Des biophysiciens montrent comment les cellules cancéreuses se fluidifient et se faufilent dans les tissus

En collaboration avec des collègues allemands et américains, des chercheurs de l’université de Leipzig ont réalisé une percée dans la recherche sur la propagation des cellules cancéreuses. Lors d’expériences, l’équipe de biophysiciens dirigée par le professeur Josef Alfons Käs, Steffen Grosser et Jürgen Lippoldt a démontré pour la première fois comment les cellules se déforment pour se déplacer dans les tissus tumoraux denses et se faufiler devant les cellules voisines. Les chercheurs ont découvert que les cellules mobiles travaillent ensemble pour fluidifier les tissus tumoraux.

Käs a dirigé le projet de recherche en coopération avec le professeur Lisa Manning de l’Université de Syracuse (États-Unis) et le professeur Bahriye Aktas de l’hôpital universitaire de Leipzig. Ils ont maintenant publié leurs résultats dans « Examen physique X« , une revue de premier plan qui publie principalement des résultats de recherche révolutionnaires.

« Ces premières observations d’une transition de phase dans les tumeurs humaines changent nos concepts de base de la progression tumorale et pourraient améliorer le diagnostic et la thérapie du cancer », a déclaré Käs, qui étudie les propriétés physiques des cellules cancéreuses depuis des années. Il a déclaré que la recherche a montré que les tumeurs humaines contiennent des amas de cellules solides et fluides, ce qui constituerait une percée dans la compréhension des scientifiques de la mécanique des tumeurs. Il a ajouté que les résultats constituent la base de la première procédure avec laquelle les cellules cancéreuses métastatiques peuvent déjà être détectées dans la tumeur.

Dans des échantillons de tumeurs prélevés sur des patients de l’hôpital universitaire de Leipzig, les chercheurs ont trouvé des régions avec des cellules mobiles ainsi que des régions stables et solides sans mouvement cellulaire. D’un point de vue physique, les cellules ne devraient pas être capables de se déplacer dans la masse tumorale dense – les tumeurs sont si densément peuplées de cellules que le mouvement serait inhibé dans tout matériau typique.

Les chercheurs ont donc développé une nouvelle approche de la microscopie des tumeurs en direct en colorant par fluorescence des échantillons de tumeurs humaines immédiatement après la chirurgie, leur permettant d’observer en direct le mouvement des cellules. Ceci les a amenés à découvrir que, contrairement à toutes les découvertes précédentes, cette motilité cellulaire a bien lieu et est associée à une forte déformation nucléaire. Ils ont observé comment les cellules et leurs noyaux se pressaient littéralement à travers le tissu en se déformant gravement.

«Les cellules des tissus biologiques se comportent comme des personnes dans un bar. À faible densité, elles peuvent se déplacer librement. Cependant, le mouvement devient difficile lorsque les choses deviennent très encombrées. Mais même dans un bar bondé, vous pouvez toujours vous faufiler si vous vous tournez de côté. C’est exactement l’effet que nous voyons dans les tissus tumoraux », a déclaré Käs. Les chercheurs pensent que cette transition de phase explique comment les cellules peuvent se déplacer et se multiplier dans une tumeur, conduisant éventuellement à des métastases. Les tissus fluides présentaient des cellules et des noyaux allongés et déformés. Des images statiques de cellules allongées et de formes nucléaires pourraient ainsi servir d’empreinte digitale pour l’agressivité métastatique d’une tumeur.

« Ce sont des résultats spectaculaires dans le domaine de la physique du cancer. Nous devons maintenant rechercher si les régions fluides peuvent prédire l’agressivité de la tumeur. Ici, nous avons trouvé un marqueur du cancer qui indique des régions actives et mobiles et qui est basé sur un mécanisme physique simple. » dit Steffen Grosser. Le professeur Käs entreprend actuellement un essai clinique pour étudier le potentiel de la forme cellulaire et nucléaire en tant que nouveau marqueur tumoral qui pourrait être utilisé pour examiner et traiter les patients de manière beaucoup plus ciblée qu’auparavant.