a été évaluée à l'aide d'un test de cicatrisation de plaie. Les cellules H1299 et A549 transfectées ont été semées dans des plaques de 6 puits et cultivées jusqu'à une confluence de 90 à 95 %. Une blessure linéaire a été créée à l'aide d'une micropipette stérile de 200 µL, et les cellules détachées ont été éliminées par un lavage doux au tampon salin phosphate. Les cellules ont ensuite été maintenues dans un milieu sans sérum ou à faible teneur en sérum, et la zone de la plaie a été observée à 0 h et 24 h au microscope inversé. La fermeture de la plaie a été quantifiée à l'aide du logiciel d'analyse d'images indiqué dans le tableau des matériaux et calculée comme le pourcentage de réduction par rapport à la surface initiale de la plaie.
Test de formation de colonies
Pour l'analyse de formation de colonies, les cellules H1299 et A549 transfectées ont été ensemencées dans des plaques de 6 puits à raison de 800 cellules par puits et cultivées pendant environ 10 à 14 jours jusqu'à l'apparition de colonies visibles, avec un suivi microscopique pendant la culture. Les colonies ont été fixées avec du paraformaldéhyde 4 % pendant 30 min à température ambiante, puis colorées au violet de crésyl 0,1 % pendant 15 min à température ambiante. Les colonies contenant plus de 50 cellules ont été dénombrées au microscope optique.
Analyse statistique pour les expériences in vitro
Toutes les expériences in vitro ont été réalisées indépendamment au moins trois fois. Les données sont présentées comme la moyenne ± l'écart type. La comparaison entre deux groupes a été effectuée à l'aide du test t de Student, et une valeur de p < 0,05 a été considérée comme statistiquement significative.