Quand la croissance devient une faiblesse

La croissance est un processus biologique fondamental et une condition préalable au développement et à la reproduction des organismes vivants. Les processus de croissance cellulaire (c'est-à-dire la production de nouvelle biomasse) et de division cellulaire doivent être coordonnés entre eux.

Dans les organismes multicellulaires tels que l'être humain, la croissance des cellules doit également être coordonnée avec leur environnement afin que les cellules soient présentes en nombre et en taille suffisants pour former des tissus ou des organes fonctionnels. La croissance cellulaire est donc strictement régulée et ne se produit qu'en présence de certains signaux de croissance.

Mais les cellules cancéreuses sont différentes. Elles se développent de manière incontrôlée, se divisent sans cesse et ne réagissent pas aux signaux d'arrêt provenant de leur environnement.

Un avantage peut être un inconvénient

Aujourd'hui, plusieurs études publiées dans la revue Molecular Cell montrent que la croissance incontrôlée n'est pas seulement un avantage pour les cellules cancéreuses, mais aussi une faiblesse.

L'une de ces études a été menée par le professeur Gabriel Neurohr de l'Institut de biochimie de l'ETH Zurich. Depuis plusieurs années, lui et son groupe étudient l'influence de la croissance cellulaire sur la fonction cellulaire. Ils et ellesétudient également ce qui se passe lorsque les cellules dépassent leur taille normale et entrent dans un état que les scientifiques appellent sénescence. Dans cet état, les cellules ont atteint une taille préternaturelle et perdent leur capacité à se diviser. Néanmoins, elles sont toujours actives et peuvent influencer leur environnement, par exemple en libérant des substances messagères.

Les cellules sénescentes sont présentes dans les tissus normaux et jouent un rôle important dans le processus de vieillissement. Cependant, la sénescence peut également être induite par des substances chimiques et, parce qu'elle entraîne une perte de la capacité de division, elle est l'objectif de certains traitements contre le cancer.

Une défaillance dans la réparation de l'ADN

Sandhya Manohar, une collègue de Gabriel Neurohr, a maintenant cherché à savoir si la taille excessive affecte les fonctions cellulaires dans les cellules sénescentes. Dans sa recherche, elle a traité une lignée cellulaire non cancéreuse et une lignée cellulaire de cancer du sein avec des substances qui inhibent la croissance et la division.

Lorsqu'elle a utilisé uniquement des substances inhibant la division dans ses cultures cellulaires, les cellules n'étaient effectivement plus capables de se diviser, mais elles continuaient à croître et entraient en sénescence. Elles ont donc définitivement perdu leur capacité à se diviser. Cet effet a persisté même après que Sandhya Manohar a cessé d'administrer les inhibiteurs de division.

Une raison importante de la perte de la capacité de division est que les cellules hypertrophiées ne peuvent plus réparer les dommages causés à leur matériel génétique, tels que les cassures double brin de l'ADN. De telles ruptures se produisent toujours spontanément lorsqu'une cellule duplique son matériel génétique avant la division cellulaire.

En outre, ces cellules ne peuvent pas activer correctement une voie de signalisation clé (p53-p21), qui est essentielle pour une réponse coordonnée aux cassures de l'ADN. Par conséquent, les dommages ne sont pas réparés de manière suffisamment efficace. Pour les cellules hypertrophiées, cela signifie que de nombreuses cassures irréparables de l'ADN s'accumulent au cours de la division, au point que celle-ci n'est plus possible.

La thérapie combinée est-elle contre-productive ?

Cependant, lorsque les chercheuses et chercheurs ont traité les cellules avec des substances inhibant la division et la croissance simultanément, les cellules ont pu se diviser et se multiplier à nouveau normalement après l'arrêt des deux substances. «C'est précisément ce qu'il ne faut pas faire dans le cadre d'un traitement anticancéreux», explique Gabriel Neurohr.

Les agents inhibiteurs de croissance et de division sont déjà utilisés dans le traitement du cancer. «Sur la base de nos observations dans les cultures cellulaires, nous nous attendons à un taux de rechute plus élevé lorsque l'on traite une tumeur avec des inhibiteurs de division et des inhibiteurs de croissance en même temps. Il serait plus logique d'utiliser d'abord un inhibiteur de division, puis un médicament qui endommage davantage l'ADN des cellules et rend la division complètement impossible», explique Gabriel Neurohr.

Tests cliniques nécessaires pour confirmer les résultats

Jusqu'à présent, les scientifiques de l'ETH Zurich ont testé leurs nouvelles découvertes uniquement sur des cultures cellulaires. La croissance et la division dépendant fortement de l'environnement cellulaire, l'équipe ne peut pas transférer ces résultats directement dans un cadre clinique. Des essais sur des organoïdes ou sur des échantillons de tissus sont donc d'abord nécessaires pour mieux tester le traitement potentiel. Des études cliniques portant sur diverses combinaisons d'inhibiteurs de division et d'autres médicaments sont également en cours.

L'idée avancée par les chercheuses et chercheurs de l'ETH Zurich sous la direction de Gabriel Neurohr est étayée par des études menées par trois autres équipes de recherche internationales, également publiées dans le même numéro de Molecular Cell.

Ces études montrent que les cellules cancéreuses à croissance hyperactive sont sensibles au traitement par des inhibiteurs de division. Comme ces substances sont déjà utilisées pour traiter certains types de cancer du sein, les nouvelles découvertes pourraient avoir un impact à long terme sur le traitement du cancer.