Comprendre les raisons pour lesquelles certaines thérapies anti cancéreuses cessent d’être efficaces à un stade spécifique

 

Jérusalem, le 16 juin 2013

Des chercheurs de l'Université de Jérusalem et de Californie ont réalisé une percée pour comprendre comment et pourquoi une thérapie prometteuse contre le cancer n'a pas réussi à atteindre le succès espéré pour tuer les cellules tumorales. Leurs travaux pourraient conduire à de nouvelles perspectives pour surmonter cette impasse.

La thérapie problématique étudiée implique la suppression de la protéine mTOR (cible mammalienne de la rapamycine). Cette protéine joue un rôle important dans la régulation de la manière dont les cellules traitent les signaux moléculaires provenant de leur environnement, mTOR est fortement activée dans de nombreux cancers.

Jusqu’à maintenant, la suppression de mTOR induite par des médicaments a donné de bons résultats en provoquant la mort des cellules cancéreuses dans les couches externes de tumeurs cancéreuses, mais a été décevante dans les essais cliniques en relation avec le noyau de ces tumeurs.

La réduction d’oxygène - hypoxie - est une caractéristique quasi universelle des tumeurs solides pouvant modifier la façon dont les tumeurs répondent aux thérapies. On savait que, dans les conditions d'hypoxie, le comportement de signalisation mTOR est influencé et modifié, mais le mécanisme n'était pas compris.

Une équipe de recherche, dont fait parti le Prof. émérite Raphael D. Levine de l'Institut de Chimie à l'Université de Jérusalem et des chercheurs de l’Institut de Technologie de Californie et de l’Ecole de Médecine David Geffen à UCLA, ont cherché à voir si l'influence de l'hypoxie sur la signalisation mTOR dans les cancers du cerveau pourrait expliquer la mauvaise performance des médicaments mTOR. Leur travail a été récemment publié dans les Actes de l'Académie Nationale des Sciences (PNAS) aux Etats-Unis.

Pour mener leur recherche, ils ont utilisé une puce pour mesurer le réseau de signalisation de la protéine mTOR dans les cellules cancéreuses individuelles, et ont interprété les résultats en utilisant un nouvel ensemble d'outils théoriques issus des sciences physiques. Cette approche combinée a permis la simplification d'un système biologique complexe.

Ils ont constaté que, à un niveau particulier de manque d'oxygène (hypoxie), commun aux tumeurs solides, la signalisation mTOR bascule entre deux ensembles de propriétés. Au point de commutation, les modèles théoriques ont prédit que la protéine mTOR ne répondrait pas aux médicaments.

En outre, la combinaison des résultats issus de l'expérience et de la théorie indique que le commutateur pourrait être interprété comme un type de transition de phase, qui n'a pas été précédemment observé dans les systèmes biologiques.

Cette transition de phase est le point de bascule entre les deux réseaux de signalisation et arrive très brusquement. Le changement dans la signalisation signifie que le corps de cellules étudiées ne répond plus comme auparavant. Dans le cas de la tumeur, "l’effet" du mTOR cesse, ce qui signifie que la tumeur n'est plus inhibée.

Ces résultats ont plusieurs implications. Premièrement, ils peuvent expliquer la mauvaise performance clinique des inhibiteurs de mTOR. Deuxièmement, ils indiquent que certains comportements biologiques complexes, qui perturbent souvent les scientifiques à la recherche  de traitements efficaces pour les maladies humaines, peuvent être compris grâce à l'utilisation efficace des outils expérimentaux et théoriques issus des sciences physiques.