De nouvelles perspectives pour la recherche sur le cancer
En collaboration avec l'H?pital universitaire de B?le, des chercheurs de l'ETH se penchent sur l'origine du cancer de la vessie. Leurs conclusions suggèrent d'accorder à l'avenir plus d'attention aux modifications mécaniques des tissus dans la recherche sur le cancer.
En réalité, Dagmar Iber et son groupe étudient en laboratoire et à l'aide de modèles informatiques comment des tissus et organes tridimensionnels complexes se forment à partir de cellules et de leur information génétique. Jusqu'à récemment, la professeure de l'ETH en biologie assistée par ordinateur au Département des systèmes biologiques à B?le ne faisait pas de recherche sur le cancer. Cela a changé avec un appel du Conseil des EPF à soumettre des requêtes de recherche dans lesquelles des chercheurs fondamentaux traitent de nouvelles questions de recherche sur des thèmes de santé en collaboration avec des médecins.
Iber s'est associé à deux professeurs de l'H?pital universitaire de B?le, l'urologue Cyrill Rentsch et le pathologiste Lukas Bubendorf.
Ensemble, ils voulaient découvrir ce qui détermine la direction dans laquelle les tumeurs de la vessie se propagent. Et effectivement, la collaboration entre la biologiste du développement et les deux cliniciens va pouvoir donner une impulsion importante à la recherche sur le cancer.
La forme de la tumeur est déterminante
La direction de la croissance des tumeurs de la vessie est pertinente, car elle peut avoir une influence sur le caractère bénin ou malin d'une tumeur. Il dépend également des possibilités de traitement disponibles et du pronostic de survie des patients.
L'une des formes les plus fréquentes de cancer de la vessie est la tumeur dite papillaire, qui se développe avec de petites structures ramifiées en forme d'arbre depuis la paroi de la vessie vers l'intérieur de celle-ci. Il s'agit d'une forme de tumeur relativement bénigne que les urologues peuvent traiter efficacement en décollant ces tumeurs de la paroi vésicale au cours d'une intervention peu invasive.
En revanche, lorsqu'une tumeur ne se développe pas à l'intérieur de la vessie, mais dans les couches plus profondes de la paroi vésicale, les médecins parlent de cancer de la vessie invasif sur le plan musculaire. Dans ces couches, la tumeur atteint également les vaisseaux sanguins et lymphatiques, ce qui favorise la formation de métastases qui peuvent se propager dans le corps. Le pronostic de cette forme de cancer est moins bon et les médecins doivent souvent retirer toute la vessie des patients. On sait que les deux formes de cancer sont génétiquement différentes. Cependant, les mécanismes qui favorisent la croissance d'une tumeur à l'intérieur de la vessie ou dans les couches plus profondes de la paroi vésicale ne sont pas encore connus.
? propos de la personne
Dagmar Iber Est professeure de biologie assistée par ordinateur au Département des systèmes biologiques et présidente de l'assemblée d'école.
C'est là que l'expérience des chercheurs de l'ETH entre en jeu : "Les ramifications en forme d'arbre des tumeurs papillaires de la vessie nous ont rappelé, au sens large, les ramifications des poumons", explique Iber. C'est pourquoi elle voulait savoir si ces structures se formaient par des mécanismes moléculaires similaires. Au cours du projet de recherche, il s'est toutefois avéré que ce n'était pas le cas : "Les moteurs moléculaires de la formation du poumon et de l'apparition du cancer de la vessie sont totalement différents", explique la professeure de l'ETH Dagmar Iber.
La mécanique plut?t que la biochimie
Dans les poumons, un mécanisme biochimique conduit à des ramifications. Dans le cas du cancer de la vessie en revanche, ce ne sont pas des facteurs biochimiques mais mécaniques qui semblent influencer la croissance. C'est la théorie avancée par les scientifiques b?lois dans une étude publiée sous forme de preprint.
Pour comprendre la théorie, il faut se remémorer la structure et la fonction de la paroi de la vessie : elle est flexible et permet, gr?ce à son plissement, à la vessie de se dilater et de se contracter en fonction de la quantité d'urine. Trois couches de tissus jouent un r?le important dans ce processus. Ensemble, elles forment, à la manière d'un oignon, les couches les plus internes de la paroi vésicale : tout d'abord une couche épithéliale souple, puis une couche de membrane nettement plus rigide qui joue un r?le de soutien, et enfin une couche de tissu conjonctif à nouveau un peu plus souple.
Selon la théorie des chercheurs, qui s'appuie sur des mesures effectuées sur des biopsies de patients atteints de tumeurs, sur des échantillons de tissus issus d'essais sur des souris et sur des modèles informatiques, la rigidité des différentes couches de la paroi vésicale se modifie les unes par rapport aux autres en cas de cancer. Différentes formes de cancer se forment en fonction de la gravité des modifications : Si la rigidité des couches ne change que légèrement, des protubérances relativement grossières se forment dans la paroi de la vessie et peuvent pénétrer à l'intérieur de celle-ci. Elles forment la base des tumeurs papillaires qui peuvent se développer à ces endroits.
En revanche, en cas de modifications plus importantes de la rigidité relative, la surface de la muqueuse de la vessie reste lisse, mais la membrane située entre l'épithélium et le tissu conjonctif forme des plis et des rides étroits et fins. Selon les chercheurs, cela pourrait provoquer des lésions tissulaires qui favoriseraient la croissance de la tumeur maligne dans ces couches de la paroi vésicale.
Un stade précoce étudié
"Les pathologistes ont déjà décrit auparavant que la rigidité de la paroi vésicale se modifie de manière générale chez les patientes et les patients atteints d'un cancer de la vessie avancé", explique Franziska Lampart, doctorante dans le groupe d'Iber. Ce qui est nouveau, c'est que les chercheurs ont étudié le stade précoce du cancer de la vessie dans un modèle animal. En collaboration avec le groupe du professeur de l'ETH Daniel Müller, ils ont pu montrer, gr?ce à des mesures au microscope à force atomique, que la couche membranaire s'assouplit déjà à certains endroits à ce stade précoce. "Cela correspond à notre idée selon laquelle les modifications locales de la rigidité relative des différentes couches de la paroi de la vessie jouent déjà un r?le important dans le développement du cancer", explique Lampart.
"Nous devrions davantage tenir compte de la biomécanique dans la recherche sur le cancer".Dagmar Iber
Ces indices pourraient ouvrir de nouvelles perspectives à la recherche sur le cancer et l'orienter dans une nouvelle direction. En effet, une grande partie de la recherche sur le cancer se concentre sur l'inhibition ou l'élimination de la croissance des cellules cancéreuses. "Notre recherche montre une fois de plus que ce n'est pas seulement la croissance cellulaire qui est pertinente, mais aussi la mécanique des tissus", explique Iber. Les cellules sécrètent des fibres protéiques et des enzymes qui leur permettent d'influencer et de modifier leur environnement immédiat, la matrice extracellulaire. "Nous devrions davantage tenir compte de la biomécanique et des voies de signalisation qui l'influencent dans la recherche sur le cancer. Actuellement, ce domaine de recherche n'en est qu'à ses débuts", constate Iber.
De ce projet de recherche sur le cancer, Iber ne retiendra pas seulement les nouvelles connaissances et l'agréable et ouverte collaboration avec les cliniciens de l'h?pital universitaire, mais elle pourra également utiliser ces expériences dans son domaine de prédilection, la biologie du développement. Car là aussi, les modifications de la rigidité pourraient jouer un r?le.
"Globe" en réseau à B?le
Ce texte est paru dans le numéro 24/01 du magazine de l'ETH. Globe est paru.