Comment la circulation sanguine aide le cancer à se propager
La métastase est la propagation du cancer à d'autres parties du corps et la principale raison pour laquelle la maladie est si grave. Maintenant, une toute nouvelle recherche révèle que la circulation sanguine est un facteur clé dans ce processus.
Dans un article qui a maintenant été publié dans la revue Cellule de développement, les scientifiques - qui sont de l'Institut national de la santé et de la recherche médicale en France - décrivent leurs tests sur le poisson zèbre et l'homme.
Les expériences ont confirmé que le flux sanguin influence les endroits où les cellules cancéreuses en migration «s'arrêtent» à l'intérieur des vaisseaux sanguins.
Ils détaillent également comment ces cellules cancéreuses sortent à travers les parois des vaisseaux sanguins et établissent des sites tumoraux secondaires.
«Une idée de longue date dans le domaine», explique l'auteur principal de l'étude, le Dr Jacky G. Goetz, chef du laboratoire de l'Université de Strasbourg en France - où l'étude a été menée - «est que l'arrestation est déclenchée lors de la circulation de cellules tumorales se retrouvent dans des capillaires de très petit diamètre simplement en raison de contraintes de taille. »
Cependant, comme l'explique le Dr Goetz, leurs découvertes montrent que la «contrainte physique» n'est pas le seul facteur de métastase, car «le flux sanguin a un fort impact sur le fait de permettre aux cellules tumorales d'établir une adhésion avec la paroi vasculaire.»
Métastase et ses principales étapes
La métastase est le processus par lequel les cellules tumorales quittent et migrent de leurs sites primaires et voyagent à travers le système lymphatique ou la circulation sanguine pour établir des tumeurs secondaires ou métastatiques dans des parties éloignées du corps.
Les métastases sont l'une des principales causes de décès par cancer et «d'une importance primordiale dans le pronostic des patients atteints de cancer».
C'est un processus complexe et se déroule comme une séquence d'étapes, dont chacune doit être complétée pour que la tumeur secondaire se développe. La série d'étapes, connue sous le nom de «cascade métastatique», se déroule comme suit:
- envahir les tissus sains à proximité
- traversant les parois des vaisseaux sanguins et des ganglions lymphatiques voisins
- voyager à travers la circulation sanguine ou le système lymphatique vers des parties éloignées du corps
- arrêt dans de petits vaisseaux sanguins ou capillaires éloignés, envahissant leurs parois et traversant les tissus sains environnants
- ensemencement d'une petite tumeur viable dans le tissu sain
- générer un approvisionnement en sang dédié en développant de nouveaux vaisseaux sanguins pour nourrir la nouvelle tumeur
La nouvelle étude concerne la quatrième étape, dans laquelle les cellules tumorales circulantes s'arrêtent dans un capillaire et traversent leur endothélium, ou la barrière de cellules qui tapissent les parois des vaisseaux, dans le tissu environnant.
Une étude explore les «indices mécaniques» dans le sang
Dans leur article d'étude, les auteurs expliquent que «on en sait très peu sur la manière dont [les cellules tumorales circulantes] arrêtent et adhèrent à l'endothélium des petits capillaires et quittent la circulation sanguine en traversant la paroi vasculaire.»
Un domaine particulièrement flou, ajoutent-ils, est le «rôle joué par les signaux mécaniques rencontrés dans le sang» lors de cette étape.
Pour leur étude, les scientifiques ont développé «une approche expérimentale originale» dans laquelle ils ont marqué et suivi les cellules tumorales en circulation alors qu'elles voyageaient à travers les vaisseaux sanguins d'embryons de poisson zèbre. Le modèle leur a également permis de varier et de mesurer le flux sanguin dans les vaisseaux.
Les résultats ont montré que les emplacements dans les vaisseaux sanguins auxquels les cellules tumorales circulantes arrêtent de voyager sont étroitement liés aux débits.
Les auteurs notent que «la valeur seuil de vitesse pour une adhésion efficace […] varie de 400 à 600 [micromètres par seconde]».
«Cellules endothéliales enroulées autour des cellules tumorales»
L'équipe a également découvert que la circulation sanguine est essentielle pour «l'extravasation», le processus par lequel les cellules tumorales quittent les vaisseaux sanguins.
Cela était évident dans l’imagerie timelapse qui montrait des cellules endothéliales «s'enroulant» autour des cellules tumorales arrêtées dans les vaisseaux sanguins des embryons de poisson zèbre.
«La circulation sanguine à cette étape est essentielle. Sans écoulement, le remodelage endothélial ne se produit pas. Vous avez besoin d'un certain débit pour maintenir l'endothélium actif afin qu'il puisse se remodeler autour de la cellule tumorale. »
Dr Jacky G. Goetz
Les chercheurs sont arrivés aux mêmes résultats lorsqu'ils ont observé la progression des métastases cérébrales chez la souris.
Pour cette expérience, ils ont utilisé une technique d'imagerie appelée microscopie corrélative intravitale, qui combine des modèles de cellules vivantes avec la microscopie électronique afin que la dynamique puisse être observée chez un animal vivant.
Place de contrôle du flux, apparition de la deuxième tumeur
Enfin, l'équipe a confirmé les résultats en observant des tumeurs secondaires dans le cerveau de 100 patients humains, dont les tumeurs primaires se trouvaient dans diverses parties du corps.
Comme avec le modèle de poisson zèbre, ils ont utilisé une technique d'imagerie pour cartographier les emplacements des tumeurs secondaires.
Lorsqu'ils ont fusionné la carte des métastases cérébrales avec une carte du flux sanguin d'un patient témoin en bonne santé, les chercheurs ont constaté qu'elle correspondait à ce qu'ils ont trouvé dans le modèle de poisson zèbre, confirmant que les tumeurs secondaires préfèrent se développer dans des zones où le flux sanguin se situe dans une certaine plage. .
Les auteurs concluent que leurs résultats révèlent que le flux sanguin contrôle non seulement la localisation, mais aussi le début d'une «excroissance métastatique».
Ils veulent maintenant explorer des moyens de bloquer le remodelage de l'endothélium autour de la cellule tumorale en circulation afin de perturber sa sortie dans les tissus environnants. Une telle réalisation pourrait empêcher la métastase d'achever les étapes nécessaires à la croissance réussie d'une tumeur secondaire.
