Les organes qui nous constituent sont caractérisés, entre autre, par des rigidités différentes. Une modification de ces propriétés physiques est impliqué dans le développement des tumeurs. Celles-ci utilisent la rigidité du milieu qui les entoure pour faciliter leur migration dans les tissus avoisinants, ce qui facilite l’invasion tumorale et les métastases. Des chercheurs de l’Institut Pasteur ont identifié un nouvel élément qui permettent aux cellules de « sentir » et de « répondre » à la rigidité du substrat. Cette découverte ouvre de nouvelles pistes thérapeutiques
Les cellules de notre organisme communiquent entre elles, par des molécules chimiques qu’elles libèrent, et perçoivent dans leur environnement. Cependant nos organes ne sont pas uniquement définis par leurs propriétés biochimiques. Ils le sont également par leurs propriétés physiques, en particulier par la rigidité des tissus qui les constituent. Alors que les os sont particulièrement rigides, les muscles le sont moins, et le cerveau est, lui, particulièrement mou. Les cellules qui constituent ces tissus sont adaptées à ces propriétés physiques qui règlent leur comportement et leurs fonctions.
Des propriétés mécaniques qui évoluent au cours de la vie
Au cours de notre vie, la mécanique des tissus peut être modifiée. C’est le cas pendant le développement embryonnaire, c’est aussi chez le cas chez l’adulte. Les cicatrices, par exemple, sont souvent plus rigides que le tissu initial. Certains vaisseaux sanguins peuvent aussi devenir plus rigides, moins élastiques. Ces modifications mécaniques des tissus provoquent des changements dans le comportement des cellules qui les composent et les entourent.
Une rigidité accrue impliquée dans le développement des tumeurs
Ces modifications apparaissent cruciales lors du développement des cancers. En effet les tumeurs sont généralement caractérisées par une rigidité accrue, ce qui permet dans certains cas de les repérer par palpation. Comment la rigidité des tissus tumoraux affecte-t-elle le comportement des cellules cancéreuses ? « L’augmentation de la rigidité du substrat [ce qui entoure les cellules, NDLR] modifie le comportement des cellules cancéreuse, facilite la migration cellulaire et contribue à l’invasion tumorale. Les cellules des tumeurs cérébrales comme les glioblastomes préfèrent ensuite migrer en longeant les vaisseaux sanguins plus rigides que le reste du tissu cérébral. » Explique Sandrine Etienne-Manneville, responsable du laboratoire Polarité Cellulaire, Migration et Cancer à l’Institut Pasteur.
aTAT1, un enzyme qui facilite la migration des cellules tumorales
La manière dont les cellules peuvent ‘sentir’ ce qui est plus rigide ou plus mou restait à élucider, ainsi que leurs mécanismes d’adaptation. Le rôle des microtubules, des fibres qui composent le cytosquelette qui structure la cellule a été mis en en évidence par l’unité de Sandrine Etienne-Manneville. Cette dernière détaille : « Ces microtubules viennent à proximité des points où la cellule est en contact avec son environnement et sont modifiés par une enzyme appelée aTAT1 lorsque les substrats ont une rigidité optimale ». Cette modification des microtubules provoque une augmentation des forces que la cellule exerce sur le substrat qui l’entoure, ce qui facilite sa migration. En bloquant aTAT1, on empêche la modification des microtubules et les cellules ne s’adaptent pas à la rigidité de leur environnement, ce qui freine leur migration.
Ces observations ouvrent de nouvelles pistes thérapeutiques. En modifiant la rigidité des tissus, ou en empêchant les cellules de ‘sentir’ leur rigidité (par exemple en bloquant aTAT1), il serait possible de bloquer l’invasion tumorale.
Cette étude entre dans le cadre de l’initiative Cancer du plan stratégique 2019-2023 de l’Institut Pasteur.
Microtubules tune mechanosensitive cell responses, Nature materials, 18 octobre 2021
Shailaja Seetharaman1, 2, Benoit Vianay3, Vanessa Roca1, Aaron Farrugia4, Chiara De Pascalis1, Batiste Boëda1, Florent Dingli5, Damarys Loew5, Stéphane Vassilopoulos6, Alexander Bershadsky4, Manuel Théry3, Sandrine Etienne-Manneville1
1 Cell Polarity, Migration and Cancer Unit, Institut Pasteur, UMR3691 CNRS, Equipe Labellisée Ligue Contre le Cancer, F-75015, Paris, France.
2 Université Paris Descartes, Sorbonne Paris Cité, 12 Rue de l'École de Médecine, 75006 Paris, France.
3 Paris University, INSERM, CEA, Hôpital Saint Louis, Institut Universitaire d’Hematologie, Paris, France.
4 Mechanobiology Institute, National University of Singapore, T-lab, 5A Engineering Drive 1, Singapore, 117411, Singapore.
5 Institut Curie, PSL Research University, Centre de Recherche, Laboratoire de Spectrométrie de Masse Protéomique, 26 rue d’Ulm, Paris 75248 Cedex 05, France.
6 Sorbonne Université, INSERM UMRS 974, Institute of Myology, Paris, France.
