Les forces mécaniques à exploiter pour lutter contre le cancer
Les forces physiques sont à la base de nombreux processus biologiques, y compris la progression de tumeurs solides comme le cancer du sein. Le projet MECHANO-CONTROL, financé par l’UE, a permis de mieux comprendre le fonctionnement de ces forces et la manière dont nous pourrions utiliser ces connaissances pour lutter contre le cancer du sein. L’équipe a également mis au point des outils innovants susceptibles d’ouvrir la voie à des traitements révolutionnaires contre le cancer. «Une technique de dépistage couramment utilisée pour détecter le cancer du sein consiste à palper pour détecter des grosseurs: les tumeurs mammaires sont plus rigides que les tissus sains, et cette rigidité favorise la progression de la maladie», explique Pere Roca-Cusachs Soulere, chef de groupe de mécanobiologie cellulaire et moléculaire à l’Institut de bio-ingénierie de Catalogne en Espagne. Pour étudier les forces en jeu, l’équipe interdisciplinaire de chercheurs les a examinées à différentes échelles, des molécules aux organes jusqu’à l’organisme entier. Ils ont pu déterminer comment ces forces déclenchent la croissance du cancer du sein d’un point de vue mécanique.
Une réaction mécanique en chaîne
«À chacun de nos mouvements, les cellules de notre corps exercent des forces sur leur environnement à l’aide de ce que nous appelons des moteurs moléculaires», explique Pere Roca-Cusachs Soulere. «Nous avons ainsi découvert que, lorsqu’un tissu est plus rigide, les cellules exercent une force les unes sur les autres et sur leur environnement avec une dynamique plus rapide.» La dynamique de la force appliquée modifie les propriétés des liaisons chimiques entre les cellules et leur environnement transmettant ces forces. S’ensuit une chaîne d’événements pouvant entraîner la déformation du noyau de la cellule, l’activation de gènes liés au cancer et, potentiellement, l’invasion de la maladie.
Arrêter la progression de la tumeur
L’équipe de MECHANO-CONTROL a testé différentes techniques permettant de contrôler ces forces mécaniques et d’arrêter la progression des tumeurs en reproduisant les interactions in vitro et in vivo sur des souris. Les données expérimentales ont été combinées à une modélisation informatique afin d’établir les règles qui sous-tendent ces interactions. L’équipe a développé des technologies d’hydrogel qui serviront de plateforme d’essai pour la recherche sur le cancer et la découverte de médicaments. Les gels, synthétisés en laboratoire, reproduisent les différents niveaux de rigidité que les cellules peuvent rencontrer. Ils permettront aux chercheurs de tester des approches visant à influencer ces processus mécaniques en imitant le comportement d’une tumeur dans un environnement contrôlé. Un brevet a été déposé, et l’équipe travaille actuellement au développement commercial de la plateforme.
Vers de nouveaux médicaments contre le cancer
Pere Roca-Cusachs Soulere et ses collègues ont également réalisé des avancées prometteuses en vue de développer des médicaments. Ils ont pu identifier des molécules intéressantes pour contrer la progression du cancer et ont créé une modélisation informatique pour établir la conception de médicaments. «Bien entendu, le développement d’un médicament est un processus long et lent qui nécessite beaucoup de travail au-delà de l’identification initiale des résultats. D’intenses efforts sont déployés pour les introduire dans un cadre pharmaceutique.» Les chercheurs considèrent également l’ingénierie cellulaire comme une autre voie potentielle pour traiter le cancer. Au-delà du cancer du sein, les résultats de MECHANO-CONTROL pourraient être appliqués à de nombreux autres types de cancer impliquant des tumeurs solides, comme le cancer du pancréas. Les résultats du projet ouvrent également de nouvelles perspectives pour le traitement de la fibrose et le développement de biomatériaux utilisés comme implants dans le corps.
Mots‑clés
MECHANO-CONTROL, forces mécaniques, tumeurs solides, cancer du sein, mécanobiologie, technologies des hydrogels, biomatériaux
