Les scientifiques de Salk utilisent une vieille théorie pour découvrir de nouvelles cibles dans la lutte contre le cancer du sein

Les scientifiques de Salk utilisent une vieille théorie pour découvrir de nouvelles cibles dans la lutte contre le cancer du sein

Les similitudes entre les signatures génétiques des organes en développement et du cancer du sein pourraient prédire et personnaliser les thérapies contre le cancer

LA JOLLA, CA — Reprenant une théorie initialement proposée à la fin du XIXe siècle selon laquelle le développement des organes chez l'embryon normal et celui des cancers sont liés, des scientifiques du Salk Institute for Biological Studies ont étudié le développement des organes chez la souris afin de comprendre comment les cancers du sein, et peut-être d'autres cancers, se développent chez l'homme. Leurs résultats offrent de nouvelles pistes pour prédire et personnaliser le diagnostic et le traitement du cancer.

Dans un article publié le 3 février dans Cellule souche cellulaireLes scientifiques signalent des similitudes frappantes entre les signatures génétiques de certains types de cancer du sein humain et celles des cellules souches du tissu mammaire d'embryons de souris. Ces résultats suggèrent que les cellules cancéreuses perturbent les programmes génétiques clés qui guident les cellules immatures dans la construction d'organes au cours d'une croissance normale.

« Les cellules souches d'un embryon en développement sain disposent d'un système GPS qui les alerte de leur position dans l'organe », explique Geoffrey Wahl, professeur à Salk Laboratoire d'expression génique, qui a dirigé la recherche. « Ce système dépend d'instructions internes et de signaux externes provenant de l'environnement pour indiquer aux cellules souches ce qu'elles doivent faire et où aller dans l'organisme. Il stimule la croissance des cellules souches et leur formation, ou leur transformation en différentes cellules qui forment des organes complexes, comme le sein. Nos résultats indiquent que ce système GPS est défaillant pendant le développement du cancer, ce qui pourrait expliquer pourquoi nous détectons des cellules de type souche dans les cancers du sein. »

Les chercheurs de Salk ont découvert des similitudes dans l'activité génétique des cancers du sein et des cellules souches mammaires présentes dans des embryons de souris en développement (illustrés ici sur fond de tissu adipeux). Leurs résultats offrent des pistes pour le développement de thérapies personnalisées contre le cancer.

Image : avec l'aimable autorisation de Dannielle D. Engle

Le lien entre cancer et tissus embryonnaires a été proposé pour la première fois dans les années 1870 par Francesco Durante et Julius Cohnheim, qui pensaient que les cancers provenaient de cellules adultes persistant à l'état immature, proche de l'embryon. Plus récemment, des scientifiques, dont Benjamin Spike, co-auteur principal des travaux actuels et chercheur postdoctoral au laboratoire Wahl, ont découvert que les tumeurs contiennent souvent des cellules dont les caractéristiques des cellules souches sont révélées par leurs signatures génétiques.

Par conséquent, de nombreux scientifiques et médecins cherchent des moyens de détruire les cellules souches cancéreuses, car ces cellules pourraient rendre le cancer plus résistant aux traitements et entraîner une récidive. Les scientifiques de Salk caractérisent actuellement les cellules souches de certaines formes de cancer du sein afin d'enrayer leur croissance.

L'étude de l'activité génétique des cellules souches spécifiques d'organes est très complexe, car ces cellules sont très rares et difficiles à distinguer des autres cellules de l'organe. Cependant, en se concentrant sur des tissus obtenus à partir d'embryons de souris, les chercheurs de Salk ont pu pour la première fois identifier et isoler un nombre suffisamment important de cellules souches mammaires fœtales pour commencer à comprendre le fonctionnement de leur GPS.

Les scientifiques de Salk ont d'abord fait la découverte surprenante que ces cellules souches mammaires fœtales n'étaient pleinement fonctionnelles que juste avant la naissance. Cette observation suggérait qu'un environnement très particulier était nécessaire pour qu'une cellule devienne une cellule souche. À ce stade embryonnaire tardif, les cellules souches mammaires étaient suffisamment abondantes pour simplifier leur isolement. Cela a permis de déterminer leur signature génétique, puis de la comparer à celle des cellules souches des cancers du sein.

Les signatures des cellules souches mammaires du fœtus étaient étonnamment similaires à celles des cellules souches présentes dans les cancers du sein agressifs, y compris une fraction significative d'un sous-type de cancer virulent appelé « triple négatif ». Ceci est important, car ce type de cancer du sein manquait jusqu'à présent de cibles moléculaires utiles à la conception de stratégies thérapeutiques personnalisées.

« Il est peu probable que les cellules responsables du développement des tumeurs chez l'adulte inventent des schémas d'expression génétique entièrement nouveaux », explique Benjamin Spike. « Au contraire, certaines cellules cancéreuses semblent réactiver et altérer les programmes qui régissent la fonction des cellules souches du tissu fœtal, y compris les programmes des cellules voisines qui constituent le paysage cellulaire fœtal environnant, ou microenvironnement. »

La découverte de signatures génétiques communes ouvre aux scientifiques une nouvelle voie pour explorer les liens entre développement et cancer. En découvrant de nouveaux marqueurs biologiques, les scientifiques espèrent développer des tests permettant d'individualiser le traitement en illustrant le fonctionnement du système GPS d'une tumeur. Cela devrait aider les médecins à déterminer quels patients pourraient bénéficier d'un traitement et quels traitements administrer.

Les médecins utilisent déjà des médicaments, comme l’Herceptin, qui ciblent spécifiquement les voies génétiques défectueuses dans les tumeurs, mais aucune thérapie de ce type n’est actuellement disponible pour certaines formes agressives de la maladie, comme le sous-type triple négatif.

Bien que les cellules cancéreuses triples négatives ne possèdent pas les trois marqueurs génétiques essentiels actuellement utilisés pour guider le traitement du cancer du sein, l'analyse des scientifiques suggère une forte dépendance à la signalisation par des voies similaires à celles qui affectent la croissance des cellules souches du sein fœtal.

Ils ont découvert que les cellules souches mammaires fœtales sont sensibles à une classe de thérapies ciblées déjà existante ; ces thérapies pourraient donc également être efficaces dans les cancers du sein triple négatifs. Des études en laboratoire et des essais cliniques sont actuellement en cours pour tester cette possibilité.

« Des efforts considérables sont déployés pour personnaliser le traitement du cancer en approfondissant la compréhension de la génétique du cancer de chaque patient », explique Wahl. « Nos résultats offrent un moyen de découvrir de nouvelles cibles et de nouveaux médicaments pour l'homme en étudiant les cellules souches primitives chez la souris. »

En plus de Spike, Dannielle Engle et Jennifer Lin, toutes deux chercheuses postdoctorales dans le laboratoire de Wahl, étaient également co-premiers auteurs de l'article.

La recherche a été financée par le Fondation de recherche sur le cancer du sein, le US Department of Defense, le Fondation G. Harold et Leila Y. Mathers et Susan G. Komen pour la guérison.

À propos du Salk Institute for Biological Studies :
Le Salk Institute for Biological Studies est l'un des principaux instituts de recherche fondamentale au monde. Des professeurs de renommée internationale y explorent des questions fondamentales des sciences de la vie dans un environnement unique, collaboratif et créatif. Axés à la fois sur la découverte et sur l'encadrement des futures générations de chercheurs, les scientifiques du Salk contribuent de manière révolutionnaire à notre compréhension du cancer, du vieillissement, de la maladie d'Alzheimer, du diabète et des maladies infectieuses en étudiant les neurosciences, la génétique, la biologie cellulaire et végétale, et les disciplines connexes.

Les réalisations de ses professeurs ont été récompensées par de nombreuses distinctions, dont des prix Nobel et des adhésions à l'Académie nationale des sciences. Fondé en 1960 par le Dr Jonas Salk, pionnier du vaccin contre la polio, l'Institut est une organisation indépendante à but non lucratif et un monument architectural.