Les cellules cancéreuses sont plus stimulantes que les cellules non malignes

Des indices sur la façon dont les cellules deviennent cancéreuses sont révélés dans un nouveau catalogue de leurs caractéristiques physiques et chimiques. Le catalogue montre, entre autres, comment les cellules malignes qui se détachent des tumeurs et envahissent d’autres organes sont plus agiles et plus agressives que les cellules non malignes: elles peuvent traverser plus facilement de petits espaces et exercent une plus grande force sur leurs cellules. environnement.
Pour compiler le catalogue, 100 chercheurs de 20 centres différents aux États-Unis se sont associés pour explorer la physique et la chimie qui façonnent le développement des cellules cancéreuses, un processus qui n'est pas clair du point de vue des sciences physiques.
Les chercheurs, qui font partie des centres de sciences physiques-oncologie (PS-OC) parrainés par le National Cancer Institute, espèrent que leur catalogue aidera à détecter plus tôt les cellules cancéreuses, et même à prévenir ou à traiter le cancer métastatique s'est propagé et a créé de nouveaux sites tumoraux dans d'autres parties du corps, responsables de la grande majorité des décès par cancer.
Dans un article publié en ligne le 26 avril dans la revue Rapports scientifiques, ils décrivent comment ils ont effectué une comparaison moléculaire et biophysique systématique entre deux lignées cellulaires, l’une des cellules du cancer du sein métastatique et l’autre des cellules mammaires non malignes, et ont énuméré les principales différences qui offrent de nouvelles perspectives malin à métastatique.
Robert Austin, professeur de physique et leader du PS-OC de l'université de Princeton dans le New Jersey, déclare dans un communiqué:
"En réunissant différents types d'expertise expérimentale pour comparer systématiquement les cellules métastatiques et non métastatiques, nous avons avancé nos connaissances sur la façon dont les métastases se produisent."

Les cellules métastatiques sont essentiellement des "jailbreakers"

Par exemple, ils ont constaté que les deux types de cellules présentaient des différences dans les propriétés mécaniques, la manière dont ils adhéraient aux surfaces, comment ils migraient, réagissaient à l'oxygène et produisaient des protéines.
Austin et l’équipe du PS-OC de Princeton ont découvert que même s’ils voyageaient plus lentement que des cellules non malignes, les cellules métastatiques voyagent plus loin et vont dans une ligne plus droite.
Ils ont créé un environnement constitué de silicium qui simule la structure des tissus à l'intérieur du corps et a observé ce qui se passait lorsque les cellules traversaient de minuscules cavités de la taille d'une cellule et des canaux gravés dans le silicium.
Austin dit les cellules métastatiques "sont essentiellement des jailbreakers", car elles peuvent traverser la matrice extracellulaire, la paroi dure de la membrane que le corps crée pour tenter de sceller la tumeur des tissus sains.
Les physiciens et ingénieurs de Princeton possèdent une expertise dans la technologie de la microfabrication, qui est utilisée pour fabriquer des circuits intégrés et des cellules solaires. Ils ont fait appel à cette expertise pour fabriquer les minuscules chambres de silicium utilisées dans l'étude.
Le PS-OC de Princeton comprend également des équipes de l'École de médecine de l'Université John Hopkins, de l'Institut d'études biologiques Salk et de l'Université de Californie-Santa Cruz.

Les cellules métastatiques sont plus résistantes au faible taux d'oxygène et produisent des protéines qui les rendent plus mobiles

Dans leur article, les chercheurs décrivent également comment ils ont trouvé les cellules métastatiques récupèrent plus rapidement du stress d'un environnement pauvre en oxygène que les cellules non malignes, confirmant les résultats des études précédentes.
De nombreuses cellules métastatiques périssent lorsque l’apport d’oxygène est faible, mais celles qui survivent rebondissent avec une grande vigueur, confirmant l’opinion selon laquelle les cellules individuelles jouent un rôle important dans la propagation du cancer.
Le PS-OC de Princeton a également découvert les cellules malignes fabriquent des protéines qui les rendent plus mobiles et capable d'envahir la matrice extracellulaire et d'échapper à la tumeur. Ils ont découvert cela en comparant la production totale de protéines avec celle produite dans les cellules métastatiques.

Mesure comment les cellules poussent les cellules environnantes à l'expression des gènes et des protéines

Sur l'ensemble du réseau PS-OC, les chercheurs utilisent les deux mêmes lignées cellulaires épithéliales du sein: MCF-10A non tumorigène et MDA-MB-231 métastatique, modèles de métastases du cancer couramment utilisés. Ils utilisent également les mêmes réactifs et protocoles pour pouvoir comparer les résultats.
Leurs méthodes de laboratoire allaient de prendre des mesures physiques sur la manière dont les cellules poussent les cellules environnantes à mesurer leur expression génétique et protéique.

Nastaran Zahir Kuhn, responsable du programme du PS-OC à l'Institut national du cancer, déclare dans un communiqué:
"Environ 20 techniques ont été utilisées pour étudier les lignées cellulaires, permettant d'identifier un certain nombre de relations uniques entre les observations."

Les cellules métastatiques sont plus molles et exercent plus de force sur leur environnement

Par exemple, en utilisant une technique appelée microscopie à force atomique, les chercheurs ont constaté que les cellules métastatiques semblaient plus douces que les cellules non malignes, tandis qu'une autre approche, appelée microscopie à force de traction, indiquait qu'elles exercent plus de force sur leur environnement.
Ces deux propriétés fournissent des indices importants sur la manière dont les cellules métastatiques échappent à leur prison de tumeurs murées. Celles-ci pourraient les aider, par exemple, à rester, à migrer et à remodeler la matrice extracellulaire dure avec laquelle le corps a entouré la tumeur. Mais en même temps, les cellules métastatiques, plus douces, peuvent également pénétrer dans les petits espaces de la membrane.
Kuhn dit que l'objectif du programme national PS-OC est de mettre en commun l'expertise de physiciens, d'ingénieurs, d'informaticiens, de chimistes et de biologistes pour nous aider à mieux comprendre le cancer et:
"Les résultats de cette étude démontrent l'utilité d'une telle approche, en particulier lorsque les études sont menées de manière standardisée depuis le début."
Dans une autre étude intrigante publiée en janvier 2013, des chercheurs explorant l'interaction entre les cellules et la matrice extracellulaire suggèrent de savoir comment les cellules savent qu'elles ne sont pas à l'envers peuvent aussi aider à lutter contre le cancer.
Écrit par Catharine Paddock PhD