Une nouvelle méthode de ciblage précis des cellules problématiques vers la mort à l'aide de la lumière pourrait ouvrir la voie à une nouvelle compréhension et à de nouveaux traitements contre le cancer et les maladies inflammatoires, rapportent des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign.
La mort cellulaire inflammatoire, appelée nécroptose, est un outil régulateur important dans l'arsenal de l'organisme contre la maladie. Cependant, dans certaines maladies, le processus peut dérailler ; par exemple, les cellules cancéreuses sont capables de supprimer les signaux inflammatoires et d'échapper ainsi à la mort.
En général, les traitements contre le cancer utilisent l'induction pharmacologique pour tuer les cellules, mais ces produits chimiques ont tendance à se diffuser dans les tissus et il est difficile de les contenir à un endroit précis. On obtient de nombreux effets indésirables. Nous pouvons rendre les cellules sensibles à la lumière et nous pouvons focaliser le faisceau lumineux pour qu'il soit plus petit qu'une seule cellule. C'est ainsi que nous pouvons utiliser la lumière pour cibler très précisément une cellule et activer sa voie de mort.
Kai Zhang, responsable de l'étude, professeur de biochimie à l'Université de l'Illinois
Les chercheurs ont utilisé une méthode appelée optogénétique pour faire réagir les cellules à la lumière. Ils ont emprunté un gène photoactivé aux plantes et l'ont inséré dans des cultures de cellules intestinales, en le reliant au gène RIPK3, une protéine qui régule la nécroptose.
« Lorsqu'il est activé, le RIPK3 subit une oligomérisation ; il forme des amas de complexes protéiques. Nos protéines sensibles à la lumière se regroupent lorsqu'elles sont exposées à la lumière bleue. Ainsi, en déclenchant le regroupement des protéines sensibles à la lumière, le RIPK3 se rassemble et s'oligomérise, et c'est ainsi que nous imitons la voie d'activation », a déclaré l'étudiant diplômé Teak-Jung Oh, premier auteur de l'article publié dans le Journal de biologie moléculaire.
Mais tuer la cellule elle-même n’est pas le seul objectif. L’induction de la voie de mort cellulaire inflammatoire, plutôt que de tuer la cellule mécaniquement ou chimiquement, déclenche une réaction du système immunitaire. Les cellules rompues libèrent des substances chimiques appelées cytokines qui irritent les cellules voisines et attirent les lymphocytes T, des globules blancs qui jouent un rôle important dans la façon dont le système immunitaire identifie et attaque les menaces, a déclaré Zhang.
« Certains types de cellules cancéreuses créent un environnement immunosuppresseur local, dans lequel les lymphocytes T ne sont pas recrutés ou, s'ils arrivent, ils ne le reconnaissent pas comme une menace et n'infiltrent pas la zone cancéreuse. Mais en ouvrant certaines cellules cancéreuses par nécroptose, nous espérons moduler cet environnement immunosuppresseur et aider à entraîner les lymphocytes T à reconnaître et à attaquer le cancer », a déclaré Zhang, qui est membre du Cancer Center de l'Illinois.
Le système optogénétique nécessitant une diffusion directe de la lumière dans les tissus, les applications cliniques humaines dans les tissus plus profonds que la peau sont actuellement limitées. Cependant, le groupe de l'Illinois prévoit de mettre en œuvre son système chez la souris pour étudier plus en détail la nécroptose et la réponse immunitaire dans le cancer et d'autres maladies inflammatoires. Ils étudieront également plus en détail le potentiel de la plateforme in vitro pour entraîner les lymphocytes T aux thérapies immunitaires.
« Il est particulièrement important de comprendre la voie de signalisation cellulaire responsable de la nécroptose, car on sait qu'elle est impliquée dans des maladies telles que les maladies neurodégénératives et les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin. Il est important de savoir comment la nécroptose affecte la progression de ces maladies. Et si vous ne connaissez pas les mécanismes moléculaires, vous ne savez pas vraiment quoi cibler pour ralentir la progression », a déclaré Oh.
L'Institut national des sciences médicales générales et l'Institut national de la santé mentale des National Institutes of Health, la National Science Foundation et le Cancer Center de l'Illinois ont soutenu ce travail. Zhang est également affilié au Beckman Institute for Advanced Science and Technology de l'Illinois.