Synergism between phorbol-12-myristate-13-acetate and vitamin D3 in the differentiation of U937 cells to monocytes and macrophages

Phorbol-12-myristate-13-acetate (PMA) and 1,25-dihydroxyvitamin D3 (VD3) are stimuli commonly used to induce macrophage differentiation in monocytic cell lines, but the extent of differentiation in comparison to primary tissue macrophages is unclear. Here, we examine the morphological/phenotypic markers associated with differentiation of U937 cells into monocytes/macrophages, in response to PMA or VD3 treatment. PMA stimulus but not with VD3, induced changes in cell morphology indicative of differentiation, but did not show differentiation comparable to monocyte-derive macrophage (MDM). The cells treated with PMA + VD3 for 2 days (d) acquired morphological/phenotypic features similar to those acquired by monocytes. In contrast, U937 cells treated for 2d with PMA and VD3 followed by 6d of resting in culture without PMA but in the presence of VD3 acquired morphological and phenotypic markers similar to those of MDM; i.e. reduced nucleus/cytoplasmic ratio, high auto-fluorescence and cytoplasmic complexity. Furthermore, low expression of CD14/TLR2 and high expression of CD68/CD86 were observed. In conclusion, our results indicate a synergistic effect between PMA and VD3 in U937 cells differentiation into both monocytes or macrophages and we propose a modified PMA differentiation protocol to enhance monocyte/macrophage differentiation of U937 cells. Le phorbol-12-myristate-13-acétate (PMA) et la 1,25-dihydroxyvitamine D3 (VD3) sont des stimuli couramment utilisés pour induire la différenciation des macrophages dans les lignées cellulaires monocytaires, mais le degré de différenciation par rapport aux macrophages tissulaires primaires n’est pas clair. Nous avons examiné les marqueurs morphologiques phénotypiques associés à la différenciation des cellules U937 en monocytes/macrophages, en réponse à un traitement par PMA ou VD3. Une stimulation par PMA (mais pas par VD3), induit des changements dans la morphologie cellulaire indiquant une différenciation, qui n’est pas comparable à celle vue chez des macrophages dérivés des monocytes (MDM). Les cellules traitées avec PMA + VD3 pendant 2 jours ont acquis des caractéristiques morphologiques/phénotypiques similaires à celles acquises par les monocytes. En revanche, les cellules U937 traitées pendant 2 jours par PMA et VD3, suivi par 6 jours de repos en culture sans PMA mais en présence de VD3 ont acquis des marqueurs morphologiques et phénotypiques similaires à ceux des MDM ; c’est-à-dire une réduction du rapport nucléo-cytoplasmique, une auto-fluorescence élevée et complexité cytoplasmique. En outre, une faible expression de CD14/TLR2 et une forte expression de CD68/CD86 ont été observées. En conclusion, nos résultats indiquent un effet synergique entre PMA et VD3 dans la différenciation des cellules U937 en monocytes ou macrophages et nous proposons un protocole de différenciation PMA modifié pour améliorer la différenciation en monocytes/macrophages des cellules U937.