Tirer parti du métabolisme anormal des cancers pourrait conduire à une nouvelle façon de « affamer » les tumeurs

Les cellules cancéreuses ont besoin d’énergie et de nutriments pour continuer à croître. Et, parce qu’elles se multiplient souvent rapidement, les cellules cancéreuses ont une forte demande de carburant.

Une idée tentante pour traiter le cancer qui a émergé au fil des ans est d’essayer de couper cet approvisionnement en carburant et d’« affamer » la tumeur.

Mais il y a un hic.

Les cellules saines dépendent des mêmes sources d’énergie et de nutriments que les cellules cancéreuses. Ainsi, tout traitement qui priverait les cellules cancéreuses de carburant empêcherait également nos cellules et nos organes de fonctionner correctement, nous laissant de graves ennuis.

Cependant, les scientifiques sont un groupe persistant et n’abandonnent pas facilement. Au cours de la dernière décennie, il y a eu un regain d’intérêt pour savoir exactement comment les cellules cancéreuses obtiennent les nutriments dont elles ont besoin pour se développer.

Maintenant, nos chercheurs du Beatson Institute et de l’Université de Glasgow ont peut-être trouvé un moyen de couper l’approvisionnement en carburant des cellules cancéreuses, tout en laissant les cellules saines intactes.

Et le traitement potentiel découvert par les chercheurs, dirigés par le professeur Karen Vousden et le Dr Oliver Maddocks et publié dans la revue Nature, pourrait être étonnamment simple – un régime spécialement conçu pour les patients cancéreux sous traitement.

Cancer et métabolisme anormal

Les cellules dépendent d’une famille de molécules appelées acides aminés pour se développer. Ce sont les éléments constitutifs de la vie, fonctionnant comme des briques Lego qui s’accumulent dans les protéines qui aident les cellules à fonctionner et donnent à notre corps sa forme, sa structure et sa force.

Nous devons obtenir certains acides aminés via les protéines de notre alimentation – par exemple, la viande et les produits laitiers sont de riches sources d’acides aminés – mais d’autres peuvent être fabriqués par nos cellules, notamment 2 acides aminés appelés sérine et glycine.

Les cellules saines utilisent une série de réactions chimiques dans de petites « batteries » appelées mitochondries pour produire l’énergie dont elles ont besoin pour fonctionner. « Si elles manquent de sérine et de glycine, les cellules peuvent détourner des molécules de la production d’énergie et les utiliser pour fabriquer ces acides aminés », explique Maddocks.

Et c’est là que ça devient intéressant quand il s’agit de cellules cancéreuses.

Dans les années 50, un scientifique du nom d’Otto Warburg a remarqué pour la première fois que les cellules cancéreuses utilisent un processus chimique différent pour transformer le carburant en énergie que les cellules normales. Ce métabolisme re-câblé a été nommé d’après lui : l’effet Warburg.

Les cellules cancéreuses ont des besoins plus élevés en nutriments et sont moins adaptables que les cellules normales face à la famine.

– Dr Oliver Maddocks

« Les cellules cancéreuses re-connectent fréquemment leur métabolisme pour soutenir leur croissance rapide », explique Maddocks.

L’effet Warburg est l’endroit où les cellules cancéreuses contournent les mitochondries spécialisées que les cellules normales utilisent pour générer de l’énergie, ce qui signifie qu’elles produisent de l’énergie moins efficacement, mais beaucoup plus rapidement. Mais cela a un coût.

« Leur métabolisme recâblé signifie souvent que les cellules cancéreuses ont des besoins plus élevés en nutriments et sont moins adaptables que les cellules normales face à la famine en nutriments », explique Maddocks.

Cette vulnérabilité a suscité une idée. Les chercheurs voulaient essayer d’exploiter cette faiblesse et affamer les cellules cancéreuses en coupant l’apport de sérine et de glycine dans l’alimentation.

« Il y a quatre ans, nous avons eu notre premier aperçu que cette approche pour affamer les tumeurs pourrait fonctionner. Nous avons simplement retiré la sérine et la glycine de la nourriture que nous avons donnée aux souris atteintes de tumeurs, et les tumeurs se sont développées plus lentement que celles des souris nourries avec un régime témoin », explique Vousden.

«Nous avons été surpris que le régime seul puisse avoir un effet aussi clair. Et nous avons donc fait passer la recherche à l’étape suivante.

Le régime alimentaire à lui seul peut-il ralentir la croissance du cancer ?

Cette fois, l’équipe a étudié des souris avec des gènes défectueux qui développent des cancers de la même manière que les humains.

«Nous avons étudié un groupe de souris génétiquement prédisposées à développer un cancer de l’intestin et un autre groupe prédisposé au lymphome», explique Maddocks. « Nous avons introduit le régime après que les tumeurs aient commencé à se développer, et nous avons vu les mêmes résultats qu’avant – les souris suivant un régime sans sérine et glycine ont survécu plus longtemps. »

« Même si nous utilisions le régime spécial sur des souris avec des tumeurs plus avancées, il y avait toujours un effet positif », dit-il. « Et cela imite plus étroitement le traitement des personnes atteintes de cancer. »

Leurs expériences suggèrent qu’affamer les cellules cancéreuses est plus efficace lorsque les cellules sont soumises à ce qu’on appelle le « stress oxydatif », qui est causé par un déséquilibre des molécules appelées espèces réactives de l’oxygène (ROS).

C’est une période vraiment excitante pour le métabolisme du cancer. L’intérêt pour le domaine s’est ravivé et nous voyons des traitements potentiels passionnants.

– Professeur Karen Vousden

Ces molécules sont produites naturellement dans les cellules et sont vitales pour notre santé ; ils sont nécessaires à un système immunitaire sain et aident les cellules à communiquer entre elles. Mais trop de cellules peuvent endommager les cellules et entraîner leur mort.

« De nombreux traitements contre le cancer, y compris la chimiothérapie et la radiothérapie, entraînent une forte augmentation des niveaux d’espèces réactives de l’oxygène », explique Vousden. « Nous voulions donc savoir si affamer les cellules cancéreuses de sérine et de glycine serait plus efficace si nous soumettions les cellules cancéreuses à un stress oxydatif. »

En utilisant des souris génétiquement modifiées pour développer un lymphome et auxquelles il manquait une protéine qui abaisse les ROS dans les cellules, les chercheurs ont montré que le régime sans sérine et sans glycine avait un impact encore plus important sur la survie.

Mais ce ne sont pas toutes de bonnes nouvelles. L’équipe a découvert qu’un gène défectueux qui est fréquemment trouvé dans plusieurs types de cancer, y compris le cancer du pancréas, peut surmonter l’effet du régime alimentaire, suggérant que tous les cancers ne seraient pas sensibles au traitement diététique.

« La version défectueuse du gène KRAS aide les cellules cancéreuses à fabriquer leur propre sérine et glycine et à surmonter les effets de leur retrait du régime alimentaire, mais cette connaissance pourrait nous aider à sélectionner le type de tumeurs à traiter », explique Vousden.

N’essayez pas ca a la maison

Ce sont les premières découvertes prometteuses du laboratoire, mais les chercheurs n’hésitent pas à souligner que leur recherche a encore un long chemin à parcourir.

Ce n’est certainement pas un motif pour modifier l’alimentation normale.

« Nous sommes intéressés par cela comme traitement possible. Un substitut de régime spécial et soigneusement formulé pour donner aux patients cancéreux pendant de courtes périodes pendant qu’ils suivent d’autres formes de thérapie, comme la chimiothérapie ou la radiothérapie », explique Maddocks.

«Comme tout nouveau traitement, la prochaine étape serait un essai clinique pour voir si un régime spécial est sans danger pour les patients et s’il présente des avantages pour les gens. Cela serait effectué par des médecins et des nutritionnistes de la clinique, où les patients pourraient être soigneusement surveillés pour s’assurer qu’ils reçoivent tous les autres nutriments dont ils ont besoin et qu’ils ne sont pas endommagés par le régime.

Notre alimentation est complexe et il est impossible de supprimer la sérine et la glycine sans exclure également d’autres acides aminés essentiels à notre santé, il n’y a donc aucun moyen de le faire en toute sécurité avec un régime alimentaire fait maison.

L’autre avenue potentielle explorée par les chercheurs est de trouver des médicaments qui éliminent la sérine et la glycine de notre corps, affamant les cellules de la même manière mais sans avoir besoin d’un régime alimentaire particulier.

« C’est une période vraiment excitante pour le métabolisme du cancer », déclare Vousden. « L’intérêt pour le domaine s’est ravivé et nous voyons des traitements potentiels passionnants. Maintenant, nous voulons faire avancer ces idées et voir si elles pourraient aider les patients. »

Emma