La recherche, dirigée par l’Imperial College de Londres et l’Institute of Cancer Research de Londres, pourrait nous aider à mieux comprendre comment les cellules cancéreuses « décident » quand se multiplier et où se propager.

Lorsque les cellules deviennent cancéreuses, elles subissent une série de modifications bioélectriques. Par exemple, la couche entourant les cellules, appelée membrane cellulaire, devient plus chargée positivement que les membranes cellulaires saines.

Cette nouvelle recherche, publiée aujourd’hui dans Biologie des communications, ont découvert que la tension membranaire est plus élevée que dans les cellules saines, mais qu’elle fluctue également dans le temps, les cellules cancéreuses du sein se comportant comme des neurones. Les chercheurs pensent que cela pourrait indiquer un réseau de communication électrique entre les cellules cancéreuses qui pourrait à l’avenir être une cible de perturbation, créant de nouveaux traitements possibles.

La co-auteure principale, le Dr Amanda Foust, du département de bio-ingénierie de l’Impérial, a déclaré : « Lorsque des cellules saines deviennent cancéreuses, les changements qu’elles subissent peuvent les aider à se développer et à se propager. Nous savons, par exemple, que certains gènes qui contrôlent la multiplication cellulaire peuvent basculer éteint, provoquant une croissance cellulaire incontrôlée.

« Nous ne savons pas encore pourquoi la tension des membranes fluctue dans les cellules cancéreuses – mais notre découverte et notre technologie, rendues possibles par la collaboration passionnante d’ingénieurs et de biologistes, ouvrent la porte à d’autres travaux qui pourraient nous aider à mieux comprendre les réseaux de signalisation du cancer et leur croissance. . »

Tester le réseau

Pour tester les tensions, les chercheurs ont cultivé des cellules à partir de huit lignées cellulaires de cancer du sein et d’une lignée de cellules mammaires saines. Ils ont ensuite enregistré les tensions de leurs membranes cellulaires avec un microscope conçu à l’origine pour filmer l’activité électrique dans les cellules cérébrales, avant d’utiliser l’apprentissage automatique pour catégoriser et caractériser les signaux.

De manière inattendue, ils ont découvert des fluctuations de la tension des membranes des cellules cancéreuses. Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires, les chercheurs soupçonnent que les signaux électriques « clignotants » et « ondulants » pourraient être une forme de communication entre les cellules.

Ils ont ajouté de la tétrodotoxine, une neurotoxine puissante qui bloque les canaux sodiques pour empêcher la génération de charges électriques dans les cellules nerveuses. Des études antérieures avaient montré que les cellules cancéreuses s’appuient sur ces canaux sodiques pour devenir plus invasives.

Ils ont découvert que, de la même manière que son effet sur les cellules nerveuses, la tétrodotoxine supprimait les fluctuations de tension dans les cellules cancéreuses. Les chercheurs disent que cela pourrait potentiellement indiquer de nouvelles voies de traitement pour bloquer la communication et le comportement des cellules cancéreuses.

Le co-auteur principal, le professeur Chris Bakal, professeur de morphodynamique du cancer à l’Institute of Cancer Research de Londres, a déclaré : « C’est la première fois que nous observons des fluctuations aussi rapides de l’activité électrique dans les cellules cancéreuses du sein. Cela ressemble à des cellules cancéreuses du sein. ont établi un type de langage électrique. Nous ne savons toujours pas à quel point le langage est complexe, mais il pourrait permettre aux cellules cancéreuses de relayer des informations sur les nutriments à proximité ou les environnements hostiles sur de grandes distances, et finalement favoriser la survie des tumeurs.

Pour tester davantage leurs découvertes, ils ont induit un cancer dans la lignée cellulaire saine avant de les enregistrer à nouveau. Ils ont découvert qu’une fois que ces cellules étaient devenues cancéreuses, la tension de leurs membranes fluctuait également.

Le niveau des signaux électriques variait selon les types de cancer. Les lignées cellulaires cancéreuses les plus agressives et incurables présentaient des fluctuations plus fréquentes, les signaux apparaissant parfois comme une onde se déplaçant de cellule en cellule.

Le co-auteur, le professeur émérite Mustafa Djamgoz du département des sciences de la vie de l’Impérial, a déclaré: « De toutes les cellules du corps, nous associons généralement les cellules cérébrales ou cardiaques » excitables « à l’activité électrique. Nos recherches suggèrent un réseau de signalisation électrique caché parmi les cellules cancéreuses qui pourrait jouer un rôle clé dans le comportement des cellules cancéreuses, y compris la communication entre elles et avec d’autres cellules de la tumeur. Nous savons déjà que la propagation du cancer, principale cause de décès par cancer, est facilitée par l’activité électrique.

Le professeur Bakal a ajouté : « Nous pensons que ces réseaux peuvent même permettre aux cellules cancéreuses de former des structures semblables à celles du cerveau qui permettent aux cellules cancéreuses d’agir ensemble comme une seule machine, plutôt que comme des unités individuelles. »

Relier les indices

Les chercheurs travaillent maintenant à identifier et à démêler les liens potentiels entre la tension de la membrane cellulaire et le comportement des cellules cancéreuses, pour voir s’ils peuvent être coupés. Le professeur Bakal a déclaré: « Si vous pouvez empêcher les cellules cancéreuses de communiquer entre elles, elles pourraient devenir plus faciles à traiter. Ce n’est pas si différent d’une guerre. Si vous pouvez empêcher un commandant de transmettre des informations aux soldats au front, la bataille devient plus facile gagner. »

Le Dr Foust a déclaré: « Nous étudions actuellement le rôle de la tension dans le comportement des cellules cancéreuses. Les cellules cancéreuses se clonent-elles et se multiplient-elles lorsque leur tension fluctue selon un certain schéma, ou se rompent pour envahir d’autres parties du corps? Pouvons-nous utiliser ces connaissances pour intervenir à un stade particulier de fluctuation pour prévenir la propagation du cancer ? Ce sont des questions clés auxquelles nous espérons répondre grâce à nos travaux en cours.

Cette étude a été financée par Integrated Biological Imaging Network, la Royal Academy of Engineering, le Biotechnology and Biology Research Council (BBRC, part of UKRI), Wellcome Trust, Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC, part of UKRI), Cancer Research UK et Stand Up to Cancer UK.