Des chercheurs de l'Université de Cologne et du Centre de régulation génomique (CRG) de Barcelone ont découvert que le cancer se développe uniformément dans toute sa masse, plutôt que sur ses bords extérieurs. Le travail, publié aujourd'hui dans la revue eLIFEremet en question des hypothèses vieilles de plusieurs décennies sur la façon dont la maladie se développe et se propage.
« Nous remettons en question l'idée selon laquelle une tumeur est une entité » à deux vitesses « avec des cellules qui se divisent rapidement à la surface et une activité plus lente dans le noyau. Au lieu de cela, nous montrons qu'il s'agit de masses en croissance uniforme, où chaque région est également active et a le potentiel pour héberger des mutations agressives », explique le Dr Donate Weghorn, auteur co-correspondant de l'étude et chercheur au Centre de régulation génomique de Barcelone.
Nos résultats ont des implications sur l’évolution des tumeurs. Le renouvellement constant des cellules qui meurent et sont remplacées par de nouvelles dans tout le volume tumoral donne au cancer de nombreuses opportunités d'innovations évolutives, comme échapper à la surveillance immunitaire.
Professeur Johannes Berg, auteur co-correspondant de l'étude et chercheur à l'Université de Cologne
Au cours des cinquante dernières années, les chercheurs ont émis l’hypothèse que les tumeurs se développaient plus rapidement sur leurs bords extérieurs. On pense que les cellules cancéreuses situées à la surface présentent des avantages naturels par rapport aux cellules situées en profondeur. Par exemple, les cellules périphériques ont un meilleur accès aux nutriments et à l’oxygène des tissus sains environnants. Ils peuvent également se débarrasser plus facilement de leurs déchets.
À mesure qu’une tumeur se développe, son centre s’éloigne de plus en plus des vaisseaux sanguins de la zone où elle se développe. Les cellules situées au cœur d’une tumeur reçoivent de moins en moins d’oxygène et de nutriments. Les cellules sont également soumises à une pression mécanique accrue, la compression limitant leur capacité à se diviser.
Malgré cette théorie, l’étude a révélé que les tumeurs se développent dans toute leur masse. Les chercheurs ont fait cette découverte grâce à la génomique spatiale, une technique utilisée pour étudier l’information génétique des cellules à leur emplacement exact au sein d’un tissu. Ils ont obtenu des données d’études antérieures dans lesquelles des centaines de petits échantillons ont été prélevés dans différentes parties de tumeurs hépatiques, à la fois dans un espace bidimensionnel et tridimensionnel. Cela a fourni une carte détaillée des mutations dans toute la tumeur.
Ils ont examiné les mutations dans chacun des échantillons et ont développé une méthode pour mesurer la direction et la propagation de ces mutations, permettant aux chercheurs de calculer les angles entre les positions des cellules parentales et leur progéniture mutée. Dans le modèle de croissance en surface, ces angles pointeraient vers l’extérieur. Au lieu de cela, les chercheurs ont découvert que les angles étaient répartis uniformément dans toutes les directions, montrant une croissance uniforme dans toute la tumeur.
L’étude a également examiné comment les mutations se propageaient au sein de la tumeur. Si les cellules cancéreuses se développaient principalement sur les bords, les mutations seraient plus regroupées. Ils ont découvert que les mutations étaient dispersées, ce qui suggère que les cellules se divisaient dans toute la tumeur.
Pour valider davantage leurs résultats, les chercheurs ont utilisé des simulations informatiques pour créer différentes tumeurs virtuelles, certaines avec une croissance en surface et d'autres avec une croissance en volume. Les chercheurs ont comparé les modèles de mutations issus des simulations aux modèles trouvés dans les données réelles sur les tumeurs. Ils ont constaté que les modèles de mutation dans les tumeurs réelles correspondaient aux modèles des simulations de croissance en volume, mais pas aux simulations de croissance en surface.
L’une des limites de l’étude est qu’elle s’est concentrée sur le cancer du foie, de sorte que les résultats pourraient ne pas s’appliquer universellement à tous les types de cancer. Une autre limite est que l’étude fournit principalement des informations sur les premiers stades de la croissance tumorale, ce qui pourrait ne pas refléter pleinement le comportement de types de cancer plus importants ou métastatiques.
« L'émergence de mutants conférant une résistance au traitement constitue un aspect important de la pertinence clinique. Notre travail se concentre sur la croissance tumorale à un stade précoce, mais étendre la recherche aux mutations tardives peut nous en dire plus sur ces mutations et pourquoi elles déjouent finalement de nombreux approches thérapeutiques », conclut le Dr Berg.
