Métastases : c’est ainsi que les cellules cancéreuses migrent

La tumeur, dans la plupart des cas, ne devient pas plus agressive là où elle naît, mais lorsqu’elle se déplace. En fait, environ 90 % des décès oncologiques sont causés par des métastases, c’est-à-dire des tumeurs secondaires qui se forment à distance de la tumeur d’origine. Comprendre comment les cellules tumorales migrent dans les tissus n’est donc pas un détail de laboratoire, mais un point central pour imaginer de nouvelles thérapies capables de les stopper avant qu’elles ne se propagent.

Depuis des années, la recherche étudie ce processus notamment in vitro, en observant des cellules isolées ou de petits groupes se déplaçant dans des environnements artificiels. Mais que se passe-t-il réellement à l’intérieur des tissus vivants ? C’est à cette question qu’un groupe de chercheurs du Centre de Complexité et Biosystèmes de l’Université de Milan, en collaboration avec le Centre Médical Universitaire Radboud de Nimègue, a tenté de répondre, en publiant une étude dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).

Observez les métastases au fur et à mesure qu’elles surviennent

Grâce à la microscopie multiphotonique intravitale, technique qui permet d’observer les tissus vivants en profondeur et en trois dimensions, les chercheurs ont suivi en temps réel l’invasion des cellules tumorales dans le derme. Ce qu’ils ont vu a changé la donne. Les cellules n’avancent pas seules ou en front compact. Ils se déplacent plutôt selon une migration collective peu cohésive, un comportement dynamique dans lequel le groupe se réorganise continuellement, les cellules avançant et reculant le long de chemins préférentiels déjà présents dans les tissus.

Ils ne creusent pas : ils utilisent les routes existantes

Le mouvement n’est ni ordonné ni aléatoire : il ressemble à un mouvement turbulent auto-organisé, qui exploite les interstices naturels, les fissures et les canaux dans les tissus au lieu d’en « creuser » de nouveaux. « Pendant des années, nous avons imaginé les métastases comme la fuite de cellules individuelles qui traversent les tissus », explique-t-il. Catherine La Portaprofesseur de pathologie générale au Département des sciences et politiques environnementales de l’Université de Milan et coordinateur de l’étude. « Puis sont venus des travaux in vitro qui ont montré des groupes de cellules en mouvement collectif. Dans notre travail, cependant, nous voyons quelque chose de différent in vivo. » Les cellules tumorales envahissent de manière collective mais peu cohérente. Ils se déplacent ensemble, mais sans se comporter comme un bloc compact. Leurs trajectoires comprennent des rotations, des inversions et des réarrangements continus. La nouvelle la plus importante en est une autre : « Ils ne partent pas de zéro, ils « creusent » toujours un chemin », souligne La Porta. « Ils exploitent les interstices et les canaux déjà présents dans la matrice extracellulaire – fissures, interfaces alignées, espaces périvasculaires – qui fonctionnent comme un véritable réseau de passages dans les tissus ». Dans ces espaces confinés, les déplacements sont organisés en « voies de circulation » persistantes, souvent même dans des directions opposées. Un comportement collectif que les physiciens décrivent comme un ordre nématique, similaire à celui observé dans les matériaux cristallins liquides.

Les cellules tumorales imitent le système immunitaire

Une autre conclusion clé de l’étude concerne les routes migratoires. Étonnamment, les cellules cancéreuses utilisent les mêmes voies que celles utilisées par les lymphocytes T du système immunitaire pour se déplacer à travers les tissus. «C’est un aspect très intéressant – observe La Porta – car il montre comment la migration collective des cellules tumorales exploite des voies déjà testées par notre organisme». En d’autres termes, la tumeur n’invente pas de nouveaux mécanismes : elle réutilise ceux qui existent déjà, en les adaptant à ses propres objectifs. Cela déplace l’orientation de la recherche. «La façon de penser les métastases change – explique le chercheur – car l’accent n’est plus seulement mis sur ce que font les cellules, mais aussi sur le paysage dans lequel elles se déplacent». La microarchitecture tissulaire et le confinement ne constituent pas un arrière-plan passif, mais des facteurs qui peuvent rendre l’invasion plus efficace.

De la complexité biologique à la complexité clinique

De là s’ouvrent deux lignes de recherche qui se déroulent ensemble. La première est de comprendre quelles propriétés du microenvironnement – ​​géométrie des espaces, rigidité de la matrice, réponse mécanique du collagène – favorisent ou freinent la formation de ces voies de circulation. «Le but est de comprendre comment les casser», explique La Porta. Le deuxième volet vise à transformer cette complexité en outils utiles pour la clinique. Dans des travaux récents publiés dans Communications Medicine, le groupe a développé une approche basée sur des profils d’expression génique, appelée Ariadne, capable de stratifier les patientes atteintes d’un cancer du sein HER2-négatif en fonction de leur réponse à l’immunothérapie néoadjuvante. « La prochaine étape, et c’est la plus ambitieuse – conclut La Porta – est de combiner ces deux échelles : relier la dynamique physique d’invasion dans le tissu avec les indicateurs moléculaires et immunologiques qui nous indiquent quelles tumeurs répondront le mieux à certaines thérapies ».

Rendre les femmes scientifiques visibles, rendre la science visible

Récemment, Caterina La Porta a été incluse dans le Musée virtuel de l’UNESCO sur les femmes et la science dans la section « Chapitre 2 – Le présent : redéfinir les frontières », dédiée aux femmes scientifiques qui redéfinissent aujourd’hui les frontières de la connaissance grâce à des recherches innovantes et des approches interdisciplinaires. Une reconnaissance internationalement reconnue qui valorise sa contribution scientifique dans l’étude des systèmes complexes, la biologie des tumeurs et les interactions entre environnement et santé. Dans quelle mesure est-il important, aujourd’hui, de rendre visibles les femmes scientifiques et leurs travaux, notamment dans des domaines complexes comme la recherche sur les métastases, et quel message souhaitez-vous envoyer aux jeunes qui considèrent la science comme un avenir possible ? « Dans des domaines complexes comme la recherche sur les métastases, qui nécessitent des compétences allant de la biologie à la physique, des mathématiques à l’analyse des données, la visibilité des femmes scientifiques devient partie intégrante du progrès scientifique », répond la scientifique qui ajoute : « Ce n’est pas qu’une question d’équité. C’est une manière concrète d’élargir les modèles de référence et de faire comprendre que la science est une voie ouverte ». Le message adressé aux jeunes est direct : « Il n’est pas nécessaire de se sentir prêt ou déjà parfait. La science se fait en apprenant, en faisant des erreurs et en collaborant. Et aujourd’hui, plus que jamais, ceux qui savent combiner différents langages peuvent contribuer de manière décisive à la compréhension – et, à l’avenir, à un meilleur contrôle – des processus complexes tels que les métastases ».