Le même renouvellement cellulaire qui maintient notre corps en bonne santé pourrait également alimenter la croissance du cancer. Un biologiste de l'UC Merced a découvert que le cerveau pourrait détenir la clé pour l'arrêter.
Le professeur Néstor Oviedo, biologiste moléculaire et cellulaire et affilié à l'Institut de recherche en sciences de la santé, a reçu plus de 2 millions de dollars des National Institutes of Health pour étudier les signaux qui interviennent dans les premiers stades du développement du cancer. Ses découvertes pourraient un jour changer la façon dont les médecins envisagent le traitement du cancer et des maladies liées à l’âge.
Nos données initiales suggèrent que les principaux symptômes du cancer peuvent être supprimés de manière sélective en activant les signaux du système nerveux. En d’autres termes, en désactivant les commutateurs moléculaires du cerveau, nous pouvons contrôler le cancer. »
Professeur Néstor Oviedo, biologiste moléculaire et cellulaire et affilié à l'Institut de recherche en sciences de la santé
Le projet quinquennal, financé par l'Institut national des sciences médicales générales du NIH, se concentre sur un paradoxe biologique : les mêmes processus de renouvellement cellulaire qui maintiennent le fonctionnement des tissus créent également des opportunités infinies de mutations. Chaque jour, le corps remplace des milliards de cellules, mais chaque division comporte un risque d’erreur.
Ce renouvellement constant est l'une des raisons pour lesquelles plus de 90 % des cancers humains commencent dans les tissus épithéliaux, tels que la peau ou la muqueuse intestinale, des endroits où les cellules sont remplacées le plus fréquemment.
« Comprendre comment le cancer apparaît au cours de ce processus de renouvellement est extrêmement difficile », a déclaré Oviedo. « Différents tissus se régénèrent à des vitesses différentes, et les signaux qu'ils reçoivent des tissus environnants peuvent profondément influencer le comportement des cellules. »
L’une des premières étapes du développement du cancer est la détérioration de l’ADN, en particulier les cassures double brin – le type le plus dangereux. Mais les scientifiques ne comprennent pas encore pleinement comment certaines cellules endommagées parviennent à survivre, à se multiplier et à devenir des tumeurs.
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Un organisme simple, un modèle puissant
Pour répondre à cette question, Oviedo et son laboratoire se sont tournés vers un organisme improbable : les vers plats planaires. Ces petits vers d'eau douce sont célèbres pour leurs capacités de régénération : coupés en deux, ils peuvent devenir deux animaux complets.
Les planaires doivent ce pouvoir régénérateur à leurs cellules souches, appelées néoblastes, qui peuvent devenir n’importe quel type de cellule du corps. Le laboratoire d'Oviedo a passé des années à développer des outils génétiques pour étudier le comportement de ces cellules, faisant des planaires un modèle étonnamment puissant pour comprendre le cancer.
En perturbant un gène suppresseur de tumeur connu sous le nom de PTEN – l'un des gènes les plus fréquemment inactivés dans les cancers humains – les chercheurs peuvent déclencher une maladie semblable au cancer chez les planaires en seulement 12 jours.
« C'était fascinant de voir de nombreux traits de l'évolution du cancer se développer en moins de deux semaines », a déclaré Oviedo. « D'autres modèles prennent beaucoup plus de temps et sont beaucoup plus coûteux. Le modèle planaire nous permet d'induire des symptômes semblables à ceux du cancer et de suivre, en temps réel, la transition des cellules normales vers les cellules cancéreuses. »
Les changements ont été spectaculaires. Peu de temps après la perturbation du PTEN, les vers ont montré une croissance cellulaire incontrôlée, une invasion tissulaire et des formations ressemblant à des tumeurs – toutes des caractéristiques du cancer.
Des signaux neuronaux qui arrêtent le cancer
Puis vint la surprise : lorsque l’équipe interféra avec les signaux neuronaux, les symptômes cancéreux des vers commencèrent à disparaître.
« Remarquablement, en modifiant la communication entre le système nerveux et les cellules souches, nous pourrions supprimer ces caractéristiques du cancer », a déclaré Oviedo. « Cette découverte a ouvert un tout nouveau domaine de recherche, celui dans lequel le cerveau lui-même pourrait jouer un rôle protecteur contre le cancer. »
Cette découverte pourrait aider à expliquer pourquoi certains tissus sont plus sujets au cancer que d’autres et comment le stress, le vieillissement ou la santé neurologique pourraient influencer le risque de cancer.
L’équipe de recherche va désormais combiner des analyses génétiques, cellulaires et génomiques pour étudier comment les cellules souches endommagées survivent et prolifèrent, et comment les voies neuronales pourraient contrôler ce processus.
« Il est encore trop tôt pour appliquer cliniquement ces résultats », a déclaré Oviedo. « Mais nous prévoyons de commencer bientôt à les tester sur des modèles de cancer chez les mammifères. À ma connaissance, il s'agit de la première preuve montrant que la modulation des signaux neuronaux peut éliminer spécifiquement les cellules cancéreuses sans affecter les cellules normales. »
Au-delà du cancer
Même si le cancer reste au centre des préoccupations, les travaux d'Oviedo pourraient également faire la lumière sur les maladies dégénératives liées au vieillissement, qui pourraient partager des mécanismes sous-jacents avec le cancer.
« De nombreuses affections liées à l'âge pourraient être affectées par des modifications de l'ADN qui peuvent être ciblées en perturbant des signaux neuronaux spécifiques », a déclaré Oviedo. « Nous pensons que cette approche pourrait éventuellement être utile pour remédier également à ces conditions. »
En plus du projet sur le cancer, le groupe de recherche d'Oviedo étudie comment les cellules souches sont régulées lors de la régénération des tissus et comment le système immunitaire réagit aux infections fongiques. La nouvelle subvention du NIH soutiendra ce travail plus large, en finançant le personnel, les étudiants diplômés et les nouvelles expériences jusqu'en 2030.
Le titre officiel du projet – « Mécanismes de régulation des cellules souches pendant le renouvellement des tissus et le développement du cancer » – reflète une exploration de grande envergure des processus les plus fondamentaux de la vie.
De la science fondamentale aux grandes possibilités
Pour Oviedo, qui défend depuis longtemps la recherche biologique fondamentale, le financement du NIH affirme la valeur de l'étude de systèmes simples pour répondre à des questions complexes.
« Les Planaires peuvent sembler un choix étrange pour la recherche sur le cancer », a-t-il déclaré avec un sourire. « Mais la nature cache souvent ses meilleurs indices dans des endroits inattendus. Ces vers nous aident à voir les liens entre les systèmes – entre la régénération, le système nerveux et la maladie. »
Selon lui, ces liens pourraient à terme remodeler la façon dont les scientifiques et les cliniciens abordent le cancer – non seulement comme une maladie de cellules indésirables, mais comme une panne des réseaux de communication qui les contrôlent normalement.
« Nous nous engageons à comprendre les signaux moléculaires impliqués dans ce processus », a déclaré Oviedo. « Si nous pouvons apprendre à rétablir l'équilibre naturel du corps, nous pourrions trouver de nouvelles façons de prévenir ou d'inverser complètement le cancer. »
