Comment des contraintes mécaniques limitent l'efficacité de la chimiothérapie

Publié par Isabelle le 27/10/2020 à 13:00
Source: CNRS INSIS
Les contraintes de compression auxquelles sont soumises les tumeurs solides réduisent la prolifération des cellules, ce qui limite l'efficacité des agents de chimiothérapie. C'est ce qu'ont montré in vitro des chercheurs du LAAS-CNRS, sur le cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie de ce...) du pancréas (Le pancréas est un organe abdominal, une glande annexée au tube digestif. Il est rétropéritonéal, situé derrière l'estomac, devant et...). Ces résultats, qui suggèrent de nouvelles stratégies thérapeutiques, sont publiés dans la revue Physical Review Letters.


© LAAS-CNRS

Parmi les mécanismes cellulaires qui peuvent induire une résistance au traitement des cancers par chimiothérapie (La chimiothérapie est l'usage de certaines substances chimiques pour traiter une maladie. C'est une technique de traitement à part entière au même titre que la...), le rôle des contraintes mécaniques sur une tumeur (Le terme tumeur (du latin tumere, enfler) désigne, en médecine, une augmentation de volume d'un tissu, clairement délimitée sans précision de cause.) solide est encore mal compris. Or, des contraintes de compression, dues à l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de...) entre la tumeur et le tissu qui l'entoure, ont un fort impact sur la physiologie (La physiologie (du grec φύσις, phusis, la nature, et λόγος, logos, l'étude, la science) étudie le rôle, le...) des cellules. Des chercheurs du LAAS-CNRS ont étudié l'influence des contraintes de compression sur l'efficacité d'un agent de chimiothérapie utilisé pour le traitement du cancer du pancréas, la gemcitabine. Ils ont ainsi observé l'effet de la gemcitabine sur un modèle in vitro (In vitro (en latin : « dans le verre ») signifie un test en tube, ou, plus généralement, en dehors de l'organisme vivant ou de la cellule. Un exemple est la fécondation in vitro (FIV)....) de tumeur, d'abord en l'absence de contraintes mécaniques, puis en incluant les cellules dans une matrice élastique, qui exerce alors une compression sur la tumeur quand les cellules prolifèrent.

Ces essais ont montré qu'une tumeur in vitro répond bien mieux au traitement en l'absence de contraintes mécaniques. Plusieurs phénomènes pourraient expliquer cette différence: par exemple, la compression peut empêcher l'agent thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui étudie et applique le traitement des maladies.) de pénétrer dans la tumeur, ou modifier son action sur les cellules. Afin d'identifier le mécanisme qui limite l'efficacité du traitement sous pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de...), les chercheurs ont élaboré un modèle mathématique (Un modèle mathématique est une traduction de la réalité pour pouvoir lui appliquer les outils, les techniques et les théories mathématiques, puis généralement, en sens inverse, la traduction...) de la prolifération des cellules. Ce modèle, qui permet de prédire les résultats effectivement obtenus par l'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données quantitatives permettant de l'affiner. Elle est pratiquée...), montre que la contrainte mécanique de compression a pour effet de diminuer la prolifération des cellules, avec pour conséquence une moindre efficacité de la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité...) thérapeutique.

Comme la plupart des tumeurs solides sont soumises à des contraintes de compression, ces résultats suggèrent une nouvelle voie thérapeutique qui consisterait à contrôler, soit les contraintes engendrées par l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement...) de la tumeur, soit la manière dont les cellules réagissent à ces contraintes, afin d'optimiser l'efficacité de la chimiothérapie. L'équipe du LAAS, en collaboration avec leurs collègues de l'Inserm s'attachent maintenant à mieux comprendre comment la compression mécanique des cellules réduit leur prolifération.

Références

Mechanical Control of Cell Proliferation Increases Resistance to Chemotherapeutic Agents
I. F. Rizzuti, P. Mascheroni, S. Arcucci, Z. Ben-Mériem, A. Prunet, C. Barentin, C Rivière (En hydrographie, une rivière est un cours d'eau qui s'écoule sous l'effet de la gravité et qui se jette dans une autre rivière ou dans un fleuve, contrairement au fleuve qui se...), H. Delanoë-Ayari, H. Hatzikirou, J. Guillermet-Guibert, et M. Delarue.
Phys. Rev. Lett. 125, 128103 (Septembre 2020)
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.128103
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