La Biologie du cancer

Precis
Cet article fournit une brève explication de la biologie du cancer, y compris ses causes biologiques et moléculaires. Un certain nombre de termes scientifiques complexes (identifiés en caractères gras) sont expliqués dans le texte.

Qu’est-ce que le cancer

Le cancer est une anomalie des mécanismes de régulation internes d’une cellule qui entraîne une croissance et une reproduction incontrôlées de la cellule. Cela semble simple, mais il y a probablement plus d’interactions de régulation au sein d’une cellule qu’il n’y a d’interactions entre les personnes à New York au cours d’une journée donnée.

Les cellules normales constituent les tissus, et lorsque ces cellules perdent leur capacité à se comporter comme une unité spécifiée, contrôlée et coordonnée (dédifférenciation), le défaut entraîne un désarroi parmi la population cellulaire. Lorsque cela se produit, une tumeur se forme. (Plus à ce sujet plus tard.) Le cancer est un terme décrivant une grande variété de troubles de la prolifération. Le trouble spécifique peut varier d’un type de tissu à l’autre. Une seule tumeur peut même contenir différentes populations de cellules avec des processus différents qui ont mal tourné.

Maligne versus bénigne

Une tumeur peut être classée comme maligne ou bénigne. Dans les deux cas, il y a une agrégation et une prolifération anormales des cellules. Dans le cas d’une tumeur maligne, ces cellules se comportent de manière plus agressive, acquérant des propriétés d’envahissement accru. En fin de compte, les cellules tumorales peuvent même acquérir la capacité de se détacher de l’environnement microscopique dans lequel elles sont originaires, de se propager à une autre zone du corps (avec un environnement très différent, pas normalement propice à leur croissance) et de poursuivre leur croissance et leur division rapides dans ce nouvel emplacement. C’est ce qu’on appelle des métastases. Une fois que les cellules malignes ont métastasé, la guérison est plus difficile.

Les tumeurs bénignes ont moins tendance à envahir et sont moins susceptibles de métastaser. Ils se divisent d’une manière incontrôlée, cependant. Selon leur emplacement, ils peuvent être tout aussi mortels que les lésions malignes. Un exemple de ceci serait une tumeur bénigne dans le cerveau, qui peut se développer et occuper de l’espace dans le crâne, entraînant une pression accrue sur le cerveau.

Correction des anomalies

Les corrections des différentes anomalies cellulaires dans les cellules tumorales pourraient potentiellement prévenir ou inverser la prolifération cellulaire, conduisant à la guérison de la maladie. Il y a de nombreuses raisons pour lesquelles c’est si difficile, mais la principale explication est que nous n’avons pas encore une compréhension suffisante de tous les processus qui se déroulent à l’intérieur d’une cellule au niveau moléculaire. Sans cette connaissance, nous n’avons pas la capacité de « dire » aux cellules cancéreuses de simplement « se comporter ». »Au lieu de cela, nous devons réaliser nos remèdes en tuant les cellules cancéreuses.

Un autre problème est que les cellules (y compris les cellules non cancéreuses) acquièrent naturellement des mutations à mesure qu’elles se reproduisent. Des groupes de cellules à reproduction rapide mutent à un rythme encore plus élevé. Les cellules ont certaines « machines » en elles qui aident à corriger ces mutations au fur et à mesure qu’elles se produisent pendant la reproduction, mais les cellules cancéreuses perdent souvent cette capacité (plus à ce sujet ci-dessous). Le résultat final est qu’une seule tumeur peut contenir un groupe hétérogène de cellules avec des caractéristiques cellulaires différentes. »Même si nous avons compris le mécanisme de la tendance proliférative au sein d’une tumeur, toutes les cellules d’une tumeur particulière ne sont pas les mêmes. De nombreux autres types de cellules légèrement différents existent dans une population de cellules cancéreuses, et ces cellules devraient également être ciblées par nos stratégies de traitement.

Recherche génétique

Il existe de nombreux domaines de recherche active et intense visant à résoudre ces problèmes. Un effort majeur est le Projet sur le génome humain (HGP), l’effort national coordonné visant à caractériser tout le matériel génétique humain contenu dans les cellules humaines. Le but ultime du HGP est de découvrir tous les plus de 80 000 gènes humains et de les rendre accessibles pour une étude biologique plus approfondie.

Certains de ces gènes ont déjà été impliqués dans la croissance tumorale. Les oncogènes sont des gènes de la cellule qui, une fois activés, aident à piloter la division cellulaire de manière incontrôlée. De même, il existe certains gènes suppresseurs de tumeurs connus qui sont normalement actifs dans une cellule pour empêcher une croissance incontrôlée, mais qui deviennent défectueux ou sont « désactivés » dans certaines cellules cancéreuses.

Bien qu’un certain nombre de ces gènes aient été identifiés, cependant, seul un petit nombre est réellement compris en détail. Le grand nombre de gènes, de codes génétiques et de sous-unités d’ADN rend l’étude de ce problème difficile.

Photo fournie avec la permission du Projet du Génome humain du DOE

Causes d’anomalies génétiques

Il existe un certain nombre de facteurs potentiels à l’origine d’anomalies génétiques humaines. Nous savons maintenant que certaines mutations acquises peuvent activer des oncogènes ou inhiber des gènes suppresseurs de tumeurs. Ces mutations se produisent dans les chromosomes de la cellule (les 46 « unités » ou « paquets » dans une cellule qui contiennent son matériel génétique) au cours de la division cellulaire normale. Il existe des noms pour certains de ces types de mutations chromosomiques, que vous pouvez voir dans votre lecture ultérieure, tels que « translocations chromosomiques », « inversions », « délétions », « amplifications » ou « mutations ponctuelles. »(Les spécificités de ces différentes anomalies chromosomiques dépassent le cadre de cet article, mais il suffit de dire que ces anomalies conduisent à divers types de désarroi génétique.)

Fonction et dommages cellulaires

Alors que la génétique est la clé pour comprendre la transformation des cellules normales en tumeurs, nous devons également comprendre comment les mutations génétiques affectent la fonction cellulaire.

Pour comprendre la prolifération cellulaire, il est crucial de comprendre le rôle du cycle cellulaire. Toutes les cellules du corps se reproduisent (bien que certaines soient plus lentes que d’autres). Par exemple, la couche supérieure de votre peau est continuellement perdue et remplacée tout au long de votre vie. Pour qu’une cellule se reproduise, elle doit traverser ce « cycle » d’événements, qui comprend le doublement de son matériel génétique et l’augmentation des quantités de « machines » cellulaires, de sorte que lorsque la cellule se divise en deux, chaque cellule dispose de suffisamment de matériaux de base pour survivre et se reproduire.

La progression ordonnée des événements à travers ce cycle cellulaire dépend de mécanismes de synchronisation spécifiques. Les oncogènes et les gènes suppresseurs de tumeurs contrôlent directement de nombreux aspects du cycle cellulaire. Lorsque ces gènes sont mutés par une anomalie chromosomique, ils peuvent provoquer la poursuite incontrôlée du cycle cellulaire en désactivant divers mécanismes qui empêchent normalement la cellule de se répliquer de manière désordonnée.

Différenciation

Chaque cellule de votre corps dérive d’une cellule d’origine (formée lorsque l’ovule et le sperme se sont réunis). Au fur et à mesure que cette cellule se reproduit en plusieurs cellules et forme un fœtus, elle se diversifie (se différencie) en différents types de tissus (muscle, os, cartilage, nerf, muqueuse de l’estomac, etc.). En fin de compte, le corps humain est composé de peut-être des centaines de types de cellules. Une des choses curieuses (mal comprises par les scientifiques) est qu’une fois qu’une cellule devient une cellule nerveuse (par exemple), elle ne peut plus se transformer en cellule musculaire, même si la cellule d’origine dont elle est issue avait en fait cette capacité. Il s’est différencié.

Les cellules différenciées ont une autre propriété: elles se « collent » de manière bien définie (dans des tubes, des feuilles ou des cordes microscopiques et macroscopiques) dans votre corps, pour former les différents tissus. Après que des anomalies chromosomiques se produisent et que les cellules deviennent dédifférenciées (ou indifférenciées), ces cellules peuvent perdre leur tendance à « coller ensemble » au niveau cellulaire. Le terme scientifique pour cela est une « perte d’inhibition de contact. »

Apoptose

L’apoptose, appelée mort cellulaire programmée, est une autre partie complexe du cycle cellulaire. L’apoptose est une forme distincte de mort qui est un événement programmé et se produit en réponse à certains stimuli. L’apoptose est essentielle au développement normal des tissus. De plus, ce système permet aux cellules de s’autodétruire après avoir détecté des dommages à l’ADN plutôt que de perpétuer des mutations qui pourraient être mortelles pour l’organisme entier.

La décision de la cellule de se développer et de réparer les dommages à l’ADN ou d’induire une apoptose n’est pas comprise, mais peut être liée au degré de lésion de l’ADN. Le gène p53 est un participant clé dans ce processus. La perte de la fonction p53 peut entraîner à la fois une progression inappropriée dans le cycle cellulaire après une lésion de l’ADN et la survie d’une cellule qui aurait pu mourir autrement. Puisque p53 est au cœur de la stabilité du cycle cellulaire et de l’apoptose, il n’est pas surprenant qu’il s’agisse du gène le plus fréquemment muté dans les cancers humains, comprenant des défauts dans plus de 50% de toutes les tumeurs.

Le gène pRb joue également un rôle important dans la prévention de la poursuite incontrôlée du cycle cellulaire. (Il fournit un soi-disant « point de contrôle » dans le cycle cellulaire et empêche une cellule de rouler davantage à moins que certains critères stricts ne soient remplis.) Lorsque le gène pRb est muté, la cellule pourrait perdre cette étape importante qui contrôle la reproduction cellulaire. Cela conduirait à une prolifération cellulaire accrue, améliorant ainsi la transformation maligne de la cellule.

Résumé

Les cellules peuvent devenir malignes lorsque les gènes responsables de l’apoptose sont mutés. Les gènes mutés fournissent :

1. Une inhibition moins importante que d’habitude de la progression du cycle cellulaire (gènes suppresseurs de tumeurs),
2. Une meilleure stimulation du cycle cellulaire (oncogènes)
3. Des signaux anti-apoptose accrus; et/ ou
4. Diminution des signaux de pro-apoptose

Au fur et à mesure que nous acquérons une meilleure compréhension de la mort cellulaire, des méthodes exploitant l’apoptose à des fins cliniques peuvent être développées. Ces méthodes peuvent impliquer l’activation sélective de l’apoptose dans les cellules tumorales et non dans les tissus normaux; correction des défauts apoptotiques dans les cellules cancéreuses en restaurant d’une manière ou d’une autre le gène p53; ou prévenir l’apoptose dans les tissus normaux avec des agents qui protègent les tissus normaux des dommages causés par les radiations (radioprotection) et la chimiothérapie (chimioprotection) afin que des doses plus élevées de radiations puissent être administrées aux cellules tumorales sans affecter les tissus humains normaux.

Conclusion

Il existe des centaines de facteurs connus impliqués dans la cause du cancer, et des centaines d’autres qui sont encore douteux ou inconnus. Nombre d’entre elles font l’objet d’enquêtes ou ont déjà été mises en cause, mais sont aujourd’hui considérées comme des facteurs majeurs (proximité de lignes électriques à haute puissance, par exemple). Avant que des remèdes puissent être trouvés par le biais de la génétique moléculaire, nous devrons comprendre l’interaction complète de la cellule et de son environnement.

Il est peu probable qu’une seule cause de cancer soit jamais identifiée. Des mécanismes communs menant au développement de tous les cancers peuvent exister et existent. L’identification et la prévention de ces processus anormaux sont probablement le moyen le plus probable de réduire les taux de cancer. Une fois qu’un cancer se forme, cependant, de nombreuses stratégies différentes doivent être utilisées pour interrompre ces processus cellulaires et éliminer et désactiver les cellules anormales. Ces stratégies, par nécessité, différeront en fonction des types de tumeurs, des emplacements et d’autres facteurs tumoraux et hôtes.