Sur la piste de l'architecture des tumeurs

Le traitement du cancer est l'un des domaines les plus complexes de la médecine, car chaque tumeur est différente. ? partir d'une cellule cancéreuse dégénérée, une mosa?que de populations de cellules se développe et acquiert en permanence de nouvelles mutations. Et chacune de ces populations de cellules - appelées clones - peut réagir différemment à la thérapie.

Les approches thérapeutiques modernes s'attaquent de manière ciblée aux clones qui contribuent de manière significative à la croissance de la tumeur. Les médecins prélèvent du tissu tumoral et déterminent la taille relative des différentes populations de cellules ainsi que leurs mutations spécifiques par séquen?age de l'ADN.

Il est souvent difficile de savoir si et pourquoi une certaine population de cellules s'impose dans une tumeur ; il est donc difficile de prédire l'évolution du cancer et de choisir le bon traitement sur cette base.

Un modèle informatique montre le développement d'une tumeur

Or, une équipe de recherche internationale dirigée par Niko Beerenwinkel, professeur au Département des systèmes biologiques de l'ETH Zurich à B?le, a montré que l'architecture des tissus contribue de manière décisive à la manière dont les populations de cellules se propagent dans les tumeurs pour différents types de cancer.

Les chercheurs ont donc simulé le développement de la tumeur à l'aide d'un modèle informatique qui, contrairement aux modèles existants, prend également en compte la structure cellulaire des différents tissus. Ils ont publié leurs résultats dans la revue spécialisée page externeNature Ecology and Evolution.

"Les populations de cellules dans les tumeurs sont en concurrence les unes avec les autres pour les ressources limitantes telles que l'espace, les nutriments et l'oxygène", explique Robert Noble, premier auteur de l'étude. Le fait qu'une nouvelle mutation confère un avantage de survie à une population de cellules dépend donc de la manière dont elle interagit avec les cellules voisines.

Les cellules cancéreuses sont constamment en compétition

Ainsi, en cas de cancer du sang dans la moelle osseuse, d'innombrables cellules souches se trouvent dans un grand pool uniforme. Une cellule souche dégénérée présentant une mutation qui lui confère un avantage de survie peut rapidement s'imposer dans ce pool de cellules.

En revanche, lors de l'apparition d'un cancer de l'intestin, les cellules se trouvent dans de petites niches formées par des plis et des creux microscopiques de la paroi intestinale. En raison de la forte structuration de l'habitat, les cellules cancéreuses présentant des mutations avantageuses ne se propagent que lentement.

La théorie selon laquelle la structure des tissus influence le nombre et la taille des différentes populations de cellules dans une tumeur existe déjà depuis longtemps dans la recherche sur le cancer. La nouvelle étude est cependant la première à examiner systématiquement cet aspect.

Les simulations co?ncident avec l'architecture des tumeurs réelles

Le modèle informatique nouvellement développé reproduit la propagation des populations de cellules mutées pour différents types de cancer. Pour chaque type de cancer, les chercheurs ont effectué des milliers de simulations et ont comparé les résultats avec les données de séquen?age d'ADN à résolution spatiale de préparations de vraies tumeurs humaines. Résultat : les prédictions du modèle informatique concordent avec les données cliniques.

"Nos résultats montrent que la structure spatiale particulière de chaque tumeur doit être prise en compte pour obtenir une image précise des processus", a déclaré Beerenwinkel.

La présente étude fournit en outre l'ébauche d'une nouvelle génération de modèles spécifiques aux patients dans le diagnostic du cancer. Noble, qui dirige entre-temps son propre groupe à la City University de Londres, déclare : "A l'avenir, les médecins pourraient utiliser ces modèles pour mieux prédire si une tumeur donnée répond à une thérapie".