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Cancer : et si l'on coupait le courant aux cellules cancéreuses ?

Référence de l'article : DS7159
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écrit par Sébastien ROGER, Maître de conférences en physiologie à l'université de Tours, Institut Universitaire de France (IUF),Ont également contribué : Pierre BESSON, Maître de conférences à la faculté de pharmacie, Université de Tours et Stéphan CHEVALIER, Professeur en biochimie à la faculté de pharmacie, Inserm, Université de Tours,(28 Octobre 2018)
Qu’est-ce qu’une cellule ? Ci-dessus, une vidéo très intéressante qui résume en 4 min 45 sec l'essentiel de ce qu'il faut savoir sur la nature et le fonctionnement d'une cellule - INSERM)


Les métastases sont responsables de la majorité des décès par cancer, or il n’existe à l’heure actuelle aucun moyen de prédire leur développement, ni de lutter contre elles. Une des pistes de salut pourrait venir de leur activité électrique. Depuis plusieurs années, en effet, des travaux ont montré que celle-ci trahit la capacité de prolifération et leur agressivité. Explications.

L’Homme est un animal électrique

Dans les corps de l’Homme et des animaux [1] se produisent en permanence des phénomènes électriques. La discipline scientifique qui étudie cette « électricité biologique » se nomme « électrophysiologie ». Elle trouve très certainement son origine au XVIIIe siècle, dans les travaux de Luigi Galvani. Ce médecin et philosophe italien a en effet démontré qu’une décharge électrique provenant d’une étincelle, ou même d’un éclair, par temps d’orage, peut faire se contracter les muscles des membres inférieurs de grenouilles décérébrées, lorsqu’elle est appliquée à un nerf intact. Galvani avait découvert l’« électricité animale ».


(Les cellules cancéreuses (ici en rouge - fausses couleurs) ont une activité électrique qui les distingue des cellules saines. 
Shutterstock)

Son neveu, Giovanni Aldini, diffusera cette information en organisant des séances publiques d’électrification de corps d’animaux et d’êtres humains morts. C’est peut-être après y avoir assisté ou en avoir entendu parler que Mary Shelley trouva l’inspiration pour son célèbre roman, Frankenstein, ou le Prométhée moderne, publié en 1818.

Loin de ces récits macabres, l’électrophysiologie est une discipline sérieuse, scientifique et médicale. Certains en ont déjà expérimenté les applications, sans forcément le savoir. Lorsqu’un cardiologue applique des électrodes sur notre poitrine pour réaliser un électrocardiogramme, il ne fait rien d’autre que mesurer l’activité électrique de notre cœur. Idem lorsqu’un neurologue pose des électrodes sur un crâne pour enregistrer un électroencéphalogramme : il mesure l’activité électrique de notre cerveau. Il est de la même façon possible de réaliser des électromyogrammes (sur les muscles), ou même des électro-olfactogramme, en posant des électrodes à la surface de la muqueuse nasale !

Comment le corps produit-il de l’électricité ?

L’origine de cette activité électrique se trouve dans des protéines présentes à la surface de nos cellules, appelées « canaux ioniques ».
Notre organisme est constitué d’une multitude de cellules (100 000 milliards !), qui travaillent toutes de concert. Pour que ce fonctionnement soit harmonieux, et pour assurer mutuellement leurs besoins spécifiques, elles doivent par conséquent communiquer efficacement entre elles.

Chaque cellule est délimitée par une membrane composée majoritairement de lipides (dont du cholestérol), qui la rend imperméable aux molécules solubles dans l’eau et aux ions, chargés électriquement. Ces deux catégories de particules peuvent toutefois pénétrer dans la cellule en passant par des passages aménagés, constitués par des protéines spécialisées. Enchâssées dans la membrane, elles la traversent de part en part, créant des canaux dans lesquels peuvent circuler les ions.

Lorsque ces canaux s’ouvrent, les ions passent, générant ainsi un mouvement de charges électriques. Ce flux fait donc naître un courant dit « ionique », très faible, de quelques millionièmes de millionièmes (pico-) à quelques milliardièmes (nano) d’ampère (par comparaison, un câble utilisé pour la recharge d’un téléphone portable supporte un courant électrique de l’ordre de 0,9 ampère).

Une activité électrique présente dans tout le corps

Cette activité électrique est présente dans toutes les cellules de l’organisme, avec cependant des particularités d’expression. Certains canaux ioniques sont en effet spécifiques de certains tissus, et remplissent une fonction biologique bien précise. Parmi les fonctions les plus connues reposant sur l’activité électrique figurent les activités nerveuses, musculaires ou cardiaques.

Le signal électrique est utilisé pour véhiculer très rapidement une information sur une cellule ou entre les cellules, entraîner la libération d’une molécule permettant aux cellules de communiquer entre elles, synchroniser la contraction d’un muscle… C’est ce qui se passe lorsque l’on stimule des cellules expérimentalement ou accidentellement avec un choc électrique, comme dans le cas des pauvres grenouilles de Galvani. Ou comme se l’imposent eux-mêmes les utilisateurs d’électrostimulateurs musculaires !

Parfois, les canaux ioniques dysfonctionnent, en raison de problèmes génétiques ou environnementaux. Ces pannes peuvent avoir de graves conséquences, entraînant le développement de pathologies graves appelées « canalopathies ». Celles-ci peuvent se traduire par des arythmies cardiaques, des crises d’épilepsie, des troubles musculaires, des douleurs, des cas de surdité, du diabète ou même des maladies telles que la mucoviscidose. Pour tenter de les soigner, les cliniciens utilisent un ensemble de molécules qui modulent certains canaux ioniques, parfois en augmentant, parfois en diminuant leur activité.

Cancer et activité électrique

Le cancer est une maladie du gène. En effet, l’apparition d’une tumeur cancéreuse résulte toujours de l’apparition puis de la conservation de mutations dans différents gènes.
Généralement, ces mutations activent les gènes qui sont en temps normal impliqués dans la prolifération et la survie des cellules (« oncogènes », littéralement « qui engendrent des tumeurs ») et inhibent ceux qui contrôlent en temps normal le système de mort programmée (gènes « anti-oncogènes » ou gènes « suppresseurs de tumeurs »). Les cellules anormales accumulent ensuite de nombreuses autres mutations se traduisant par des désordres qui touchent la communication entre les cellules, leur fonction, leur déplacement, etc.

Récemment, les travaux de recherche ont montré que l’on trouve à la surface des cellules cancéreuses des canaux ioniques qui n’existent pas à la surface des cellules normales dont elles sont issues. Qui plus est, l’activité de ces canaux inhabituels est « anormale », donnant à ces cellules une « signature électrique » spécifique. Cette signature peut être associée à des propriétés de survie, d’hyperprolifération ou d’agressivité.

On sait par exemple que la présence de canaux sodiques dépendants du voltage (canaux NaV) confère aux cellules cancéreuses des propriétés d’invasivité des tissus, lesquelles favorisent le développement des métastases. Ces canaux, qui sont normalement exprimés dans des cellules nerveuses ou musculaires et dont le rôle est primordial pour l’excitabilité électrique de ces tissus, ont été retrouvés exprimés de façon aberrante dans les tumeurs du sein, du poumon, de la prostate, du côlon, de l’estomac, du col de l’utérus, etc.

Or il n’existe actuellement aucun marqueur ni traitement spécifique du développement des métastases, pourtant responsable de la majeure partie de la mortalité associée aux cancers. Cette signature électrique pourrait être utilisée pour mieux prendre en charge les patients. Ainsi, on sait désormais que l’expression et l’activité de ces canaux NaV sont associées à un mauvais pronostic chez les patients. Au sein de l’Unité Inserm – Université de Tours « Nutrition, Croissance et Cancer », il a par exemple été démontré que les NaV stimulent l’activité de dégradation des tissus par les cellules cancéreuses, ainsi que la migration de ces dernières.

S’attaquer aux canaux ioniques des cellules cancéreuses

Expérimentalement, sur des modèles précliniques, il a été montré que l’inhibition de l’expression ou de l’activité de ces canaux, par des composés pharmacologiques, réduit la croissance des tumeurs et le développement métastatique dans le cas de cancer du sein.

Par ailleurs, la relation entre l’alimentation et la santé est aujourd’hui bien établie : ce que nous mangeons peut influencer la survenue et la progression des cancers. Il a en particulier été démontré que certains acides gras de l’alimentation, tels que les oméga-3, peuvent avoir des effets bénéfiques. Ils réduisent notamment la prolifération et l’invasivité des cellules cancéreuses, la croissance des tumeurs, le développement des métastases, et améliorent aussi l’efficacité des traitements de chimio- et de radiothérapie, sans causer d’effet secondaire. Or de façon très intéressante, ces mêmes acides gras réduisent l’expression des canaux NaV dans les cellules cancéreuses, et ainsi réduisent leur invasivité.

Tous ces travaux récents suggèrent que l’analyse de l’électricité dans les cellules cancéreuses ouvre de belles perspectives non seulement en termes de diagnostic, mais aussi de traitement. Il serait notamment possible d’utiliser des médicaments déjà existants, actuellement utilisés pour d’autres indications thérapeutiques, afin de moduler l’activité des canaux ioniques des cellules cancéreuses (stratégie de « repurposing »). Une prise en charge alimentaire des patients, comportant notamment des apports lipidiques contrôlés, pourrait aussi permettre de mieux les soigner.
L’électricité a donné la vie au monstre imaginaire de Mary Shelley, elle pourrait permettre d’en terrasser un autre, bien trop réel celui-là.

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Article publié sur The Conversation :
https://theconversation.com/cellules-cancereuses-et-si-on-leur-coupait-le-courant-105010?utm_medium=email&utm_campaign=La%20lettre%20du%20SAMEDI%2027%20OCT%20de%20The%20Conversation%20France%20-%201146010339&utm_content=La%20lettre%20du%20SAMEDI%2027%20OCT%20de%20The%20Conversation%20France%20-%201146010339+CID_c4094eb1ddc8ed1f366e7fa170a9baaa&utm_source=campaign_monitor_fr&utm_term=Cellules%20cancreuses%20%20et%20si%20on%20leur%20coupait%20le%20courant
 

[1] : ainsi que des plantes (NDLR) .

Lire en effet cet extrait au sujet de la production électrique des plantes, le passionnant interview d'Edward FARMER, professeur au département de biologie moléculaire végétale de l'Université de Lausanne :


Edward Farmer : Exactement. Beaucoup de travaux ont montré comment l’hormone fonctionne. Elle est émise à peu près 30 secondes après l’attaque de l’insecte. Nous avons trouvé que suite à une morsure d’insecte la plante produit des signaux électriques qui, ensuite, activent la production de l’hormone. Des signaux électriques se déplacent d’une feuille à une autre pour transmettre les informations. Nous avons identifié des gènes particuliers qui permettent cette communication électrique.
Dominique Bourg : La plante communique donc d’une feuille à une autre ?
Edward Farmer
 : Oui. Elle ne communique pas vers une autre plante mais elle a un système de communication au sein de son propre système. Nous savons aujourd’hui où se trouve la voie cellulaire de ces signaux électriques. C’est vraiment très intéressant, ça se passe dans les cellules.
Dominique Bourg : Où se trouve la voie de communication entre les feuilles ?
Edward Farmer
 : Elle se trouve dans les veines. C’est un peu comme un système nerveux. Chez nous, les humains, les veines ressemblent à des tuyaux. Chez les plantes, ce ne sont pas des tuyaux, c’est une matrice avec de nombreux types de cellules différents. Nous identifions au moins onze types de cellules vasculaires, dont deux jouent un rôle dans la transmission des signaux électriques.
Dominique Bourg : Nous comprenons la question de recherche principale, la résistance des feuilles aux agressions d’insectes. Nous saisissons les sous-questions, quel type de signal, quel parcours pour ce signal, quelle substance émise en réponse pour la défense des feuilles contre l’agression ? L’hormone en question est-elle une hormone commune à d’autres plantes ? Est-elle propre aux végétaux ?
Edward Farmer
 : L’hormone est propre aux végétaux. Mais quelques rares champignons pathogènes peuvent la produire pour tromper les plantes. Ils produisent cette hormone lorsqu’ils attaquent la plante. La plante se sent attaquée par un insecte et alors elle investit des ressources contre les insectes et non pas les champignons, c’est malin de la part du champignon.
Dominique Bourg : Et ensuite, les champignons ont gain de cause ?
Edward Farmer 
: Parfois oui. Je n’ai jamais vraiment pu observer ce phénomène. Mais c’est une sorte de bataille qui consiste à ce qu’un organisme tente d’en tromper un autre. Cette bataille est assez habituelle dans la nature. Autrement, sans être trompé par un microorganisme, la voie du jasmonate mène à un système de défense très robuste.
Dominique Bourg : Il y a des mutations, qui rendent les défenses plus efficaces ?
Edward Farmer 
: Oui, on a des plantes mutées qui produisent beaucoup de cette hormone. La plante pousse normalement pendant trois semaines et, subitement, la mutation commence à agir sur la plante. La plante commence à produire le jasmonate et à se défendre vigoureusement. On ne comprend pas encore le mécanisme, mais cette expérience peut avoir des applications dans le domaine de l’agronomie. Ce n’est pas notre objectif. Mais il serait possible d’utiliser ce gène, de construire une plante transgénique, ou de réaliser une mutagénèse très dirigée pour que la plante produise plus de jasmonate et puisse se défendre très fortement face aux insectes.

 

Pour lire la totalité de l'article dont est issu cet extrait, cliquer sur le lien ci-dessous :


http://www.lasyntheseonline.fr/developpt_durable/prehistoire_histoire_du_vivant/entretien_avec_le_biologiste_edward_farmer_ce_que_parvient_a_faire_une_plante_est_absolument_fabuleux,31,7079.html

(Mis en ligne le 28 octobre 2018)
 

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