Une équipe internationale de chercheurs dirigée par des ingénieurs de l’Université du Minnesota Twin Cities a découvert que les cellules cancéreuses peuvent graviter vers certains environnements mécaniques « sweet spot », fournissant de nouvelles informations sur la façon dont le cancer envahit le corps. Les résultats pourraient aider les scientifiques et les ingénieurs à mieux comprendre comment le cancer se propage et pourraient améliorer les futurs traitements.
L’étude est publiée dans Matériaux naturels, une revue scientifique multidisciplinaire à comité de lecture.
Dans une étude précédente, l’équipe dirigée par l’Université du Minnesota a découvert que les cellules ont la capacité de détecter la rigidité de leur environnement ; qui varie de rigide (tissu osseux) à mou (tissu adipeux) à rigidité moyenne (tissu musculaire) ; et leur capacité à se déplacer dépend de cet environnement. Leurs recherches ont montré que les cellules peuvent avoir un « sweet spot » de rigidité, qui n’est ni trop dur ni trop mou, dans lequel elles ont une meilleure traction et peuvent se déplacer plus rapidement.
Dans cette étude, les chercheurs ont découvert que non seulement la rigidité de l’environnement a un impact sur la vitesse à laquelle les cellules se déplacent, mais qu’elle affecte également la direction dans laquelle elles se déplacent.
Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont pensé que les cellules graviteraient toujours vers un environnement plus rigide, mais les chercheurs de l’Université du Minnesota ont observé pour la première fois que les cellules peuvent en fait se déplacer vers un « sweet spot » qui est plus au milieu.
Cette découverte remet en question la pensée actuelle dans le domaine, à savoir que les cellules ne se déplacent que vers des environnements plus rigides. Je pense que cette découverte va changer la façon dont les gens perçoivent ce phénomène. Notre modèle mathématique a prédit, et nous l’avons montré par des expériences, que les cellules peuvent en fait se déplacer vers le côté le plus doux. »
David Odde, professeur au département de génie biomédical de l’Université du Minnesota Twin Cities et auteur principal de l’étude
Au cours de l’étude, Odde et son équipe ont examiné à la fois le cancer du cerveau et les cellules cancéreuses du sein. Ils ont placé des cellules entre deux environnements – une région plus rigide et une région plus molle – et ont observé où elles s’accumulaient.
L’équipe de recherche a également découvert que certaines cellules, comme les cellules cancéreuses du sein qu’elles ont étudiées, ont un mécanisme de rétroaction qui les amène à s’agripper plus fortement à des environnements plus rigides, ce qui explique pourquoi de nombreuses études antérieures ont montré que les cellules se déplaçaient vers le côté le plus rigide. Cependant, si vous désactivez génétiquement ce mécanisme, les cellules graviteront alors davantage vers le milieu.
« Nous décodons essentiellement la manière dont les cellules cancéreuses envahissent les tissus », a déclaré Odde. « Ils ne se déplacent pas simplement au hasard. Ils ont en fait des façons particulières dont ils aiment se déplacer, et si nous pouvons comprendre cela, nous serons peut-être mieux en mesure de les faire trébucher. »
La prochaine étape pour les chercheurs consiste à utiliser ces informations pour construire un simulateur qui montre comment les cellules cancéreuses se déplacent dans une tumeur entière, ce qui les aidera à mieux prédire les mouvements des cellules en fonction de leur environnement.
Cette recherche a été soutenue principalement par les National Institutes of Health et le National Science Foundation Science and Technology Center for Engineering Mechanobiology avec un soutien supplémentaire du programme de doctorat en sciences de la vie moléculaire de l’Université de Turku, de la Company of Biologists Traveling Fellowship, de la Fondation culturelle finlandaise, l’Académie de Finlande, la Fondation Sigrid Juselius, l’Organisation finlandaise contre le cancer, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le Plan de recherche fondamentale en sciences naturelles de la province chinoise du Shaanxi, le Programme de soutien aux jeunes talents de la province du Shaanxi et le Plan de soutien aux jeunes talents de Université Xi’an Jiaotong.
