Depuis plus d'un siècle, le métabolisme des cellules cancéreuses est considéré comme un paradoxe. De nouveaux travaux de chercheurs de l'Université de Washington à St. Louis montrent qu'il ne s'agit peut-être pas d'une telle anomalie après tout. L'étude est publiée le 15 août dans Molecular Cell.

Le glucose, un sucre courant dans les aliments, est l'un des nutriments les plus importants du corps. Les cellules cancéreuses ont tendance à le consommer à un rythme effarant. À première vue, cela semble logique, car les cellules cancéreuses ont beaucoup de synthèse à faire. Après tout, comme les tumeurs se développent rapidement, chaque cellule doit répliquer tout son contenu.

Mais voici le hic. Les cellules cancéreuses n'utilisent pas le glucose très efficacement. Au lieu d'aspirer toute l'énergie qu'ils peuvent du glucose, ils en libèrent la majeure partie sous forme de déchet.

"Pour extraire le maximum d'énergie du glucose, les cellules doivent transporter ses produits de transformation dans les mitochondries", a déclaré Gary Patti, professeur Michael et Tana Powell de chimie en arts et sciences et de génétique et de médecine à la faculté de médecine. Patti, membre du Siteman Cancer Center du Barnes-Jewish Hospital et de l'École de médecine, est l'auteur principal de la nouvelle étude

"Il y a certaines règles biochimiques que le métabolisme est censé suivre. Il a été intéressant de réfléchir à la raison pour laquelle les tumeurs pourraient être autorisées à les briser", a déclaré Patti. "Cependant, les résultats que nous rapportons ici démontrent que les cellules cancéreuses suivent les principes conventionnels."

Débordant

Les mitochondries sont de minuscules compartiments à l'intérieur des cellules, souvent appelées centrales électriques ou centrales électriques de la cellule. Ce qui entre et sort d'eux est étroitement contrôlé.

En guise d'histoire, un célèbre biochimiste du nom d'Otto Warburg a découvert pour la première fois la nature inutile des tumeurs dans les années 1920. Pour expliquer pourquoi plus d'énergie n'est pas récoltée à partir du glucose, il a postulé que les mitochondries sont endommagées dans les cellules cancéreuses.

"Nous savons maintenant que ce n'est pas vrai. Les mitochondries sont fonctionnelles et, en fait, actives dans la plupart des cancers", a déclaré Patti. Mais cela laisse une question persistante et épineuse sans réponse :pourquoi les cellules cancéreuses métabolisent-elles si peu le glucose qu'elles consomment dans les mitochondries ?

"Je pense que ce qui a été déconcertant, c'est qu'il y a eu cette notion que les cellules cancéreuses préfèrent ne pas oxyder le glucose dans leurs mitochondries", a déclaré Patti. "Peut-être en tant qu'héritage de la pensée originale de Warburg ou peut-être parce que cela se produit si souvent, l'hypothèse a souvent été que les cellules cancéreuses veulent gaspiller le glucose."

Toutes sortes d'explications ont été proposées pour expliquer pourquoi les cellules cancéreuses pourraient vouloir gaspiller leur glucose. Cependant, Patti et son équipe soutiennent que ces rationalisations peuvent être inutiles. En fin de compte, le métabolisme du cancer n'est peut-être pas aussi inhabituel que le pensaient les scientifiques.

Les cellules cancéreuses veulent vraiment métaboliser le glucose dans leurs mitochondries, et elles le font. Jusqu'à ce qu'ils ne puissent plus.

"Lorsque nous limitons la quantité de glucose absorbée par les cellules cancéreuses, presque tout se retrouve dans les mitochondries", a déclaré Patti. "Mais à mesure que la consommation de glucose augmente, la vitesse de déplacement des molécules dérivées du glucose dans les mitochondries ne peut pas suivre."

En d'autres termes, les cellules cancéreuses ne font que gaspiller du glucose parce que le transport vers les mitochondries est trop lent.

Imaginez un robinet de baignoire qui crache de l'eau plus vite que le drain ne peut l'évacuer. Finalement, l'eau déborde sur le sol.

"Ce n'est pas un paradigme métabolique radicalement nouveau. La plupart des cellules préfèrent oxyder le glucose dans les mitochondries plutôt que de l'excréter comme déchet", a déclaré Patti. "Nos données suggèrent que les cellules cancéreuses ne font pas exception. Elles semblent suivre les mêmes schémas biochimiques que les autres cellules."

Saturé

La découverte de l'équipe Patti a été rendue possible grâce à une puissante technologie appelée métabolomique.

"Au cours de la dernière décennie, les progrès dans le domaine de la métabolomique et de la spectrométrie de masse ont été extraordinaires", a noté Patti. "Nous avons maintenant atteint un point où il est même possible de mesurer des molécules dans des cellules individuelles."

Dans cette étude, les chercheurs ont combiné la métabolomique avec des traceurs d'isotopes stables. Cela leur a permis de marquer différentes parties du glucose afin qu'ils puissent le suivre à l'intérieur des cellules, en observant la vitesse à laquelle les choses pénètrent dans les mitochondries ou sont excrétées des cellules. C'est ainsi que les scientifiques ont découvert que les voies normales de transport du carburant étaient dépassées ou saturées dans les cellules cancéreuses.

La vitesse à laquelle les tumeurs consomment du glucose a été exploitée par les médecins de la clinique pendant des décennies comme moyen de diagnostiquer le cancer et d'identifier son stade. Cela a également amené certains à croire que limiter l'absorption de glucose avec des médicaments ou en adoptant un régime sans sucre pourrait "affamer" les cellules cancéreuses à mort.

Les conclusions de cette étude soulèvent des questions sur une telle stratégie.

"Nous devrons peut-être repenser la meilleure façon de cibler le métabolisme du glucose dans le cancer", a déclaré Patti. "Si les cellules cancéreuses absorbent plus de glucose qu'elles n'en ont besoin et que son utilisation inutile n'est pas un moteur de maladie, alors le métabolisme du glucose n'est peut-être pas une cible thérapeutique aussi attrayante que nous l'avions espéré." + Explorer plus loin

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