Imaginez que vous êtes sur le point de faire un voyage à travers le pays, en vous arrêtant à des endroits le long du chemin pour admirer les attractions locales. Vous voudriez probablement avoir un atlas routier à portée de main, contenant des cartes à différentes échelles, couvrant à la fois les autoroutes principales et les routes des petites villes et villages – ou au moins un GPS qui peut accéder à un atlas numérique avec ces informations.
Jusqu’à récemment, les chercheurs sur le cancer étaient comme des voyageurs à travers le pays avec seulement quelques cartes de quelques villes populaires. Et en raison de la vitesse à laquelle certains cancers se développent, les cartes deviennent rapidement obsolètes. Cette situation a entravé la capacité des médecins à comprendre ce qui se passe réellement à l’intérieur des tumeurs et à développer des traitements efficaces.
Le Human Tumor Atlas Network (HTAN) a été créé pour changer cela. Il vise à développer des cartes haute résolution de nombreux types de cancer afin que les médecins puissent avoir une vue plus complète du terrain texturé des tumeurs – y compris comment elles changent au fil du temps pour devenir plus mortelles. HTAN est financé par le National Cancer Institute et implique un consortium de centres de cancérologie à travers les États-Unis.
Après plusieurs années de recherches minutieuses, le premier atlas de ce type des chercheurs du Memorial Sloan Kettering Cancer Center – pour le cancer du poumon à petites cellules – est maintenant prêt à être visionné et regorge de nouvelles informations.
“La chose la plus excitante que nous ayons trouvée est une population rare de cellules souches au sein de ces tumeurs qui est étroitement corrélée aux résultats pour les patients”, explique Charles Rudin, médecin-chercheur chez MSK qui a codirigé le projet sur le cancer du poumon. “Plus ils sont enrichis dans la tumeur, plus le pronostic est mauvais.”
Non seulement cela, mais ces cellules souches ont des propriétés métastatiques – ce qui signifie qu’elles sont susceptibles de se propager – et les chercheurs les ont trouvées dans de nombreuses tumeurs SCLC qui étaient autrement très différentes.
“Ce fut une énorme surprise”, a déclaré Dana Pe’er, biologiste informatique chez MSK, chercheur principal du HTAN et co-dirigé du projet d’atlas du cancer du poumon. “Cela soulève la possibilité que cette minuscule fraction de cellules puisse être à l’origine d’un comportement métastatique à travers les tumeurs.”
Le cancer du poumon à petites cellules est l’un des cancers les plus mortels. Il a tendance à se propager tôt et de manière agressive; les deux tiers des cas sont déjà métastatiques au diagnostic. La chimiothérapie n’est pas très efficace. Les chercheurs espèrent que leur nouvel atlas, qui a été publié le 14 octobre 2021, dans la revue Cellule cancéreuse, conduira à une amélioration des soins aux personnes atteintes de la maladie.
Un effort de collaboration mène à une nouvelle découverte
La construction de l’atlas a nécessité des années de travail collaboratif de la part de deux groupes avec des domaines d’expertise très différents : des cliniciens comme le Dr Rudin avec une expertise spécifique à la maladie dans le cancer du poumon à petites cellules et des biologistes computationnels comme le Dr Pe’er et son équipe..
Le Dr Rudin souligne le fait qu’il y a quatre co-premiers auteurs sur l’article – un événement inhabituel – comme preuve de la diversité des compétences nécessaires pour mener à bien une étude comme celle-ci. Les co-premiers auteurs sont Joseph Chan, Álvaro Quintanal-Villalonga, Vianne Ran Gao et Yubin Xie.
Le Dr Pe’er, président du programme de biologie computationnelle et des systèmes à l’Institut Sloan Kettering, a pris la tête du côté computationnel des choses. Elle est experte en séquençage d’ARN monocellulaire (scRNAseq), une technique qui permet aux scientifiques d’obtenir une image détaillée des gènes activés dans plusieurs centaines de cellules en même temps.
En appliquant scRNAseq à des échantillons de tumeurs SCLC obtenus de patients à MSK, le Dr Pe’er et son équipe ont pu trouver cette population rare de cellules souches ressemblant à des cellules souches cachées parmi les cellules de la tumeur environnante, comme localiser une aiguille dans une botte de foin .
“Nous n’aurions jamais pu repérer ces cellules avec un séquençage en vrac”, dit-elle. “Nous avions vraiment besoin d’une analyse de cellule unique pour les trouver.” (Le séquençage en masse est ce que les chercheurs feraient avant que scRNAseq ne soit disponible – essentiellement en mettant la tumeur dans un mélangeur et en séquençant tout l’ARN qui en est sorti.)
Se concentrer sur les changements moléculaires
La technique monocellulaire a également permis à l’équipe d’aller plus loin. Au sein des cellules composant cette minuscule population, un gène se distingue : PLCG2. Ce gène fabrique une protéine qui agit comme un “second messager” – il relaie les signaux d’une protéine à une autre.
“PLCG2 ne m’a pas d’abord frappé comme le genre de gène qui serait impliqué dans la régulation des populations de cellules souches “, dit le Dr Rudin. ” Cela ressemble plus à une abeille ouvrière. “
Mais en effet, PLCG2 semble jouer un rôle important. Le gène est le plus fortement exprimé dans cette population ressemblant à des cellules souches, ont découvert les scientifiques. Et lorsqu’ils ont expérimentalement augmenté ou réduit son activité dans les lignées cellulaires cancéreuses, cela a modifié la capacité des cellules cancéreuses à se métastaser.
Les chercheurs pensent que ces PLCG2– des cellules élevées pourraient être une partie de l’explication de l’agressivité du SCLC. Si tel est le cas, cela pourrait ouvrir de nouvelles possibilités de traitement.
“L’idée est que si nous pouvons développer des stratégies pour cibler sélectivement cette population cellulaire, nous pourrions être en mesure de supprimer les métastases et finalement d’améliorer les résultats pour les patients atteints d’un cancer du poumon à petites cellules”, explique le Dr Rudin.
“Ce que nous voulons vraiment faire, c’est essayer d’arrêter la métastase dans son élan”, ajoute le Dr Pe’er. “Mais pour ce faire, nous devons mieux comprendre ces populations de cellules rares qui semblent le conduire. C’est l’objectif de cet atlas.”
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