Santé

Télomérase et télomères : l'immortalité réplicative

Dossier - Cancer : les mécanismes biologiques
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Le cancer touche 350.000 personnes par an en France et il est la première cause de mortalité. Malgré les multiples visages de cette maladie, les travaux de recherche des trente dernières années ont permis de définir des points communs aux cancers.

  
DossiersCancer : les mécanismes biologiques
 

Les cellules cancéreuses ne peuvent pas proliférer indéfiniment tant qu'elles n'ont pas résolu le problème du raccourcissement de l'extrémité de leurs chromosomes.

Figure 18. Les télomères, représentés ici en rose, sont présents aux extrémités de tous les chromosomes. © Spectracell Laboratories

Une limite naturelle de la prolifération : le raccourcissement des télomères

La réplication de l'ADN de la cellule doit se faire intégralement pour qu'après la division cellulaire les cellules filles héritent de la totalité de l'information génétique dont elles ont besoin pour fonctionner. Cependant, lors de la terminaison de la réplication aux extrémités des chromosomes, le système de réplication est incapable de recopier le bout du chromosome. Afin que l'information génétique ne soit pas perdue par cette limitation du système de réplication, les chromosomes possèdent à leurs extrémités des séquences d'ADN répétées qui ne contiennent aucune information génétique essentielle à la cellule : ce sont les télomères (Figure 18).

À chaque cycle cellulaire, les télomères se raccourcissent un peu plus (Figure 19). Au bout d'un certain nombre de cycles cellulaires effectués par la cellule, les télomères sont tellement raccourcis qu'il y a un risque de perte de l'information génétique présente juste avant eux. La cellule entre en crise télomérique, deux issues sont alors possibles : soit la cellule entre en sénescence ce qui bloque définitivement sa capacité à proliférer, soit elle déclenche sa mort par apoptose. Par conséquent, le nombre de cycles cellulaires pouvant être effectués par la cellule est limité par la longueur des télomères. Pour proliférer sans limite, les cellules cancéreuses doivent donc déjouer cette barrière imposée par le raccourcissement des télomères.

La télomérase permet une immortalité réplicative

La télomérase est une protéine capable d'allonger les télomères (Figure 19). Les cellules qui expriment cette protéine sont dites immortelles dans le sens où elles peuvent proliférer sans être restreintes à un nombre limité de divisions cellulaires. Les cellules du corps humain qui possèdent cette protéine sont les cellules souches puisque leur rôle est le maintien et la régénération des tissus chez l'adulte. Elles doivent donc avoir la capacité de reconstruire un tissu sans être limitées par un nombre de divisions cellulaires ce qui est possible grâce à l'expression de la télomérase.

Figure 19. Évolution des télomères. Au cours de divisions cellulaires successives, les télomères (en rouge) se raccourcissent progressivement jusqu’à atteindre une taille critique : c’est la crise télomérique qui conduit à la sénescence ou à l’apoptose. Si la cellule exprime la télomérase, elle régénère ses télomères et peut se diviser de façon illimitée. © Grégory Ségala

Les cellules différenciées, comme les cellules épithéliales, ne possèdent pas la télomérase. Les cellules cancéreuses dérivant de cellules épithéliales peuvent trouver le moyen d'exprimer cette protéine pour proliférer sans limite. La télomérase est exprimée dans environ 90 % des cancers, ce qui montre que l'expression de cette protéine offre un avantage essentiel dans la progression de l'oncogenèse. Parmi les cancers où la télomérase n'est pas exprimée, les cellules cancéreuses utilisent des mécanismes complexes d'allongement des télomères qui leur permettent de déjouer le raccourcissement des télomères.