En savoir plus... Cancer La maladie
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L'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) distingue plusieurs types d’états précancéreux :
HISTORIQUE
Berenblum en 1950 prouva que la cancérogenèse comportait au moins deux étapes, l’initiation et la promotion. On en a depuis identifié une troisième, la progression.
C’est P. Armitage et R. Doll, en 1954 (
The age distribution of cancer and a multi-stage theory of carcinogenesis. Br. J. Cancer 1954;8:1–12
)
qui ont conceptualisé ce processus.
LA PHASE INITIALE (MOLÉCULAIRE)
Elle est la conséquence d'une anomalie génomique acquise ou transmise. Cette ou ces anomalies génétiques sont incapables, à elles seules, de transformer une cellule normale en une cellule cancéreuse. Cependant, elles réduisent le nombre de phénomènes acquis nécessaires à l'acquisition d'un phénotype de cellule maligne.
LA PHASE INFRA-CLINIQUE
L'étape d'initiation
Cette étape aboutit à l'acquisition, par une cellule, d'un phénotype de cellule maligne. Il s'agit d'une étape acquise par action sur le génome de la cellule d'agents comme :
L'étape de promotion
Elle voit l'émergence d'un phénotype cellulaire tumoral indépendant des contrôles tissulaires. Cette étape accompagne la progression tumorale initiale qui est d'abord lente puis exponentielle.
LA PHASE CLINIQUE
Elle apparaît lors du développement de plus 10
9
cellules tumorales ce qui représente une lésion de 1 g visible en imagerie médicale.
Une progression métastatique apparaît après une première phase d'invasivité locale. Le phénomène métastatique résulte de multiples étapes toutes limitantes.
LA PHASE TERMINALE
Elle est le résultat d'un échappement thérapeutique. Les cellules tumorales sont caractérisées par une autonomie de croissance, une adaptabilité métabolique cellulaire et l'acquisition de caractéristiques les rendant pharmacorésistantes.
LE PROCESSUS
Cette phase initiale correspond au tout premier phénomène de la transformation cancéreuse.
On ne connaît l’initiation que grâce aux études expérimentales et aux études épidémiologiques, qui ont permis de faire un rapport entre les cancers et certains facteurs déclenchants.
L'initiation correspond à un phénomène unique souvent très ancien, c’est-à-dire de nombreuses années avant que le cancer ne se manifeste par des signes ou des symptômes.
Le stress oxydatif et l'ADN
Les principaux agents endogènes cellulaires sont les espèces actives de l’oxygène formées dans les cellules lors de la combustion de l’oxygène.
Il y a environ trois milliards d’années, l’utilisation de l’oxygène comme source d’énergie (celle-ci est dégagée quand l’oxygène se lie au carbone pour former le gaz carbonique) par les organismes aérobies a constitué un progrès dans l’histoire de la vie. Cependant, l’oxygène est un agent très dangereux car si environ 95 % de l’oxygène est utilisé pour fabriquer du CO2, 5 % forment des radicaux oxydatifs (radicaux libres) puissants, susceptibles de léser toutes les molécules présentes dans une cellule, notamment l’ADN.
L'ADN est une molécule longue et étroite, très fragile.
Les radicaux libres créent, chaque jour, environ 10 000 lésions de l’ADN dans chacune des 6 × 10
13
cellules de l’organisme.
Les variations épigénétiques
L’initiation peut être aussi causée par un phénomène épigénétique, notamment la méthylation. La méthylation consiste en la fixation d’un groupe méthyle sur une cytosine, ce qui modifie sa signification dans le code de l’ADN. Si cette méthylation touche une cytosine située dans le segment d’ADN qui contrôle l’expression d’un gène, cette méthylation peut rendre ce gène silencieux.
La transformation d'un proto-oncogène en oncogène ou l'inactivation d'un gène suppresseur de tumeur...
Que l’initiation soit due à une mutation ou un effet épigénétique, elle est généralement liée à la transformation d’un proto-oncogène en oncogène ou à l’altération de la fonction d’un gène suppresseur de tumeur.
Cette "initiation" confère à la cellule la capacité de se multiplier de façon autonome, mais cette potentialité peut rester très longtemps inapparente car elle ne s’exprime que quand d’autres lésions sont apparues dans la cellule initiée au cours de la seconde étape (promotion) qui est le résultat de l’action de promoteurs lesquels soit stimulent la prolifération cellulaire, soit altèrent la signalisation entre cellules.
LA MUTATION
Le contexte
Au cours de l'évolution les organismes vivants ont sélectionné et maintenu de nombreux systèmes de défense pour se prémunir de la survenue de cancers car, le code génétique est porteur d'une information favorable à la survie de l'espèce qui doit, de ce fait, être maintenu fidèlement lors de la réplication de l'ADN.
Le taux estimé de mutagenèse spontanée est de ce fait très faible, de l'ordre d'une base modifiée pour 10 milliards répliquées.
Chez l'homme
, ce taux signifie qu'une mutation apparait en moyenne une fois au cours de trois divisions cellulaires.
De plus, sachant que plus de 90 % du génome n'est pas codant, que du fait de la sénescence cellulaire, en dehors des cellules souches, peu de cellules se divisent plus de 100 fois et que la mutation doit toucher les deux premières bases des codons, on voit que le système est très stable et que tout est fait pour éviter l'émergence de cellules mutées cancéreuses.
La suite des événements
Cette modification initiale, le plus souvent, est la conséquence de la mutation d’une ou de plusieurs bases de la double hélice d’ADN.
Sous l'effet d'un agent initiateur, une base est soit remplacée par une autre, soit supprimée.
La plupart des mutations ont lieu dans les segments de l’ADN qui ne codent pour aucun gène, mais qui sont très spécifiques à chaque individu. De ce fait, cette mutation initiale n'a aucune répercussion biologique.
Plus rarement, la mutation intéresse un gène utile pour la division cellulaire.
LA RÉPARATION DE L'ADN
La cellule possède tout un matériel enzymatique destiné à réparer les mutations produites.
Pour lui permettre de bien réparer son matériel génétique, des gènes spécifiques contrôlent la parfaite intégrité de l’ADN transmis. Ceci explique la rareté des cancers, si on la compare aux nombres infinis de divisions cellulaires.
La réparation est impossible…
La réparation de l’ADN cellulaire n’est plus possible lorsqu’une mutation touche les gènes commandant les molécules réparatrices de l’ADN. C’est une étape importante dans la cancérisation. On retrouve une atteinte des gènes régulateurs dans la plupart des cancers humains, comme des mutations des gènes suppresseurs de tumeur, par exemple des mutations du
p53
ou de la protéine du rétinoblastome pRb.
La réparation de l’ADN est impossible, mais n’est pas transmise…
Si la cellule n'a pas eu le temps, avant sa division (mitose), de réparer, l'anomalie, celle-ci n'est pas obligatoirement transmise aux cellules filles, car la cellule possède un dernier mécanisme de défense de la régularité de la transmission génétique qui est le suicide ou apoptose. Ainsi, la majorité des cellules anormales arrêtent la transmission d'un matériel génétique anormal.
Malgré tout, le cancer ne se développe pas facilement !
Pour chacune des étapes de la cancérisation, il existe des mécanismes de défense de l'organisme. Pour proliférer et entraîner la mort de l'organisme porteur, si aucun traitement n’est donné, il faut que les cellules cancéreuses acquièrent de nouvelles propriétés.
L'absence d'une seule de ces propriétés peut entraîner l'arrêt du processus cancéreux.
UNE SEULE MUTATION N'EST PAS SUFFISANTE...
Si une seule mutation était suffisante pour induire l'apparition d'une tumeur maligne, chacun de nos gènes qui subit environ 10
-6
mutations spontanées par division cellulaire, aurait, à raison de 10
16
divisions cellulaires dans une vie, 10
-6
x 10
16
= 10
10
fois l'occasion d’entraîner l'apparition d'une tumeur maligne, ce qui ferait de nous une espèce pratiquement non viable....
UNE ACCUMULATION DE PLUSIEURS MUTATIONS
L'apparition d'un clone cellulaire malin procède heureusement de l'accumulation dans une seule cellule d'évènements rares et non liés entre eux. Cette nécessité d'une succession dans le temps de multiples altérations cellulaires se reflète bien dans l'inégalité de fréquence de survenue d'un cancer en fonction de l'âge.
UNE PROLIFÉRATION PLUS OU MOINS MAITRISÉE...
C’est la prolifération, plus ou moins contrôlée, des cellules initiées qui est le résultat d'une succession de modifications qui se déroulent à l’échelon cellulaire et que l’on ne peut toujours pas observer directement chez l'homme. Celles-ci ont été mises en évidence expérimentalement chez l'animal par l’étude des cancers provoqués par des substances initiatrices et promotrices.
Les cancérogènes
Les études épidémiologiques confirment la responsabilité des substances cancérogènes chez l’homme, et démontrent une certaine similitude des mécanismes responsables des cancers à travers les espèces. Mais, à eux seuls, la plupart des agents initiateurs ne sont pas capables de provoquer un cancer.
Au fil des divisions cellulaires, l'accumulation d'anomalies sur différents gènes procure un avantage sélectif au clone (groupe) de cellules tumorales. Les cellules cancéreuses deviennent alors de plus en plus agressives pour leur environnement et échappent progressivement à tout contrôle.
Les facteurs de promotion
L'agent promoteur va alors e
xercer son action pendant de nombreuses années en f
acilitant la multiplication des cellules initiées.
Au cours d'une des divisions ultérieures, une nouvelle mutation ou une nouvelle initiation aura lieu augmentant encore le dérèglement précédent. Parmi les facteurs de promotion reconnus, on peut citer :
LA PÉRENNISATION DE LA PROMOTION
Sous l'effet des agents initiateurs et promoteurs, des divisions cellulaires (mitoses) plus nombreuses et non contrôlées, vont se produire.
Un nombre important de ces mitoses aboutit à la mort de la cellule par apoptose, car le produit de la division irrégulière de l’ADN n'est pas viable. Cependant, du fait du nombre très important de mitoses, certaines cellules, dites initiées, acquièrent suffisamment d'indépendance pour proliférer en s'échappant au contrôle des facteurs de croissance.
LA PROLIFÉRATION CLONALE
Les cellules tumorales initiées acquièrent alors la propriété de s'autoreproduire, sans contrôle de l'organisme. Ces proliférations non contrôlées donnent naissance à des clones cellulaires, tous issus de la même cellule, ayant acquis cette indépendance et pouvant, seuls, la transmettre.
L'apparition d'un clone cellulaire tumoral malin serait ainsi la conséquence d’une accumulation, dans une seule cellule, d'anomalies liées à des événements rares et non reliés entre eux. Cette nécessité d'une succession dans le temps de multiples altérations cellulaires se reflète bien dans l'augmentation de la fréquence des cancers en fonction de l'âge.
Les chercheurs estiment que 2 à 7 évènements indépendants, non obligatoirement tous mutagènes, sont nécessaires pour entraîner la transformation d’une cellule normale en cellule maligne.
LA MORT PROGRAMMÉE
DES CELLULES
L’apoptose
c’est l’ensemble des phénomènes aboutissant à la mort naturelle de la
cellule. Il existe deux voies d’activation de l’apoptose :
SON DÉROULEMENT
On distingue trois étapes successives
SA FONCTION …
L’apoptose
permet de réguler finement l’équilibre entre naissance et disparition
des cellules. Si cette fonction est altérée, elle entraîne, les
anomalies suivantes :
LES CELLULES SOUCHES
L'instabilité
génétique des cellules tumorales se traduit par l'acquisition par les cellules filles de
nouvelles propriétés d'indépendance ou de nouvelles caractéristiques
fonctionnelles. Ces cellules sont appelées les cellules souches qui possèdent trois propriétés spécifiques
Seules les cellules souches, ayant un pouvoir d'auto-reproduction sont véritablement dangereuses dans la maladie cancéreuse car elles perpétuent le phénotype cancéreux.
|
Cellule souche
|
Événement |
Résultat |
Tumeur |
|
Normale
|
Mutation |
Cellule souche cancéreuse |
Primitive |
|
Tumeur primitive
|
Chimiothérapie |
Cellule souche cancéreuse
résistante
|
Rechute |
|
Tumeur primitive |
Mutation Échappement
|
Cellule souche cancéreuse
de métastase
|
Métastase |
LES AUTRES CELLULES
Elles se différencient vers des cellules plus ou moins proches des cellules normales et meurent par apoptose terminale. Dans une tumeur, ces cellules ne font que du volume mais ne sont pas très dangereuses .
L'IMPORTANCE DE CETTE NOTION...
Cette différence à une grande importance en pratique. Les traitements qui réduisent le volume tumoral, ce qui correspond au concept de réponse clinique, ne guérissent le malade que s’ils font disparaître toutes les cellules souches de son organisme.
Une réponse clinique est un résultat intéressant mais il n’est, malheureusement, pas obligatoirement synonyme de guérison...
Elle évolue en plusieurs phases successives :
L'AUTONOMISATION CELLULAIRE
Le caractère autonome de la réplication cellulaire ne suffit pas à faire se développer un cancer….
Au cours des divisions cellulaires incontrôlées, certaines cellules vont alors être le lieu de mutations plus profondes. Elles vont perdre ou modifier leurs glycoprotéines de surface qui permettent la constitution d'un tissu bien organisé, Elles acquièrent, à ce stade, la propriété de dissoudre les membranes basales, soit par elles-mêmes soit par la stimulation des cellules avoisinantes soit, enfin, par la production d'enzymes permettant d’attaquer les structures des tissus comme les collagénases, les hydrolases lysosomales et l’activateur du plasminogène.
De plus, elles acquièrent une certaine mobilité ce qui leur permet de s'approcher des vaisseaux sanguins, puis pour certaines, de provoquer la sécrétion de facteurs de croissance des vaisseaux sanguins, comme le VEGF. Ce phénomène s’appelle l’angiogenèse. La stimulation de l’angiogenèse aboutit à la constitution d'un réseau de capillaires nourriciers indispensables à la prolifération.
L'invasion de la membrane basale
Elle constitue un phénomène majeur du développement du cancer. Cette étape modifie considérablement le pronostic. Dès l'invasion de la membrane basale, les mêmes mécanismes de pénétration des membranes vont être utilisés pour l'invasion des capillaires lymphatiques et sanguins. A partir de cette invasion, les cellules cancéreuses ont la capacité de s'établir à distance en retraversant la membrane des capillaires sanguins des organes distants. C'est ce qu'on appelle des métastases. Les métastases peuvent être ganglionnaires et/ou toucher des autres parties du corps.
LA PROGRESSION DANS UN ORGANE...
Les cellules cancéreuses qui ont remplacé les cellules normales du tissu, vont se multiplier, s'organiser, envahir les tissus avoisinants et entraîner un bouleversement de l'architecture de l'organe. Les remaniements du tissu de soutien (tissu conjonctif) entraînent une réaction particulière de ce dernier, appelée la « stroma-réaction ».
Les cancers « micro-invasifs »
Le clone tumoral érode la membrane basale et envahit la partie adjacente du tissu de soutien ou chorion. A ce stade, le cancer est appelé « micro-invasif ». Ces cancers invasifs, mais très superficiels, ont un pronostic bien meilleur que celui des cancers plus évolués de même type.
Les cancers « intra-muqueux »
La prolifération tumorale progresse ensuite dans la profondeur du tissu de soutien (chorion) de la muqueuse pour atteindre le tissu sous-jacent comme la sous-muqueuse colique, la musculeuse vésicale, l’hypoderme, la bronche. Dans le tube digestif, les cancers « intra-muqueux » envahissent le chorion muqueux sans franchir la couche musculaire muqueuse. Leur pronostic est plus favorable que celui des cancers ayant envahi les couches pariétales plus périphériques.
L’évolution ultérieure
De tissu en tissu, la prolifération envahit les différents constituants de l'organe, de proche en proche, par continuité. Les tissus normaux sont ainsi progressivement remplacés par la formation tumorale.
Les cellules tumorales peuvent alors envahir les vaisseaux (veines ou lymphatiques) ou les gaines nerveuses (cancer de la prostate, en particulier). Leur migration le long de ces axes peut être à l'origine de foyers tumoraux accessoires, formant des masses multiples dans l'organe intéressé.
La tumeur peut entraîner des signes ou des symptômes par différents mécanismes :
DES NOTIONS DE BASE
L'angiogenèse est responsable de la création des canaux de la vie que sont les vaisseaux sanguins car ils ont pour fonction d'apporter aux tissus et aux cellules l'oxygène et les nutriments nécessaires à leur fonctionnement.
L'angiogenèse est parfaitement régulée, essentiellement en fonction de la quantité d'oxygène disponible dans les tissus.
UN PETIT RETOUR EN ARRIÈRE...
Dès le 19
ème
siècle....
Camillo Golgi, médecin italien (1843-1926) et Rudolf Virchow, médecin pathologiste allemand (1821-1902), avaient évoqué une participation du stroma tumoral au développement des cancers.
Dès 1945...
GH Algire au NCI avait postulé que le stroma vasculaire tumoral pourrait contribuer à la croissance des tumeurs (
J Natl Cancer Inst 1945;6:73-85
).
L'article du
New England Journal of Medicine
daté de novembre 1971 (pages 1182-1186)....
Judah Folkman, chirurgien américain décédé en janvier 2008, avait émis l’hypothèse que la croissance tumorale était dépendante de la néovascularisation, ou angiogenèse et que le passage de la phase latente du cancer à la phase agressive était contrôlé directement par la néo-vascularisation grâce à des substances diffusibles provenant de la tumeur. Ce passage a été dénommé le
switch angiogénique
.
Cette conclusion était fondée sur des expériences sur organe isolé dans lesquelles, J. Folkman avait montré que la croissance tumorale était très diminuée en l’absence de vascularisation. Ce concept fut rejeté par la communauté scientifique de l'époque car la pensée dominante était que la présence des vaisseaux était seulement liée à l’inflammation....
UN PROCESSUS INDISPENSABLE…
Une croissance sans angiogenèse
Une tumeur peut absorber des nutriments et de l’oxygène jusqu’à une taille de 2 à 3 mm. Sans angiogenèse, on observe un arrêt de la croissance de la tumeur mais sans mort cellulaire. C'est la notion de cellules "dormantes".
Durant cette phase, pré-angiogénique, il existe un équilibre entre prolifération et apoptose.
Au delà, pour survivre, les cellules cancéreuses doivent acquérir un pouvoir d'angiogenèse...
Pour les cellules tumorales, il leur faut acquérir la capacité d’induire le développement de nouveaux vaisseaux sanguins nourriciers pour leur apporter l’oxygène et les nutriments nécessaires à sa croissance.
Pour cela, elles stimulent la prolifération des cellules endothéliales des capillaires voisins, qui forment des boucles vasculaires en direction de la tumeur, pour l'irriguer et permettre son développement.
La production de ces facteurs pro-angiogèniques est soit une réaction normale à l'hypoxie des cellules cancéreuses ou des cellules normales avoisinantes, soit le fait d'une mutation génétique particulière.
Ainsi, une tumeur contenant de 100
à 300 cellules est suffisante pour déclencher une angiogenèse qui
évolue en plusieurs étapes.
Pour
cela, la tumeur stimule la prolifération des cellules endothéliales des
capillaires voisins, qui forment des boucles vasculaires en direction
de la tumeur, pour l'irriguer et permettre son développement.
Le switch angiogènique
C'est l’acquisition, par la cellule tumorale d’un phénotype angiogènique associé ou non à des mutations génétiques entraînant un déséquilibre entre facteurs stimulants et inhibiteurs de l'angiogenèse. Alors, les facteurs pro-angiogènique étant dominants, l’angiogenèse va débuter. C’est ce que l’on désigne sous le terme de switch angiogènique (
To switch
= tourner le bouton).
La phase vasculaire
C’est une phase où prédomine l’activité pro-angiogènique et qui aboutit au développement d’une nouvelle vascularisation tumorale.
La tumeur va alors, à la rencontre d'un vaisseau sanguin dans le tissu sain adjacent et produit, pour son propre compte, de nouveaux vaisseaux (néo-vaisseaux). Cette néo-vascularisation aboutit à une forte croissance tumorale avec prolifération anarchique des cellules cancéreuses.
De plus, on assiste au début de la dissémination métastatique par voie hématogène car l’angiogenèse va, aussi, contribuer à la mobilité des cellules tumorales, c'est-à-dire leur permettre de migrer d’un site initial vers d'autres organes. Les différentes étapes sont résumées sur le schéma ci-dessus.
Le développement du stroma des cancers
Dès que la tumeur atteint un certain volume, elle s’accompagne d’un tissu conjonctif propre, appelé stroma. Le stroma est le tissu conjonctif nourricier des cellules tumorales et est un tissu non cancéreux. Un cancer est donc constitué d’un stroma et de cellules tumorales.
27 février 2012