En travaillant avec des cellules humaines du sein et des poumons, des scientifiques du Johns Hopkins Medicine Hospital (États-Unis) affirment avoir tracé une voie moléculaire qui peut conduire les cellules sur la voie dangereuse de la duplication trop répétée de leur génome, une caractéristique des cellules cancéreuses.
Les résultats, publiés dans la revue « Science », révèlent ce qui ne va pas lorsqu’un groupe de molécules et d’enzymes déclenche et régule ce que l’on appelle le cycle cellulaire, le processus répétitif de création de nouvelles cellules à partir de leur matériel génétique.
Les chercheurs suggèrent que ces résultats pourraient être utilisés pour développer des thérapies qui arrêtent les arrêts du cycle cellulaire et pourraient arrêter la croissance des cancers.
Pour se répliquer, les cellules suivent une routine ordonnée qui commence par la création d’une copie de l’intégralité de leur génome, suivie par la séparation des copies du génome et enfin par la division égale de l’ADN répliqué en deux cellules filles.
Les cellules humaines possèdent 23 paires de chaque chromosome – la moitié provenant de la mère et l’autre moitié du père, y compris les chromosomes sexuels X et Y – soit 46 au total, mais on sait que les cellules cancéreuses passent par un état intermédiaire qui en compte le double : 92. chromosomes. Comment cela se produit était un mystère.
“Une question persistante parmi les scientifiques dans le domaine de l’oncologie est la suivante : comment les génomes des cellules cancéreuses sont-ils si endommagés ?”, a déclaré Sergi Regot, professeur agrégé de biologie moléculaire et de génétique à la faculté de médecine de l’université Johns Hopkins.
“Notre étude remet en question les connaissances fondamentales sur le cycle cellulaire et nous amène à réévaluer nos idées sur la manière dont le cycle est régulé”, a ajouté Regot.
En ce sens, le chercheur affirme que les cellules qui subissent un stress après avoir copié le génome peuvent entrer dans une phase latente, ou sénescente, et courir par erreur le risque de copier à nouveau leur génome.
Généralement, au fil du temps, ces cellules inactives sont balayées par le système immunitaire après les avoir reconnues comme défectueuses. Cependant, il arrive parfois, notamment avec l’âge, que le système immunitaire ne puisse pas éliminer les cellules. Laissées seules dans le corps, les cellules anormales peuvent à nouveau répliquer leur génome, mélanger les chromosomes lors de la division suivante et un cancer en croissance commence.
CELLULES DU SEIN ET DU POUMON
Dans un effort pour cerner les détails de la voie moléculaire qui contourne le cycle cellulaire, Regot et l’assistant de recherche Connor McKenney, qui a dirigé l’équipe de Johns Hopkins, se sont concentrés sur les cellules humaines qui tapissent les conduits mammaires et les tissus pulmonaires. La raison : ces cellules ont tendance à se diviser plus rapidement que les autres cellules du corps, ce qui augmente les chances de visualiser le cycle cellulaire.
Le laboratoire de Regot est spécialisé dans l’imagerie de cellules uniques, ce qui le rend particulièrement adapté à la détection du très faible pourcentage de cellules qui n’entrent pas en phase de dormance et continuent de répliquer leur génome.
Pour cette nouvelle étude, l’équipe a analysé des milliers d’images de cellules individuelles au cours de leur division cellulaire. Les chercheurs ont développé de brillants biocapteurs pour marquer les enzymes cellulaires appelées kinases dépendantes des cyclines (CDK), connues pour leur rôle dans la régulation du cycle cellulaire.
Ils ont observé que plusieurs CDK étaient activées à différents moments du cycle cellulaire. Après avoir exposé les cellules à un facteur de stress environnemental, tel qu’un médicament qui perturbe la production de protéines, un rayonnement UV ou ce qu’on appelle un stress osmotique (un changement soudain de la pression de l’eau autour des cellules), les chercheurs ont observé que l’activité de CDK 4 et CDK 6 a diminué.
Puis, cinq à six heures plus tard, alors que les cellules commençaient à se préparer à se diviser, la CDK 2 était également inhibée. À ce moment-là, un complexe protéique appelé complexe favorisant l’anaphase (APC) était activé pendant la phase juste avant la séparation et la division de la cellule, une étape appelée mitose.
“Dans l’environnement stressé de l’étude, l’activation de l’APC s’est produite avant la mitose, alors qu’on sait normalement qu’elle n’est activée que pendant la mitose”, explique Regot.
Environ 90 pour cent des cellules du sein et des poumons quittent le cycle cellulaire et entrent dans un état de repos lorsqu’elles sont exposées à un facteur de stress environnemental.
Dans leurs cellules expérimentales, toutes les cellules ne sont pas restées immobiles. L’équipe de recherche a observé que 5 à 10 pour cent des cellules du sein et des poumons réintégraient le cycle cellulaire, divisant à nouveau leurs chromosomes.
Grâce à une autre série d’expériences, l’équipe a lié une augmentation de l’activité des protéines kinases dites activées par le stress au faible pourcentage de cellules qui contournent la phase de repos et continuent de dupliquer leur génome.
Regot dit que des essais cliniques sont en cours testant des agents endommageant l’ADN avec des médicaments qui bloquent les CDK. “Il est possible que la combinaison de médicaments pousse certaines cellules cancéreuses à dupliquer leur génome et à générer l’hétérogénéité qui confère finalement une résistance aux médicaments”, explique Regot.
“Il pourrait exister des médicaments capables de bloquer l’activation de l’APC avant la mitose pour empêcher les cellules cancéreuses de répliquer deux fois leur génome et empêcher la progression de la phase tumorale”, a conclu Regot.
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