La capacité des cellules cancéreuses à métastaser ou à se propager d’une partie du corps à une autre est l’une des raisons pour lesquelles le cancer peut être extrêmement difficile à traiter. Cependant, le processus à l’origine des métastases est complexe et mal compris. Dans une étude récente, des scientifiques de l’Université nationale de Singapour (NUS) ont levé le voile sur les interactions complexes entre les cellules tumorales et le microenvironnement et ont montré que certaines cellules cancéreuses sont résistantes au stress mécanique et que ces cellules ont également une plus grande capacité à se multiplient rapidement pour former des tumeurs secondaires.
« Comprendre comment certains les cellules cancéreuses peuvent survivre, la mort cellulaire induite mécaniquement est essentielle pour prévenir la propagation des tumeurs malignes et ouvre la voie à des thérapies plus ciblées, » a expliqué l’auteur principal de la recherche, le professeur Lim Chwee Teck, directeur de l’Institut NUS pour l’innovation et la technologie de la santé et titulaire d’un poste au Département de génie biomédical du NUS College of Design and Engineering.
Le professeur Lim et son équipe ont rapporté ces découvertes révolutionnaires, point culminant de quatre années de travaux de recherche, dans la revue scientifique Science avancée le 23 mai 2023.
Sommaire
L’immunité innée du corps contre le cancer
Notre corps possède un mécanisme de défense unique, appelé surveillance immunitaire, qui cible les cellules cancéreuses circulant dans le sang. Ce mécanisme joue un rôle crucial dans la détection et l’élimination des cellules cancéreuses.
Le microenvironnement physique, sous la forme de minuscules vaisseaux sanguins, appelés capillaires, dont le diamètre est bien inférieur à celui des cellules cancéreuses en circulation, joue également un rôle dans le « filtrage » de ces cellules cancéreuses. Des capillaires aussi étroits créent des barrières physiques qui limitent le passage des cellules cancéreuses plus grosses. Les cellules cancéreuses qui ne peuvent pas se déformer ou se faufiler dans ces espaces restreints peuvent être piégées ou endommagées, empêchant ainsi leur dissémination ultérieure.
Identifier les cellules cancéreuses résistantes au stress mécanique
Comment certaines cellules cancéreuses circulantes évitent-elles d’être rompues par les forces de cisaillement au sein du système dense de petits capillaires du corps ? Pour étudier cela, les scientifiques ont conçu une nouvelle méthode expérimentale pour « forcer » différentes lignées de cellules cancéreuses à travers une série de petites constrictions de la taille d’un capillaire. La majorité des cellules cancéreuses ont été rompues et tuées au cours du processus. Mais les chercheurs ont également observé qu’une petite population de chaque lignée de cellules cancéreuses est sortie relativement indemne.
Ils ont ensuite analysé ces cellules cancéreuses survivantes et découvert qu’elles portaient une signature moléculaire distincte par rapport à l’ensemble original de cellules cancéreuses. Curieusement, les scientifiques ont découvert que la capacité de ces cellules à survivre et à proliférer était liée aux propriétés spécifiques de leurs protéines membranaires nucléaires, à la rigidité nucléaire et à leurs capacités d’auto-réparation.
Les cellules cancéreuses qui ont survécu au stress mécanique sont plus métastatiques
Les scientifiques ont qualifié les cellules cancéreuses survivantes de « mécanorésilientes ». Ils ont découvert que dans ces cellules, le mécanisme de réparation des dommages à l’ADN, essentiel à la survie cellulaire, était amélioré et plus actif que d’habitude. Ces cellules présentaient également une plus grande malignité : elles pouvaient se multiplier plus rapidement que les cellules d’origine et étaient également moins sensibles aux médicaments de chimiothérapie.
Grâce à une méta-analyse de différents types de cancer utilisant les données de la base de données sur le génome du cancer, les scientifiques ont montré que les profils d’expression génique modifiés dans ces cellules cancéreuses étaient liés à un pronostic de la maladie et à des résultats pour les patients plus sombres.
L’équipe de recherche a également découvert un lien inattendu entre l’exposition des cellules cancéreuses au stress mécanique et le début du développement métastatique. Bien que des études antérieures aient montré que les cellules cancéreuses métastasées sont plus invasives et plus résistantes aux traitements anticancéreux que les cellules cancéreuses localisées dans les tumeurs primaires, il n’était pas clair auparavant si le stress mécanique jouait un rôle direct dans cette transformation.
Dans cette étude, les scientifiques de la NUS ont soumis les cellules cancéreuses à plusieurs cycles de stress mécanique et ont conclu, pour la première fois, que le stress mécanique pourrait potentiellement contribuer à ce que les cellules cancéreuses survivantes acquièrent une capacité de prolifération et une résistance aux médicaments.
Ouvrir la voie à des thérapies anticancéreuses plus ciblées
Comprendre les caractéristiques moléculaires des cellules cancéreuses mécanorésilientes ouvre ainsi une nouvelle voie pour le traitement du cancer. Des approches thérapeutiques pourraient potentiellement être développées pour cibler des protéines spécifiques de la membrane nucléaire et inhiber la capacité d’auto-réparation des cellules cancéreuses afin d’obtenir des résultats thérapeutiques positifs.
De plus, l’identification des biomarqueurs associés à la mécanorésilience dans les cellules cancéreuses peut être utilisée pour diagnostiquer ou même prédire la réponse du patient au traitement.
Des recherches plus approfondies pourraient également contribuer au développement d’une nouvelle méthode de diagnostic du cancer. Par exemple, une imagerie détaillée du noyau des cellules cancéreuses pourrait révéler la présence de cellules mécanorésilientes, afin d’aider les médecins à sélectionner une option de traitement appropriée empêchant l’apparition de métastases.
