Les petits cancers peuvent métastaser tôt

Le concept de survie du plus apte s'applique le plus souvent à la compétition qui se produit au sein et entre les espèces animales, mais les pressions évolutives peuvent être trouvées ailleurs - même dans une tumeur cancéreuse.

Nous avons déjà bien compris que les tumeurs ne sont pas des amas de cellules identiques, mais des populations diverses et dynamiques en elles-mêmes. Et, comme les individus au sein des populations animales, les cellules des tumeurs se font concurrence, certaines prospèrent, d'autres échouent.

Des chercheurs ont élaboré un modèle mathématique pour comprendre la dynamique en jeu lorsque les tumeurs cancéreuses se développent et se propagent. Mettant leur modèle en action, ils ont fait une observation quelque peu paradoxale, à savoir que les mutations qui conduisent à des métastases surviennent plus souvent tôt que tard, dans une histoire tumorale.

Ils suggèrent que l'intégration de la théorie évolutionniste et écologique dans la biologie du cancer peut aider à imaginer des traitement plus efficaces.

Dans la conscience publique, le cancer est cette grande maladie unitaire que nous devons vaincre d'une manière ou d'une autre, comme la poliomyélite, ce qui n'est pas le cas. Chaque tumeur cancéreuse est une communauté de cellules différentes faisant des choses différentes.

Comprendre comment le cancer évolue peut nous aider à prédire quelle lignée dominera dans une tumeur et, éventuellement, à la traiter de manière préventive pour minimiser les risques de résistance aux médicaments. Ou, si nous pouvions prédire types de mécanismes qui provoquent des métastases, nous pourrions essayer de les déjouer dès le début de la tumeur.

Les cellules cancéreuses ne se contentent pas de vivre et de se reproduire parmi les cellules normales, elles modifient activement l'environnement qui les entoure pour le rendre plus propice à leur propre croissance. Ce processus peut entraîner la formation des vaisseaux sanguins ou la modification de la structure et du métabolisme des cellules voisines. Cependant, ce microenvironnement tumoral, ou niche tumorale, ne se limite pas aux tissus voisins. Les métastases surviennent lorsque les cellules malignes sécrètent des facteurs par le biais de la circulation sanguine vers des sites distants du corps afin de préparer de nouveaux espaces pour la croissance du cancer.

De la même façon que nous préparons l’avenir de nos enfants, une tumeur prépare des sites distants vers lequel ses enfants migreront un jour.

Cette théorie de propagation du cancer, basée sur la biologie de l'évolution et l'écologie, posait des questions intéressantes aux chercheurs. En supposant qu’une lignée de cellules cancéreuses sacrifie certaines de ses ressources pour préparer ces zones éloignées, comment une telle lignée pourrait-elle en concurrencer une autres qui a cultivé des zones plus proches de la tumeur primaire ? Et qu'en est-il des lignées "tricheuses" qui n'ont pas contribué à construire d’autres niches tumorales, et ont donc utilisé moins de ressources ?

En imaginant une tumeur primaire, les chercheurs ont conçu une tumeur modèle composée de quatre types de cellules cancéreuses : des producteurs qui aident à construire le microenvironnement immédiat de la tumeur ; des producteurs qui aident à construire des sites distants pré-métastatiques en sécrétant diverses molécules ; les producteurs qui effectuent ces deux tâches (et supportent le double du coût en ressources) ; et les tricheurs, qui ne contribuent pas à la construction de niches (et donc sacrifient moins de ressources).

En mettant en place des interactions compétitives entre ces différents sous-ensembles de cellules cancéreuses et en exécutant des simulations, ils ont observé que, lorsque les tumeurs étaient petites, les producteurs qui contribuaient à la formation de niches pré-métastatiques étaient plus susceptibles de "gagner" car il y avait moins de concurrents autour pour les dépasser. Mais une fois que les tumeurs ont grossi, d'autres mutations sont apparues et, par conséquent, le nombre de lignées concurrentes a augmenté.

Il s’établit donc un compromis : les mutants qui contribuent aux niches pré-métastatiques sont plus susceptibles d'apparaître dans des tumeurs plus grosses, mais sont moins susceptibles de s'établir dans ces tumeurs.

Les tumeurs plus petites sont en fait plus susceptibles de provoquer des métastases. Cette découverte est étayée par des observations récentes montrant qu'en effet, les mutations des cellules cancéreuses qui surviennent tôt sont plus susceptibles d'être à l'origine de la maladie métastatique.

Il arrive souvent qu'au moment où une tumeur primaire est identifiée, il y a déjà des graines de métastases ailleurs dans le corps. Ainsi, même si vous traitez avec succès la tumeur primaire, les métastases pourraient prendre plus d'années mais finiraient par s’établir plus tard. Bien que préoccupante, cette étude suggère que les thérapies contre le cancer doivent considérer une tumeur comme un écosystème, avec des populations de cellules en conflit et d’autres coopérantes.

Certains imaginent déjà des schémas thérapeutiques pour contrôler l'expansion des populations cellulaires et pour perturber la dynamique qui permettrait aux tumeurs cancéreuses et métastatiques de se développer.

Malgré la séduction de ce modèle, il semble que nous en sommes encore loin...