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Nouveaux liens entre cellules souches et tumeurs

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Des scientifiques du Laboratoire européen de biologie moléculaire (European Molecular Biology Laboratory - EMBL) d'Heidelberg et de l'Institut de recherche biomédicale du Parc Científic de Barcelona (IRB-PCB) viennent d'apporter une nouvelle preuve majeure à l'appui des thèses affirmant que certains types de cancer sont dus à des défauts des cellules souches. Dans une étude évoquée la semaine dernière dans l'édition en ligne de Nature Genetics, ils montrent que si certaines molécules clés ne sont pas placées aux bons endroits au sein des cellules souches avant leur division, cela peut déboucher sur des tumeurs mortelles.

Neuroblastes en division : à gauche division asymétrique normale à droite perte d'asymétrie conduisant à une prolifération tumorale

Aux tout premiers stades de développement embryonnaire, les cellules sont interchangeables et soumises à une rapide division. Elles ne tardent toutefois pas à se différencier et à se spécialiser pour devenir au final des cellules spécifiques telles que des neurones, des cellules sanguines ou musculaires. Lorsqu'elles se différencient, elles doivent cesser de se diviser et deviennent normalement partie intégrante de tissus spécifiques. Certaines cellules cancéreuses s'apparentent davantage à des cellules souches, en ce sens qu'elles sont identiques, se divisent rapidement et - au pire des cas - peuvent former des métastases qui se répandent dans tout l'organisme et s'implantent d'elles-mêmes dans d'autres tissus.

Les cellules spécialisées mourant naturellement sous l'effet du vieillissement ou de blessures, le corps garde en réserve des stocks de cellules souches pour procéder aux remplacements. Les cellule souches sont d'ordinaire divisées en deux types : l'une est simplement identique à sa parente et sera mise en réserve pour assortir le stock, l'autre se différencie. C'est ce qui se produit avec les neuroblastes de Drosophile : la division cellulaire crée un gros neuroblaste et une petite cellule qui s'intègre au tissu nerveux. Ce processus est contrôlé par des événements qui interviennent avant la division : la cellule parente devient asymétrique et collecte un ensemble de molécules spéciales, dont le Prospero et d'autres protéines, dans la zone qui deviendra la cellule spécialisée.

"Cette asymétrie fournit à la nouvelle cellule les molécules dont elle a besoin pour lancer les nouveaux programmes génétiques qui lui diront ce quelle deviendra", déclare Cayetano González, dont le groupe a démarré le projet à l'EMBL avant de s'installer à l'IRB-PCB pour y poursuivre ses travaux. "L'étude actuelle explore ce qui ce passe lorsque le processus de localisation de ces molécules est perturbé".

Le positionnement au bon endroit du Prospero et de ses partenaires dépend de l'activité de gènes spécifiques dans la cellule souche. Emmanuel Caussinus, doctorant à l'EMBL, membre du groupe de C. González et coauteur de l'article, est parvenu à créer des neuroblastes dans lesquels ces gènes étaient altérés. "Dès lors, nous n'avions plus de neuroblastes et de cellules filles capables de se transformer en une partie de nerf", déclare E. Caussinus. "À la place, nous avons obtenu une tumeur". Lorsque ces cellules altérées ont été transplantées dans des mouches, les résultats ont été rapides et spectaculaires. Le tissu contenant les cellules altérées a vu sa taille initiale multipliée par 100 ; les cellules ont envahi les autres tissus, et le décès s'en est suivi. Selon E. Caussinus, la tumeur en croissance était devenue "immortelle", et les cellules pourraient être retransplantées dans de nouveaux hôtes durant des années, génération après génération, avec des effets similaires.

L'étude prouve que les gènes spécifiques des cellules souches - ceux qui contrôlent la destinée des cellules filles et l'asymétrie de la division - sont cruciaux. Si ces gènes sont modifiés, les nouvelles cellules ne sont plus en mesure de contrôler leur reproduction, ce qui peut entraîner un cancer. "On conçoit dès lors toute l'importance des événements engendrant le recueil asymétriques de molécules à l'intérieur des cellules souches", déclare le Dr. González. "Cela suggère de nouvelles pistes d'investigation dans la relation entre cellules souches et tumeurs dans d'autres organismes modèles et chez l'homme".