Des chercheurs à l’Université Hébraïque de Jérusalem et en Californie ont réalisé une percée dans la compréhension des raisons et explications de l’échec d’une thérapie prometteuse contre le cancer, qui n’a pas réussi à atteindre le succès espéré dans le combat des cellules tumorales. Leurs travaux pourraient diriger les recherches sur des nouvelles perspectives pour surmonter cette impasse.
La thérapie problématique étudiée implique la suppression de la protéine mTOR (cible mammalienne de la rapamycine). La protéine mTOR joue un rôle important dans la régulation de la façon dont les cellules traitent les signaux moléculaires de leurs environnements, et il a été observé qu’elle a une forte activité dans de nombreux cancers.
L’échec du traitement de la proteine mTOR
La suppression induite par des médicaments de la protéine mTOR a jusqu’à maintenant démontré du succès dans le combat des cellules cancéreuses dans les couches externes des tumeurs, mais a été décevante dans les essais cliniques dans le traitement du noyau de ces mêmes tumeurs.
L’alimentation réduite en oxygène – hypoxie – est une caractéristique quasi universelle des tumeurs solides et qui peut modifier la façon dont les tumeurs répondent aux thérapies. On savait que le comportement de signalisation mTOR était influencé et modifié par la condition d’hypoxie, mais le mécanisme pour expliquer cela n’était pas connu.
Une équipe de recherche, qui comprenait le professeur émérite Raphael D. Levine de l’Institut de Chimie de l’Université Hébraïque de Jérusalem, des chercheurs de l’Institut de Technologie de Californie et l’Ecole de Médecine David Geffen à UCLA, a examiné cette condition. Ils ont cherché à savoir si l’influence de l’hypoxie sur le comportement de signalisation mTOR dans modèles de cancer du cerveau pourrait expliquer la mauvaise performance de médicaments de mTOR. Leurs travaux sont cités dans un récent article paru dans les Actes de l’Académie Nationale des Sciences (PNAS) aux Etats-Unis.
Pour leur recherche, ils ont employé une nouvelle technologie à micro puce qui leur a permis de tracer le réseau de signalisation de la protéine mTOR dans une cellule cancéreuse. Les résultats ont été interprétés en utilisant un nouvel ensemble d’outils théoriques issus des sciences physiques. L’approche combinée a permis la simplification d’un système biologique autrement complexe.
Constats et conclusions
Ils ont constaté que, à un niveau particulier de manque d’oxygène (hypoxie) qui est commun dans les tumeurs solides, la signalisation mTOR commute entre deux ensembles de propriétés. Au point de commutation, les modèles théoriques prédisaient que, mTOR serait insensible aux drogues.
En outre, la combinaison de l’expérience et des résultats théoriques indique que le point de commutation pourrait être interprété comme un type de phase de transition qui n’a pas été observé précédemment dans les systèmes biologiques.
Cette phase de transition est le point de basculement entre les deux réseaux de signalisation et se produit brusquement. Le changement du type de signalisation signifie que le corps des cellules étudiées ne répond plus comme il l’a fait auparavant. Dans le cas de la tumeur, le « dopage » de la mTOR cesse, ce qui signifie que la tumeur n’est plus inhibée.
Ces résultats ont plusieurs implications. Premièrement, ils peuvent expliquer la mauvaise performance clinique des inhibiteurs de mTOR. Deuxièmement, ils indiquent que certains comportements biologiques complexes, qui confondent souvent les scientifiques qui cherchent à trouver des traitements efficaces pour les maladies humaines, peuvent être compris par l’application efficace d’outils expérimentaux et théoriques dérivés des sciences physiques.
