Une cellule envahissante (verte) traverse la barrière protectrice (noire) qui sépare la cellule des autres tissus. Des chercheurs de l'Université Duke ont découvert un nouvel outil dans la machinerie d'invasion de la cellule qui pourrait aider à expliquer la capacité du cancer à se propager. Crédit :Université Duke
Les cellules invasives déploient une astuce pour percer les tissus et se propager à d'autres parties du corps, rapport des chercheurs.
Dans une nouvelle étude, L'imagerie en time-lapse 3-D des « effractions » cellulaires chez le ver transparent C. elegans révèle une fugacité, pourtant structure clé en action. Une seule saillie dépasse de la surface de la cellule, cale un trou à travers la couche protectrice qui sépare la cellule des autres tissus, et gonfle jusqu'à ce que la brèche soit suffisamment large pour que toute la cellule puisse s'y faufiler.
Ces résultats pourraient indiquer de nouvelles façons de prévenir les métastases, la propagation des cellules cancéreuses qui rend généralement la maladie plus mortelle et plus difficile à traiter. L'ouvrage est paru le 20 novembre dans le journal Cellule de développement .
La plupart des cellules du corps restent en place. Mais de temps en temps, les cellules pénètrent dans d'autres tissus, a déclaré l'auteur principal David Sherwood, professeur de biologie à l'Université Duke.
La capacité des cellules à s'introduire par effraction est essentielle pour de nombreux processus normaux, comme lorsque le placenta s'attache à l'utérus au début de la grossesse, ou lorsque les cellules immunitaires se frayent un chemin à travers les parois des vaisseaux sanguins pour atteindre les sites de blessure ou d'infection.
L'invasion cellulaire est détournée pendant la métastase, lorsque les cellules cancéreuses quittent leurs sites tumoraux d'origine et se propagent à d'autres parties du corps.
Pour se répandre, une cellule doit d'abord pénétrer dans un maillage en forme de feuille de protéines et d'autres molécules appelée membrane basale, qui soutient et entoure les tissus comme une cape de Kevlar.
L'une des premières étapes de ce processus de rupture a été reconnue il y a 30 ans, dit Sherwood. La membrane basale est trop dense pour glisser à travers, les cellules envahissantes commencent donc par pousser de minuscules "pieds" plusieurs fois plus fins qu'un cheveu humain, appelés invadopodes. Ces projections en forme de piston sortent de la surface de la cellule toutes les quelques secondes, puis se rétractent, jusqu'à ce que l'on perce un petit trou dans la membrane basale. Que se passe-t-il après la violation initiale, cependant, était moins clair.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs identifient une deuxième structure qui prend le relais après la première perforation des invadopodes.
Une vidéo en accéléré d'une cellule envahissante dans le ver de laboratoire C. elegans montre une saillie fugace qui peut aider à expliquer comment le cancer se propage. Crédits :Kaleb Naegeli, université de Duke
Le groupe de Sherwood a utilisé une caméra attachée à un puissant microscope pour prendre des photos des cellules de vers envahissantes toutes les cinq minutes pendant trois heures.
Ils ont suivi une cellule spécialisée appelée la cellule d'ancrage, qui traverse la membrane basale qui sépare l'utérus du ver de sa vulve pour les connecter afin que le ver puisse pondre des œufs.
Sherwood et ses collègues ont découvert que la cellule d'ancrage de C. elegans accomplit cette tâche à l'aide d'une seule grande saillie qui se coince dans le petit trou créé par les invadopodes, comme un pied dans la porte. Au fur et à mesure que la saillie s'agrandit, il repousse la membrane du sous-sol et élargit le trou existant.
Plutôt que de s'étirer comme un ballon, les chercheurs ont trouvé, la saillie se gonfle en s'ajoutant à la membrane cellulaire de l'intérieur. De minuscules sacs à l'intérieur de la cellule appelés lysosomes se concentrent sur le site de la brèche. Une fois là, ils fusionnent avec la membrane externe de la cellule, augmenter sa superficie. Au fur et à mesure que la saillie gonfle, une protéine appelée dystroglycane se regroupe à sa base pour empêcher le renflement de se dégonfler.
Les forces de poussée "ouvrent un chemin pour l'invasion similaire à la façon dont un cathéter à ballonnet se gonfle pour ouvrir une artère, " a déclaré Sherwood. En une demi-heure, il se contracte, laissant un trou assez large pour que la cellule puisse y passer.
Pour faire la saillie, l'étude montre, la cellule s'appuie sur un signal chimique appelé nétrine et son récepteur pour diriger les lysosomes vers le site. Des niveaux élevés de nétrine ont été liés à des métastases dans de nombreux cancers humains, ce qui suggère que le mécanisme découvert par les chercheurs est une caractéristique commune des cellules invasives, dit Sherwood.
Les résultats pourraient également expliquer pourquoi les médicaments conçus pour bloquer la propagation du cancer en ciblant les cellules envahissantes ont échoué.
Plusieurs traitements proposés agissent en inhibant des enzymes appelées métalloprotéinases qui dissolvent la membrane basale. La raison pour laquelle ces thérapies ont eu un succès limité dans les essais cliniques, Sherwood a dit, peut-être parce qu'ils ignorent un acteur essentiel dans la progression du cancer, ces protubérances gonflables qui dépassent de la cellule tumorale et poussent la membrane basale sur le côté.
Trouver comment bloquer la voie de la nétrine et empêcher les cellules cancéreuses de produire de nouvelles protubérances pourrait les priver d'un outil essentiel qu'elles utilisent pour se propager, dit Sherwood.
"Les cellules migrantes ont un répertoire remarquable de tactiques d'invasion, " Sherwood a déclaré. "Cette étude révèle un autre tour dans leur manche."
