Quand les cellules non immunitaires tuent les cellules cancéreuses

Les cellules T sont l'une des principales armes du système immunitaire. Ceux-ci reconnaissent les cellules corporelles infectées par un virus et déclenchent leur mort cellulaire programmée, ce qui tue également le virus. En revanche, les cellules T échouent dans le cas des cellules tumorales, car elles ne les reconnaissent pas comme étrangères et ne peuvent donc pas les éliminer.

Depuis peu, les médecins utilisent toutefois des cellules T modifiées en laboratoire contre les tumeurs. Ces cellules immunitaires dotées de fonctions supplémentaires n'échappent pas aux cellules cancéreuses : elles peuvent les détecter et les tuer. Mais cette thérapie par cellules immunitaires peut avoir des effets secondaires importants et la production des cellules T modifiées est techniquement exigeante.

Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Martin Fussenegger de l'ETH au Département des systèmes biologiques à B?le propose aujourd'hui une approche inédite et plus simple pour produire des cellules design synthétiques utilisables à des fins thérapeutiques pour lutter contre les tumeurs : Les chercheurs ont intégré trois composants supplémentaires dans des cellules rénales et des cellules souches (adipeuses) humaines, les transformant ainsi en cellules conceptuelles synthétiques semblables aux cellules T.

L'un des composants des cellules T synthétiques est constitué d'antennes moléculaires qui dépassent largement de la cellule. Sont également ancrés dans la membrane cellulaire des anticorps dotés de sites d'amarrage spécifiques qui reconnaissent les structures cibles de la cellule cancéreuse correspondante et se lient à elles. Le troisième composant est un réseau de gènes qui génère un complexe de molécules.

Ce complexe de molécules est constitué d'une "tête de fusée" moléculaire qui traverse la membrane de la cellule cible. Une molécule de conversion lui est couplée, qui "arme" un agent antitumoral à l'intérieur de la cellule cancéreuse.

Le précurseur de cette substance active doit être ajouté au système de l'extérieur. Les cellules cancéreuses absorbent cette substance et la molécule de conversion transforme la forme inactive en une forme active. La cellule cancéreuse éclate, la substance active est libérée et élimine d'autres cellules tumorales dans la "zone de mort" entourant la cellule T synthétique. "Cet effet bystander rend nos cellules T synthétiques encore plus efficaces", explique Fussenegger.

Déclencheur mécanique

Le mécanisme qui déclenche la cascade jusqu'à la mort de la cellule cancéreuse est nouveau et fonctionne de manière physique : en rapprochant sa cellule cible, la cellule T synthétique plie les protéines de l'antenne. L'ancrage de l'antenne, qui pénètre dans la cellule, perd ainsi le contact avec un interrupteur moléculaire qu'il bloquait jusque-là. En réaction à l'ordre "on", une cascade de signaux se met en marche et active la production du complexe moléculaire.

Les nouvelles cellules T artificielles présentent plusieurs avantages par rapport aux thérapies anticancéreuses actuelles. Alors que les chimiothérapies inondent le corps de substances actives afin de tuer, de manière peu sélective, le plus grand nombre possible de cellules qui se divisent rapidement, il ne faut ici que quelques cellules T artificielles. De plus, celles-ci ne sont utilisées que localement et de manière très ciblée. "Nos cellules T d'un nouveau genre reconnaissent et tuent les cellules cancéreuses métastasées à un stade très précoce, lorsque les autres thérapies ne sont pas efficaces", explique Fussenegger. Autre avantage de la méthode : "Les cellules T artificielles fonctionnent de manière totalement indépendante du système immunitaire, de sorte que celui-ci reste pleinement fonctionnel et que l'on peut s'attendre à moins d'effets secondaires".

Avec un système modulaire vers la généralisation

Le système est en outre extensible de manière modulaire. Les chercheurs peuvent équiper les cellules tueuses artificielles de différents sites d'ancrage qui se lient à d'autres types de cellules cancéreuses. Pour le présent travail, qui a été publié en page externeNature Chemical Biology Les chercheurs ont utilisé des sites d'ancrage qui reconnaissent exclusivement un certain type de cellules cancéreuses du sein. "Avec cette technique, nous obtenons une énorme généralisation qui ne peut pas être atteinte avec les véritables cellules T actuellement utilisées dans les thérapies anticancéreuses", souligne Fussenegger.

On ne sait pas encore si et comment ce système fonctionnera chez l'homme. Jusqu'à présent, les chercheurs de l'ETH n'ont testé leurs nouvelles cellules que dans des cultures cellulaires. "Pour l'instant, notre nouveau système est loin d'avoir une application thérapeutique", explique le professeur de l'ETH. "Mais je pense que nous avons ouvert un nouveau front contre le cancer".