Affamer les cellules cancéreuses du poumon
Les scientifiques ont découvert une façon de freiner la croissance des cellules pulmonaires cancéreuses en bloquant leur capacité à utiliser d’autres sources de nutrition. Cette découverte a été rendue possible en identifiant les programmes métaboliques utilisés par les cellules cancéreuses pour alimenter leur croissance.
Elle pourrait ouvrir la voie à de nouvelles méthodes de traitement du cancer du poumon, au deuxième rang des cancers les plus répandus et responsable de plus du quart de tous les décès par cancer. Les résultats de l’étude ayant mené à cette découverte ont été publiés le 15 octobre 2015 dans la revue scientifique Molecular Cell.
L’alimentation préférée des cellules cancéreuses
Les cellules cancéreuses présentent un métabolisme très différent de celui des cellules normales. Leur prolifération rapide nécessite un apport énergétique plus important, lequel est assuré par l’utilisation du glucose (sucre) comme principal élément nutritif. Le taux d’utilisation du glucose par les cellules cancéreuses est des dizaines, voire des centaines de fois plus élevé que celui des cellules normales. Toutefois, lorsque le glucose se fait rare, les cellules cancéreuses doivent utiliser d’autres sources de nutrition pour assurer leur croissance et leur survie.
Une équipe de scientifiques de l’Université McGill, de l’Université Washington, à Saint‑Louis, de l’Université ITMO, à Saint-Pétersbourg, en Russie, et de l’Université de Bristol, au Royaume-Uni, a étudié la réponse des cellules cancéreuses lorsque la disponibilité du glucose, principale source d’énergie de la plupart des cellules cancéreuses, est réduite. Les chercheurs ont choisi d’étudier l’un des types de cancer du poumon le plus répandu, le cancer du poumon non à petites cellules, qui touche de 85 à 90 pour cent de toutes les victimes de cancer pulmonaire. Ils ont découvert que certaines cellules pulmonaires cancéreuses se nourrissent plutôt de glutamine, un acide aminé, lorsque le glucose se fait rare.
Les chercheurs ont également découvert que les cellules cancéreuses utilisent une enzyme appelée PEPCK pour reprogrammer leur métabolisme. « Jusqu’à tout récemment, seule l’enzyme PEPCK présente dans les tissus spécialisés qui produisent du glucose, comme le foie, avait fait l’objet d’études approfondies », affirme Emma Vincent, associée de recherche à l’Université McGill et auteure principale de l’étude. « Nous avons découvert que certaines cellules cancéreuses expriment également l’enzyme PEPCK, ce qui leur confère la capacité de transformer la glutamine en énergie et en divers éléments favorisant leur croissance. Grâce à ce changement métabolique, l’enzyme PEPCK permet non seulement aux cellules cancéreuses de survivre, mais également de continuer à proliférer en période de famine. » Les scientifiques ont démontré que l’inhibition de l’enzyme PEPCK dans les cellules cancéreuses pouvait ralentir la croissance tumorale chez la souris.
Énergie alternative pour cellules cancéreuses
L’équipe de chercheurs a également observé une augmentation du taux d’enzyme PEPCK dans les tissus de patients atteints de cancer du poumon. « Le fait que le taux d’enzyme PEPCK soit plus élevé dans certains cas de cancer pulmonaire permet de croire que cette dernière pourrait jouer un rôle dans la maladie chez l’homme », ajoute Russell Jones, professeur agrégé de physiologie au Centre de recherche sur le cancer Goodman de l’Université McGill. L’étude suggère que la disponibilité des nutriments dans l’organisme, où les cellules cancéreuses doivent rivaliser pour obtenir du glucose et d’autres éléments nutritifs, peut influer sur l’évolution du cancer. « Nos travaux montrent que les cellules cancéreuses peuvent recourir à d’autres sources d’énergie pour alimenter leur croissance en présence de stress », affirme le professeur Jones. « Tout en étant l’une des caractéristiques qui font du cancer une maladie si dévastatrice, cette souplesse remarquable ouvre néanmoins la voie à de nouveaux traitements. »
« La compréhension des mécanismes utilisés par les cellules cancéreuses pour s’adapter à leur environnement offre de nouvelles possibilités de traitement pour cette maladie mortelle », explique Alexey Sergushichev, bioinformaticien et doctorant au Département de technologie informatique de l’Université ITMO. « Nous espérons que nos travaux sur l’enzyme PEPCK et les altérations métaboliques dans les cellules pulmonaires cancéreuses ouvriront la voie à des traitements novateurs pour le cancer du poumon non à petites cellules, l’un des types de cancer les plus dévastateurs. »
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Ces travaux ont été appuyés par des subventions du Programme intégré de formation en recherche sur le cancer de l’Université McGill, le gouvernement de la Fédération de Russie, le Fonds de recherche du Québec ‒ Santé, Le prix Seeding Drug Discovery du Wellcome Trust, les Instituts de recherche en santé du Canada, la Fondation Terry Fox, et la Société de recherche sur le cancer.
L’article « Mitochondrial Phosphoenolpyruvate Carboxykinase Regulates Metabolic Adaptation and Enables Glucose-Independent Tumor Growth », par Emma E. Vincent, Alexey Sergushichev et coll., a été publié dans la revue scientifique Molecular Cell le 15 octobre 2015.
http://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765(15)00659-0
Pour communiquer directement avec le chercheur : russell.jones [at] mcgill.ca
