Accumulation de cuivre liée à la croissance agressive du cancer du rein

Une nouvelle étude aboutie par des chercheurs de centre de lutte contre le cancer de l'Université de Cincinnati détaille comment l'accumulation de cuivre aide à éliminer le carcinome à cellules rénales (ccRCC) – ; le cancer du rein le plus courant – ; grandir et avancer en scène. Les résultats ont été publiés le 31 octobre dans Découverte du cancerune revue de l'Association américaine pour la recherche sur le cancer.

Résultats de l'étude

Le cuivre est un oligo-élément essentiel nécessaire à la production d’énergie dans l’organisme et permettant aux humains de vivre dans une atmosphère contenant de l’oxygène.

Maria Czyzyk-Krzeska, MD, PhD, du Cancer Center, auteur principal de la recherche, a déclaré qu'une accumulation accrue de cuivre est associée à de pires résultats pour les patients atteints de ccRCC. En utilisant une approche multidisciplinaire, Czyzyk-Krzeska et ses collègues ont établi que les cellules ccRCC accumulent davantage de cuivre à mesure qu'elles progressent du stade 1 vers la maladie métastatique.

L’équipe a découvert que des niveaux élevés de cuivre aident les cellules cancéreuses à produire davantage une enzyme spéciale qui stimule leur énergie et leur croissance. Parallèlement, le sucre (glucose) contribue à créer une molécule protectrice appelée glutathion. Cette molécule élimine les toxines et réduit les effets nocifs du cuivre, donnant ainsi aux cellules cancéreuses un coup de pouce supplémentaire pour leur survie.

En d’autres termes, le cuivre induit une adaptation orchestrée et multiniveau des cellules cancéreuses qui favorise la croissance tumorale. Cela provoque un changement dans l’état métabolique de la cellule. »

Czyzyk-Krzeska, professeur au Département de biologie du cancer de la Faculté de médecine de l'UC

En utilisant le séquençage d’ARN unicellulaire et la transcriptomique spatiale, l’équipe a découvert que les tumeurs ccRCC ont des « points chauds » métaboliques avec une production d’énergie enrichie dépendante du cuivre. Ces points chauds se trouvent à proximité d’autres cellules tumorales présentant des caractéristiques prolifératives essentielles à la croissance tumorale.

« C'est quelque chose de très important car cela peut nous permettre de émettre l'hypothèse que ces cellules prolifératives sont soutenues par les cellules métaboliquement actives », a déclaré Czyzyk-Krzeska. « Nous pouvons également supposer que certaines de ces cellules métaboliquement actives finissent par devenir plus prolifératives. »

Prochaines étapes

Czyzyk-Krzeska a souligné que même si l’on comprend désormais mieux comment le cuivre aide les cellules ccRCC à se développer, on ne sait toujours pas exactement ce qui cause l’accumulation de cuivre dans ces tumeurs.

Les experts émettent l’hypothèse que l’accumulation de cuivre peut résulter d’expositions environnementales telles que le tabagisme, l’utilisation de cigarettes électroniques ou l’exposition à la fumée d’incendies de forêt riches en cuivre. On sait que les anciens combattants courent un risque plus élevé de cancer du rein, et l’exposition au cuivre présent dans les munitions ou sur les champs de tir peut également être un facteur contributif. Cependant, l’absorption du cuivre par les cellules cancéreuses peut également être provoquée par des mécanismes intrinsèques aux tumeurs.

Pour aller de l'avant, Czyzyk-Krzeska a déclaré que la recherche est encore en phase expérimentale, mais que les connaissances acquises ont identifié des vulnérabilités potentielles qui peuvent être ciblées avec de nouveaux traitements. Ces traitements pourraient ressembler à des co-thérapies ciblant à la fois les cellules métaboliques et prolifératives, a-t-elle noté.

Les niveaux de cuivre dans les échantillons de patients pourraient également être utilisés comme biomarqueur pour prédire l’agressivité du cancer ou s’il est susceptible de récidiver après une intervention chirurgicale initiale.

En plus des travaux de biologie moléculaire du laboratoire Czyzyk-Krzeska, Julio Landero Figueroa, PhD, de l'École de médecine Icahn du Mont Sinaï, a mené une chimie analytique métallomique pour déterminer les niveaux de cuivre dans des modèles humains, animaux et de lignées cellulaires. Jarek Meller, PhD, professeur au Département de biostatistique, d'informatique de la santé et de science des données de l'UC à la Faculté de médecine, a supervisé et mené la partie bioinformatique de la recherche.

« C'est un exemple typique de science d'équipe et de l'impact qu'elle peut avoir lorsque des personnes de différentes disciplines comme des chimistes, des bioinformaticiens, des biologistes du cancer et des médecins travaillent ensemble », a déclaré Czyzyk-Krzeska. « Vous avez cette combinaison d'expertises différentes, et vous commencez à parler, et de bonnes choses se produisent. »