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 Les cellules cancéreuses

21/7/2008

 Les cellules cancéreuses

         I : Généralités

Une personne sur cinq environ dans les pays riches du monde mourra d’un cancer ; il faut savoir aussi que les maladies cardiaques provoquent aussi plus de décès dans le monde entier ; les autres problèmes de  santé, comme la malnutrition et les infections parasitaires sont plus graves. Dans le cadre de la biologie cellulaire, le cancer a une importance exceptionnelle, car la famille  des maladies groupées sous cet intitulé traduit des bouleversements des règles les plus fondamentales du comportement des cellules dans un organisme pluricellulaire. Pour comprendre le cancer et pour mettre au point des méthodes rationnelles pour le traiter, il est indispensable de comprendre à la fois :

¨       Le fonctionnement interne des cellules.

¨       Leurs interactions sociales dans les tissus de l’organisme.

L’organisme sain est une société très particulière, dans laquelle l’autosacrifice, plutôt que la compétition est en règle.

 

        Les cellules d’un organisme pluricellulaire doivent collaborer pour survivre. Toute mutation qui donne lieu à un comportement égoïste de la part de membres isolés de la coopérative compromettra l’avenir de toute l’entreprise ainsi :

¨      les mutations

¨      la compétition

¨      la sélection naturelle

Quand elles opèrent à l’intérieur d’une population de cellules somatiques sont les éléments d’un cancer.

 

        II : Définition

Le cancer est donc une maladie dans laquelle des cellules isolées mutantes commencent à prospérer égoïstement  au dépend de leurs voisines, mais finissent par détruire la totalité de la société cellulaire et mourir.

       

        1 : caractéristiques des cellules cancéreuses

Les cellules cancéreuses sont définies par :

a) Perte du contrôle du potentiel de croissance : Les cellules cancéreuses et leur descendance se reproduisent à l’encontre des contraintes normales ; elles échappent au mécanisme de régulation qui régit la croissance des cellules normales. La démonstration de ce phénomène nous est apportée par la culture de tissus.

En effet les cellules normales réalisent des colonies unistratifiées, la prolifération s’arrête dès que les cellules d’une colonie viennent au contacte des cellules de la colonie voisine. Ce phénomène est appelé : inhibition de contact. En revanche lorsqu’on observe les cellules ayant subi une transformation cancéreuse on constate qu’elles réalisent des colonies pluristratifiées faites de cellules empilées de manière désordonnée. C’est le témoin de l’absence d’inhibition de contact. Un tel comportement est attribué à une perte de mécanismes régulateurs dont la nature est encore mal connue.

 

         B) Propriété envahissante : Elles envahissent et colonisent des territoires normalement consacrés à d’autres cellules. D’autre part l’activité importante des cellules cancéreuses se traduit par la libération de quantités importantes de métabolites dont l’acide lactique. Ces substances pourraient détruire les cellules normales avoisinantes et faciliter ainsi l’envahissement tumoral.

La combinaison de a et b rend les cancers particulièrement dangereux. Une cellule anormale isolée qui ne prolifère pas plus que ses voisines normales ne provoque pas de dommages significatifs. Mais si elle prolifère sans contrôle, elle donnera une tumeur ou néoplasme = une masse de cellules qui augmente sans rémission.

       

        c) Propriété de destruction : La capacité de la cellule cancéreuse à élaborer des enzymes tels les fibriolysine capables de dégrader les peptides et contribue probablement à faciliter la destruction des tissus normaux voisins.

 

        d) Propriété métastasique : La diminution de l’adhésivité   cellulaire facilite la séparation des éléments cellulaires et contribue probablement au pouvoir infiltrant des cellules cancéreuses et à la constitution d’embols néoplasiques dont certains aboutissent à la formation de métastases. Pour métastaser, les cellules cancéreuses doivent pouvoir traverser la lame basale (voir schéma), chacune des étapes nécessite différentes propriétés :

§         perte d’adhérence aux cellules voisines :  dans un épithélium elle est due à la perte de l’expression d’une ou des molécules d’adhérence intercellulaire ; la cadhérine E (schéma c. du col de l’utérus). Les cellules épithéliales normales sont dotées de desmosomes, alors que les cellules tumorales qui se développent sur de tels épithélium comportent peut ou pas de desmosomes.

§         Perturbation de la charge électrique de surface : négative chez la cellule néoplasique, ce qui tend à lui faire repousser la cellule voisine.

Ces deux altérations et d’autres expliquent l’élargissement de l’espace intercellulaire et la diminution de l’adhésivité cellulaire.

¨      capacité de pénétration des tissus : dépend de la production d’enzymes protéolytiques capables de digérer la matrice extracellulaire (schéma).

¨      Libération d’un nombre important de cellules dans la circulation, mais seul un nombre infime de ces cellules parvient à fonder une colonie métastasique

 

 

        d) Autres propriétés

          au niveau du noyau

Le  Noyau apparaît

§         Augmenté de volume par rapport au cytoplasme :

-         soit par augmentation effective du volume du noyau ;

-         soit, bien que rarement par diminution du volume du cytoplasme.

§         Hyperchromatique par augmentation du contenu nucléo-protéique et épaississement du réseau chromatinien qui devient irrégulier.

§         De forme souvent irrégulière (réniforme, encoché…).

§         Avec un nucléole augmenté de volume par rapport au noyau ;

§         Siège de mitose (dans les tumeurs à potentiel malin très élevé, des mitoses multipolaires peuvent être retrouvées.

Des anomalies chromosomiques ou caryotypiques peuvent fréquentes dans les cellules de cancers humain. Elle sont inconstantes d’un cancers à l’autre, mais généralement similaires dans les cellules d’une même tumeur. Elles portent sur la morphologie, sur le nombre de chromosomes ou sur les deux à la fois.

 

         Au niveau de la membrane cellulaire

§         Grande perméabilité ; ce qui lui permet une concentration importante d’éléments nutritifs qui favorisent la croissance cellulaire.

§         Une grande charge électrique  négative de surface chez les cellules néoplasique tendent à faire repousser les cellules voisines.

 

         Au niveau du cytoplasme

 Chez les cellules normales le cytoplasme est constitué :

§         Mitochondries : organites de grandes taille ;

§         D’ergastoplasme : réticulum endoplasique lisse et granuleux ;

§         De constituant solubles

 

Dans le cytoplasme de la cellule cancéreuses on peut observer :

§         Une diminution importante du nombre de mitochondries qui deviennent irrégulières.  De taille variable, ces mitochondries présentent un nombre plus restreint de granulations porteuses d’enzymes, ce qui se traduit par un baisse voire une perte de l’activité métabolique de la cellule.

§         Une diminution des structures  membranaires de l’ergastoplase, qui sont de surcroit distendues, indiquant par là une certaine perte de leur fonction cellulaire ;

§         Parfois des particules « virus like », ces particules ne sont pas présentes dans les tumeurs non transmissibles par les filtrats.

§         Des organites permettant l’identification d’une cellule considérée comme anaplasique ( mélanosomes).

       

 

II : classification des  tumeurs

Les tumeurs sont classées en deux grands groupes selon leur mode de développement.

 

        1 : Les tumeurs bénignes.

Lorsque les cellules néoplasiques  restent groupées en une masse unique, la tumeur est dite bénigne et l’ablation chirurgicale de la masse unique conduit généralement à la guérison complète.

 

        2 : Les tumeurs malignes

Lorsque les cellules ont une capacité d’envahir le tissu environnant, l’envahissement implique la capacité de s’échapper et de pénétrer dans le sang ou les vaisseaux lymphatiques et de former des tumeurs secondaires ou métastases dans d’autres régions du corps. Plus les métastases se répondent plus le cancer est difficile à combattre.

 

        3 : Les différents types de cancers :

Les cancers diffèrent selon le type de cellules dont ils proviennent.

        

                    3.1 : T. malignes

¨      Carcinomes : issus de cellules épithéliales

¨      Sarcomes : issus du tissu conjonctif ou des cellules musculaires.

Les cancers qui n’entrent dans aucuns de ces 2 catégories comprennent les différentes leucémies = dérivent des cellules hématopoïétiques.

 

                3.2 :T. bénignes

¨      Adénome : tumeurs épithéliales bénignes avec une organisation glandulaire.

¨      Adénocarcinome. T. maligne

¨      Chondrome : T. bénigne du cartilage

¨      Chondro-carcinome : T. maligne du cartilage.

Environ 90% des cancers humains sont des carcinomes.

 

        III :Origine des cancers

La majorité des cancers dérivent d’une seule cellule anormale. Même lorsque le cancer a métastasé, son origine peut en général être rattachée à une tumeur primitive unique, provenant d’un organe identifié et présumé provenir par division d’une cellule unique ayant subit une modification transmissible lui permettant de prendre le pas sur ses voisines. Au moment ou elle est détectée une tumeur typique contient environ 1 milliard  de cellules ou plus dans lesquelles on trouve des cellules normales.

 

        1 : Origine monoclonale des cancers  

Une femme normale est un mélange aléatoire ou une mosaïque de deux catégories de cellules- celles dans lesquelles le chromosome X paternel est inactivé et celles dans lesquelles le chromosome X maternel est inactivé. L’inactivation de l’un des chromosomes X dans chaque cellule est un phénomène précoce du développement embryonnaire et par suite le chromosome X inactivé dans les cellules filles d’une cellule somatique en cours de division est celui de la cellule parentale. Il en résulte que l’état d’inactivation  du chromosome X maternel ou paternel peut être utilisé comme marqueur héréditaire pour suivre la filiation des cellules dans l’organisme. dans la majorité des tumeurs malignes ou bénignes qui ont été analysées,  ils ont trouvé que toutes les cellules tumorales ont le même chromosomes X inactivé  suggérant fortement qu’elles sont dérivées d’une seule cellule désorganisée

 

 

2 : Aberration héréditaire

     a)  modification dans la séquence d’ADN de la cellule

On peut souvent montrer que les cellules d’un cancer donné partagent une anomalie dans leur séquence d’ADN ; exp. Leucémie myéloïde chronique. L’analyse de l’ADN des patients atteint de ce cancer montre que les leucocytes leucémiques se distinguent des cellules  normales par une anomalie chromosomique spécifique (chromosome de Philadelphie, crée par une translocation entre les bras longs  des chromosomes 22 et 9  ( c’est l’autosome  G 22 qui est connu sous le nom de chromosome de Philadelphie)     .

La leucémie myloïde chronique est la seule affection dans laquelle un chromosome identifiant une forme de cancer a été retrouvée chez presque tous les patient.

 

         b)  origine épigénétique    

c’est à dire une modification du mode d’expression des gènes sans remaniement de la séquence d’ADN. il existe des preuves en faveur de l’origine épigénétique concernant le tératocarcinome  

 

        3 : agents connus comme inducteurs de la maladie               

il existe une corrélation entre carcinogenèse ( la génération du cancer) et mutagenèse ( création d’un changement dans la séquence d’ADN) et ceci pour trois catégories d’agents :

 

         a) Les carcinogènes chimiques

qui provoquent de façon typique de simple remaniements localisés de la séquence nucléotidique. Exp ;2-naphtylaine, utilisé en industrie chimique au début du siècle est un exemple notoire : dans une usine britannique tous les hommes employés pour le distillé, finirent par développer un cancer de la vessie.

Certains produit chimiques  sont vraisemblablement carcinogènes, lorsqu’ils sont injectés expérimentalement à des animaux ou étalés de façon répétée sur leur peau. Certains de ces produits carcinogènes agissent directement sur les cellules cibles ; beaucoup d’autres n’agissent qu’après avoir été transformés en une forme plus réactive par des processus métaboliques- notamment par un groupe d’enzymes intracellulaires , connues sous le nom de cytochrome P 450 oxydases, qui facilitent normalement la conversion des toxines ingérées et des matériaux liposolubles étrangers en composés inoffensifs et facilement excrétés, mais quine peuvent y parvenir avec certaines substances, les transformant à la place en produits carcinogènes.

 La majorité des produits chimiques carcinogènes ont au oins une propriété en commun : ils provoquent des mutations. Mais une seule mutation n’est pas suffisante pour provoquer un cancer. Au cours d’une vie, il se produit environ 1016 division cellulaires dans le corps humain. Même dans un environnement dépourvu d’agents mutagènes, les mutations se produisent spontanément à un taux estimé à environ 10-6 mutation / gène / division cellulaire. Chaque gène a environ 1010  chances distinctes de mutation

 

         b) Les rayonnements ionisants

Qui provoquent typiquement des cassures et des translocations chromosomiques

exp : Rayons X .

 

        c) Les virus

qui introduisent de l’ADN étranger dans la cellule.

Les rétrovirus n’ont pas un rôle dans la majorité des cancers humains, ils sont beaucoup plus impliqués comme causes de cancers chez certaines espèces animales. Le premier virus responsable des tumeurs animales a été découvert il y a plus de 80 ans  chez le poulet qui est sujet à des infections qui causent des cancers des tissus conjonctifs, ou sarcome. L’agent infectieux est un rétrovirus :virus  à ARN qui lorsqu’il infecte une cellule , son  ARN est copié en ADN, qui est inséré dans le génome de l’hôte ou il peut persister et être transmis par multiplication cellulaire successive.

 In vitro : étude de la prolifération de cellules fibroblastques dans une m boite de culture. Si un virus tumorigène  actif est ajouté au milieu de culture, de petites colonies de cellules transformées proliférant anormalement apparaissent en quelques jours. Chacune des cellules du clone a incorporé de façon stable, le matériel génétique viral. Les cellules transformées présentent un ensemble d’anomalies ( tableau)  

Les anomalies de comportement des cellules transformées peuvent être rapportées à un oncogène qui est porté par un virus, mais n’est pas nécessaire à la propre survie du virus ou de sa reproduction. Ceci  a été prouvé par la découverte  de virus mutants  du sarcome de Rous qui se multiplie normalement, mais ne transforme plus leurs cellules hôtes. Ce qui a été lié à l’inactivation ou à la perte d’un gène particulier qui a reçu le nom de src. Ce gène est responsable de la transformation des cellules in vitro et de la formation tumorale in vivo.     Le gène  à été prélevé accidentellement chez un  l’hôte antérieur, mais a subit une mutation qui a entraîné un fonctionnement anormal du gène qui amène au cancer.    

 Proto –oncogène : gène étroitement similaire de src mais non identique qui a été découvert chez l’hôte.

Environ 15% des cancers humains à travers le monde sont rapportés comme survenant par des mécanismes mettant en cause des virus. Les principaux accusés chez l’homme ne sont pas les rétrovirus mais les virus à ADN. Pour q’une cellule soit transformée de façon stable par un  virus, une association parasite stable doit être établie : le virus ne doit pas tuer la cellule, et la cellule doit conserver les gènes viraux d’une génération cellulaire à la suivante ; habituellement en intégrant ces gènes dans un ou plusieurs de ses chromosomes, occasionnellement en les conservant sous fore de plasmides extrachromosomique.

 

 

       

 

 

 

       

 

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