Comment les cellules cancéreuses se frayent un chemin dans d’autres organes
La biomécanique de la façon dont les cellules cancéreuses s’échappent de la circulation sanguine pour envahir d’autres organes a été décrite pour la première fois par des chercheurs de l’UCL, du MIT et de leurs collaborateurs.
L’étude, publiée dans Sciences avancéesont découvert que plus les tissus étaient poreux et mous, plus les cellules cancéreuses étaient susceptibles de pénétrer de force et étaient capables de le faire plus rapidement, fournissant des données précieuses pour la recherche visant à prévenir ou à arrêter les métastases cancéreuses, qui est la principale cause de la mortalité par cancer.
Des médicaments qui influencent la rigidité de l’environnement autour des tumeurs, tels que PAT-1251 et PXS-5505, sont testés dans des essais cliniques pour des cancers qui ne se sont pas encore propagés, et l’espoir est que des approches similaires pourraient être utilisées pour traiter les cancers métastasés.
Les cancers solides émergent à un endroit du corps, connu sous le nom de site tumoral primaire. La métastase se produit lorsque les cellules cancéreuses se détachent de la tumeur primaire et se propagent à d’autres parties du corps via la circulation sanguine ou le système lymphatique, ce qui peut entraîner des tumeurs secondaires dans d’autres organes. Le processus d’éclatement des cellules cancéreuses du système circulatoire vers d’autres tissus est connu sous le nom d’extravasation.
La plupart des recherches sur le cancer se concentrent sur le dépistage précoce des cancers et leur traitement avant qu’ils ne se propagent, ce qui a entraîné de meilleurs résultats pour les patients. Mais une fois qu’un cancer a métastasé, il devient beaucoup plus difficile à traiter, souligné par le fait que les métastases sont un facteur dans la grande majorité des décès par cancer. Bien que les cancers métastasés puissent être traités, ils ne peuvent pas être guéris.
Dans cette étude, des chercheurs de l’UCL et du MIT ont entrepris de mieux comprendre les forces biomécaniques qui déterminent comment les cellules cancéreuses sont capables d’envahir d’autres tissus à partir de la circulation sanguine.
Ils ont créé des modèles in vitro de l’endothélium, une couche unicellulaire qui sépare la circulation sanguine des autres tissus, et l’ont placé sur différentes préparations de gel de collagène pour imiter des tissus plus rigides ou plus poreux. Les cellules tumorales ont ensuite été introduites dans les modèles pour observer si elles pouvaient pénétrer l’endothélium, combien de temps cela prenait et comment elles y parvenaient en termes mécaniques.
Le Dr Yousef Javanmardi (UCL Mechanical Engineering), premier auteur de l’étude, a déclaré : “Nous avons observé que les cellules cancéreuses doivent s’accrocher à l’endothélium pour établir une prise, qu’elles utilisent pour se pousser et se tirer à travers cette couche cellulaire étroitement tissée. et dans le tissu au-delà. C’est comme si vous étiez coincé dans une boue épaisse : vous auriez besoin d’utiliser quelque chose de solide comme un rocher pour pouvoir vous tirer et vous pousser vers un sol plus ferme. Plus la boue est épaisse, plus ce serait dur. Vous pourriez ne pas sortir et si vous le faisiez, cela prendrait plus de temps. »
Les résultats soulèvent la question de savoir si les propriétés biomécaniques de tissus spécifiques dans le corps déterminent où se forment les tumeurs secondaires.
Compte tenu de l’extrême difficulté d’étudier les métastases de cette manière dans les tissus humains, la prochaine étape consistera à créer des modèles tridimensionnels plus avancés du système vasculaire pour observer plus en détail la biomécanique du cancer dans des conditions qui imitent mieux la biologie humaine. Cela permettrait de tester des médicaments et, espérons-le, d’identifier des candidats pour des essais sur l’homme.
Le professeur Emad Moeendarbary (UCL Mechanical Engineering), auteur principal de l’étude, a déclaré : « Il est extrêmement satisfaisant de voir cette recherche hautement interdisciplinaire et collaborative se concrétiser après cinq ans. Le défi d’étudier les métastases est important et il a fallu un d’énormes efforts pour produire ces découvertes, impliquant des physiciens, des biologistes, des ingénieurs, des mathématiciens et des oncologues. C’est une excellente publicité pour la puissance de la collaboration et je suis optimiste que ces données aideront à approfondir notre compréhension des métastases cancéreuses et le développement de médicaments pour traiter il.”
