L’Université de Tel-Aviv révèle le mécanisme par lequel le cancer du sein métastase vers le cerveau
Une étude novatrice, menée sous la direction des Prof. Uri Ben-David et Ronit Satchi-Fainaro de la Faculté de médecine de l’Université de Tel-Aviv, en collaboration avec des dizaines de chercheurs dans le monde, a révélé un mécanisme par lequel le cancer du sein envoie des métastases vers le cerveau, phénomène mortel contre lequel il n’existe à ce jour aucun traitement efficace. La découverte ouvre la voie au développement de nouveaux médicaments et à un suivi ciblé et personnalisé permettant la détection et le traitement précoces des métastases cérébrales. L’étude a été menée par Catherine Lau et Sabina Pozzi de l’Université de Tel-Aviv, en collaboration avec des dizaines de chercheurs issus de 14 laboratoires répartis dans 6 pays (Israël, États-Unis, Italie, Allemagne, Pologne et Australie). Elle a été publiée dans la revue Nature Genetics.
Combiner les approches et les technologies de la recherche sur le cancer
« La plupart des décès chez les patients atteints de cancer ne sont pas dus à la tumeur primaire, mais aux métastases qu’elle envoie vers les organes vitaux », explique le Prof. Satchi-Fainaro. « Parmi celles-ci, les métastases cérébrales sont parmi les plus mortelles et les plus difficiles à traiter. L’une des questions les plus importantes encore non résolues en cancérologie est de comprendre pourquoi certaines tumeurs métastasent vers des organes spécifiques et pas vers d’autres. Malgré l’importance de ce phénomène, on connaît encore très peu les facteurs et les mécanismes qui le sous-tendent. Dans cette étude, nous avons uni nos efforts pour approfondir nos connaissances et tenter de répondre à cette question ».
L’étude a combiné deux approches différentes de la recherche sur le cancer : celle du laboratoire du Prof. Satchi-Fainaro qui étudie les interactions entre les cellules cancéreuses et leur micro-environnement, et celle du laboratoire du Prof. Ben-David, qui examine les altérations chromosomiques caractéristiques des cellules cancéreuses. Dans le cadre de cette étude complexe, les chercheurs ont utilisé un grand nombre de méthodes et de technologies scientifiques : analyse de données cliniques et génomiques de patientes atteints de cancer, expériences génétiques, biochimiques, métaboliques et pharmacologiques sur des cellules cancéreuses en culture, et expériences fonctionnelles sur des souris.
Tout d’abord, les chercheurs ont découvert une altération chromosomique spécifique dans les cellules cancéreuses du sein, prédictive d’un risque élevé de métastases cérébrales. Le Prof. Ben-David explique : « Nous avons constaté que lorsque le chromosome 17 d’une cellule cancéreuse perd une copie de son bras court, le risque de métastases cérébrales augmente. Nous avons également mis en évidence que cette perte est due à l’inactivation d’un gène important situé sur ce bras, le gène p53, surnommé le « gardien du génome », qui joue un rôle crucial dans la régulation de la croissance et de la division cellulaires. Il s’avère qu’en l’absence d’un gène p53 normal les métastases cérébrales peuvent se former et se développer librement. En injectant des cellules cancéreuses, avec ou sans p53 normal, dans le cerveau de souris, nous avons observé que les cellules dont l’activité du gène était altérée proliféraient beaucoup plus. Nous avons alors cherché à identifier le mécanisme responsable de ce phénomène ».
Une altération du gène p53
« L’environnement cérébral est fondamentalement différent de celui du sein où se situe la tumeur primaire », ajoute le Prof. Ronit Satchi-Fainaro. « La question est de savoir comment une cellule cancéreuse du sein, adaptée à cet environnement, peut s’accommoder de l’entourage étranger du cerveau. D’après nos résultats, cette adaptation est étroitement liée à l’altération du gène p53. Nous avons constaté que ce gène contrôle la production d’acides gras, un processus métabolique particulièrement essentiel dans le cerveau. Cela signifie que les cellules dépourvues du gène p53 ou dans lesquelles il est endommagé, produisent davantage d’acides gras que les cellules normales et, par conséquent, sont capables de croître et de se diviser plus rapidement dans le cerveau ».
Les chercheurs se sont ensuite intéressés aux composantes de l’environnement cérébral et à la communication entre les cellules cérébrales et les cellules cancéreuses. Ils ont constaté une communication accrue entre les cellules cancéreuses présentant une altération de la protéine p53 et les astrocytes, cellules du cerveau qui sécrètent des substances bénéfiques aux neurones. En l’absence de p53, les cellules cancéreuses détournent les substances sécrétées par les astrocytes et les utilisent pour produire des acides gras. Les chercheurs ont identifié une enzyme spécifique, du nom de SCD1, crucial pour la production d’acides gras, dont les niveaux d’expression et d’activité sont plus élevés dans les cellules cancéreuses présentant une altération ou une absence de la protéine p53.
« Après avoir mis en évidence le mécanisme et les acteurs clés, nous avons cherché à exploiter ces découvertes pour trouver un traitement potentiel des métastases cérébrales », explique le Prof. Ben-David. « Nous avons choisi de nous concentrer sur l’enzyme SCD1 et avons testé l’efficacité de plusieurs médicaments en développement qui inhibent son activité. Ces médicaments étaient initialement destinés à d’autres maladies, mais nous avons constaté que l’inhibition de l’enzyme SCD1 dans les cellules métastatiques présentant une protéine p53 endommagée est efficace et freine le développement des métastases cancéreuses de manière significative, aussi bien chez la souris que dans des échantillons de métastases cérébrales prélevés chez des femmes atteintes d’un cancer du sein ».
Un traitement potentiel contre les métastases cérébrales ?
Les chercheurs ajoutent que leurs découvertes pourraient aider les médecins et les patientes à prédire l’évolution de la maladie : en effet, il est possible d’identifier dès un stade précoce du cancer du sein si les cellules présentent une mutation du gène p53 (ou une délétion du bras court du chromosome 17), ce qui augmente considérablement le risque de métastases cérébrales ultérieures. Par exemple, les médecins pourront éviter d’administrer des chimiothérapies agressives aux effets secondaires importants aux patientes ne présentant pas de risque élevé de métastases cérébrales et, à l’inverse, privilégier un traitement intensif lorsque ce risque est accru. De plus, le médecin traitant pourra mettre en place un suivi adapté au niveau de risque de la patiente, comme des IRM cérébrales périodiques pour celles présentant un risque accru de métastases cérébrales. Ce type de suivi intensif permettra un dépistage et un traitement précoces, augmentant considérablement les chances de guérison.
« Dans cette étude, nous avons uni nos forces dans un vaste effort international pour répondre à une question cruciale : quel est le mécanisme qui permet au cancer du sein de métastaser vers le cerveau ? », concluent les chercheurs. « Nous avons identifié plusieurs caractéristiques des cellules cancéreuses directement liées à ce phénomène mortel, et ces découvertes nous ont permis de suggérer de nouvelles cibles pour le développement de médicaments contre les métastases cérébrales, un phénomène pour lequel aucun traitement efficace n’a été trouvé à ce jour. De plus, nous avons examiné des médicaments ciblant un mécanisme métabolique spécifique, les inhibiteurs de la SCD1, et constaté leur efficacité contre les métastases cérébrales. Enfin, nos résultats devraient permettre aux oncologues de mieux prédire quelles patientes présentent un risque accru et d’adapter leur prise en charge en conséquence. Bien que le chemin soit encore long, le potentiel est immense ».
Ce projet bénéficie du soutien financier de la Fondation israélienne pour la science (ISF), de la Fondation israélienne pour la recherche sur le cancer (ICRF) et de la banque espagnole Fundación La Caixa. Il s’inscrit également dans un projet de recherche plus vaste mené au sein du laboratoire du Prof. Satchi-Fainaro, financé par une subvention avancée et une subvention Preuve de Concept (PoC) du Conseil européen de la recherche (ERC) et par la Fondation Kahn, ainsi que dans le cadre d’un projet de recherche mené au sein du laboratoire du Prof. Ben-David, financé par une subvention de démarrage de l’ERC.
