Il y a un « traître » parmi nous ! Le système nerveux n’est pas seulement une victime du cancer, mais aussi un guide

Le système nerveux affecte presque tous les tissus de l’organisme. En ce qui concerne le cancer, les scientifiques pensent depuis longtemps que le système nerveux est la victime. Cependant, les recherches menées au cours des 30 dernières années ont montré que le système nerveux peut participer activement à la régulation de l’apparition et du développement des tumeurs malignes. Cela fait 150 ans que le lien entre le cancer et le système nerveux a été découvert. Aujourd’hui, l’exploration de l’interaction entre le cancer et le système nerveux est devenue un sujet d’actualité brûlant, à savoir la neurologie du cancer. Les gens ont découvert que les cellules cancéreuses peuvent utiliser le système nerveux pour favoriser leur croissance et leur propagation, et même modifier la fonction du système nerveux pour créer un microenvironnement propice à leur croissance. Il existe encore trop de mystères non résolus dans ce domaine, ce qui ouvre bien sûr de nouvelles perspectives pour le traitement du cancer.

Écrit par Gu Shuchen (Institut des sciences de la vie, Université du Zhejiang)

Le cancer est un terme général désignant les tumeurs malignes, et les gens pâlissent souvent lorsqu’ils en parlent. Bien que les gens aient commencé à étudier le cancer depuis 1912, lorsque le médecin parisien Gaston Odin a isolé pour la première fois des cellules cancéreuses d’une tumeur, nous n’avons toujours pas découvert l’image complète du cancer et ne pouvons pas vaincre complètement le cancer. Au cours de la dernière décennie, les scientifiques ont compris que le cancer n’est pas seulement une maladie localisée, mais un problème systémique qui affecte l’organisme tout entier : les cellules cancéreuses créent un écosystème approprié pour les aider à se développer et à se propager vers de nouveaux endroits. Par conséquent, les oncogènes et le microenvironnement tumoral (faisant référence aux cellules cancéreuses et au microenvironnement environnant dans lequel elles existent, y compris les cellules immunitaires, les cellules endothéliales, les fibroblastes et d’autres types de cellules) ont toujours été la priorité absolue de la recherche sur le cancer. Bien qu'ils soient effectivement très importants dans le développement et la progression du cancer, cela reste incomplet, par exemple le système nerveux a longtemps été omis.

Figure 1 L’imagerie cellulaire 3D montre comment les cellules nerveuses (magenta) interagissent avec les cellules cancéreuses (vertes). Source de l'image : Référence [6]

Découverte d'un lien entre le cancer et le système nerveux

D'un point de vue neurologique, le cerveau coordonne tous les processus chimiques qui se produisent dans notre corps et est le principal régulateur du corps. Le cerveau recueille des informations sur le corps grâce à des signaux chimiques dans le système nerveux et la circulation sanguine, puis analyse ces informations et transmet des signaux chimiques via les neurones à différents organes, muscles et glandes, affectant ainsi le fonctionnement de ces tissus et organes. Le système nerveux contrôle toutes les activités des tissus normaux, telles que la croissance, le rétrécissement ou tout autre processus. Les cellules cancéreuses ont également besoin de ces fonctions pour leur développement et, logiquement parlant, elles ont également besoin du soutien du système nerveux.

En fait, les scientifiques ont découvert très tôt le lien entre les cellules cancéreuses et les neurones. Au milieu du XIXe siècle, l'anatomiste et pathologiste français Jean Cruveilhier a décrit un cas de cancer du sein envahissant les nerfs crâniens responsables des mouvements et des sensations du visage [1]. Les cellules cancéreuses se déplacent autour des nerfs et se propagent ensuite. Il pensait que ce phénomène était le signe d’une tumeur agressive et d’une mauvaise santé pour le patient. Il s’agit de la première description d’une invasion périnerveuse.

Mais, pendant longtemps après cela, les scientifiques et les médecins ont cru que le système nerveux était une « victime » dont les cellules cancéreuses avaient détruit la structure et que le système nerveux servait passivement d’autoroute pour le transport des cellules cancéreuses et de la douleur qui leur était associée. Ce n’est qu’à la fin des années 1990 que le professeur Gustavo Ayala, aujourd’hui au Centre des sciences de la santé de l’Université du Texas, a commencé à étudier cette interaction plus en profondeur. Il a découvert que les nerfs ne sont pas seulement des « victimes » passives, mais qu’ils recherchent activement des liens avec le cancer. Il a placé des nerfs de souris dans une boîte remplie de cellules cancéreuses de la prostate humaine et, en 24 heures, les nerfs ont commencé à développer de petites branches appelées neurones en direction des cellules cancéreuses. Une fois que ces neurones entrent en contact avec les cellules cancéreuses, ces dernières se déplacent le long des nerfs jusqu’à atteindre le corps cellulaire nerveux[2] . Une étude de 2008 a également révélé que le cancer de la prostate contenait plus de fibres nerveuses (axones) que les échantillons de prostate saine [3]. Cela suggère que les cellules cancéreuses exploitent le système nerveux.

En conséquence, la communauté universitaire a commencé à s’intéresser à la relation entre le système nerveux et le cancer. Une étude de 2013 a démontré que la rupture de la connexion entre les cellules cancéreuses et le système nerveux pouvait stopper la maladie chez la souris . [4] Au cours des années suivantes, un grand nombre d’études ont montré que la même chose se produisait dans les cancers d’autres sites, notamment l’estomac, le pancréas et la peau .[5]

Un article publié dans Nature en 2023, « Le remodelage du glioblastome des circuits neuronaux humains diminue la survie », a montré que les cellules cancéreuses peuvent même se connecter aux circuits neuronaux, recevoir directement une stimulation des neurones et favoriser la croissance tumorale[6]. Ce qui est encore plus « choquant », c’est que la pensée consciente et les activités mentales des gens à travers les mécanismes du langage (qui sont toutes des activités neuronales) semblent favoriser l’apparition et le développement des gliomes.

Valse du cancer et du système nerveux

Avec le développement des moyens scientifiques et technologiques, les chercheurs ont progressivement découvert le mystère de l’interaction entre le cancer et le système nerveux. Ils ont découvert que les cellules cancéreuses de certains cancers peuvent non seulement envoyer des signaux pour inciter les fibres nerveuses à se développer vers les cellules cancéreuses, mais également emprunter les voies neuronales existantes pour permettre aux cellules cancéreuses de se propager à d’autres organes. De plus, les cellules cancéreuses peuvent affecter la fonction des cellules nerveuses et même modifier leur état biologique pour s’adapter aux besoins de croissance des cellules cancéreuses elles-mêmes. Les scientifiques ont également découvert que les cancers de certains organes ont une préférence particulière pour les nerfs. Par exemple, les cellules cancéreuses du sein et de la prostate ont tendance à rechercher et à envahir les nerfs et à se propager à travers eux, comme s’il existait une sorte d’accord secret entre les terminaisons nerveuses et la tumeur.

Il a été découvert que les cellules cancéreuses détournent efficacement le système nerveux pour soutenir leur croissance de trois manières : en libérant des signaux électriques, en établissant des connexions directes via les neurones et en libérant des facteurs de croissance nerveuse.

Deux articles publiés dans la revue Nature en 2019 [7, 8] ont tous deux confirmé que les cellules du gliome ont une activité électrophysiologique. Ils peuvent non seulement générer des signaux électriques, mais également recevoir et répondre aux signaux électriques des neurones. Les cellules cancéreuses utilisent cette signalisation électrique pour favoriser leur croissance, leur propagation et leurs métastases vers d’autres organes. Dans le même temps, ces études ont également confirmé que les cellules du gliome peuvent imiter le comportement neuronal pour former des structures semblables à des synapses, établissant ainsi une connexion physique directe avec le système nerveux. Grâce à ce camouflage, les cellules cancéreuses peuvent voler de nombreuses molécules de signalisation, qui à leur tour favorisent leur propre croissance. Les cellules cancéreuses capables d’imiter les neurones ne se trouvent pas seulement dans les gliomes du cerveau, mais également dans le cancer du sein[9]. D'autres études ont montré que le cancer du pancréas peut sécréter du facteur de croissance nerveuse (NGF) en cas de manque d'énergie, ce qui pousse les axones neuronaux à sécréter de la sérine, fournissant ainsi un soutien nutritionnel aux cellules cancéreuses du pancréas[10].

Fig. 2 Interactions neurone-gliome dans le système nerveux central. Source de l'image : Référence [5]

En plus du « détournement » du système nerveux par le cancer, ce dernier peut également favoriser la croissance du cancer en fournissant un microenvironnement propice à la croissance du cancer et en inhibant la surveillance du système immunitaire. Par exemple, les facteurs neurogènes sécrétés par les nerfs, tels que le facteur de croissance nerveuse (NGF) [11] et le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) [12], peuvent agir directement sur les cellules cancéreuses et favoriser leur survie et leur propagation.

L’invasion des fibres nerveuses peut également favoriser l’angiogenèse, fournir davantage de nutriments aux cellules cancéreuses de la tumeur et accélérer leur taux de croissance[13] . Certains neurotransmetteurs et neuropeptides sécrétés par les cellules nerveuses, comme la noradrénaline et l’acide gamma-aminobutyrique (GABA), peuvent inhiber l’activité des cellules immunitaires et réduire leur attaque contre les cellules cancéreuses. Cet effet inhibiteur ne se limite pas à la réponse immunitaire locale de la tumeur, mais affecte également l’état immunitaire de l’ensemble du corps, permettant aux cellules cancéreuses de se développer et de se propager dans un environnement relativement « sûr » [12] . Dans des conditions de stress chronique, le corps régule également la réponse immunitaire en activant le système nerveux sympathique. Dans cet état, les cellules immunitaires présentent une réactivité moindre aux tumeurs, créant des conditions propices à la croissance des cellules cancéreuses [14].

Mais les nerfs ne contribuent pas toujours à la croissance du cancer. Étant donné que le système nerveux lui-même possède différents types et remplit différentes fonctions, ses effets sur le cancer sont complexes et peuvent même présenter des comportements « contradictoires ». Par exemple, dans le pancréas, les nerfs sympathiques sont impliqués dans une boucle de rétroaction vicieuse qui alimente la croissance des cellules cancéreuses, mais les nerfs parasympathiques, qui sont responsables de la fonction « repos et digestion », envoient des messages chimiques qui empêchent la progression de la maladie[15] . Dans le cancer gastrique, les signaux nerveux parasympathiques ont l’effet inverse et favorisent la croissance des cellules cancéreuses [16] . Dans le cancer de la prostate, les deux types de nerfs « aident » les cellules cancéreuses, les nerfs sympathiques fournissant une assistance dans les premiers stades du développement du cancer, tandis que les nerfs parasympathiques favorisent la propagation des cellules cancéreuses dans les stades ultérieurs [17]. Ces études suggèrent que chaque cancer interagit avec le système nerveux de manière quelque peu différente et nécessite une étude et un traitement ciblés.

Espoir de traitement

L’étude de l’interaction entre le cancer et le système nerveux a des implications importantes pour le traitement du cancer. Non seulement cela fournit une explication possible à certains phénomènes actuels, comme le « chimio-cerveau » (qui fait référence aux effets secondaires tels que la diminution de la mémoire et d’autres fonctions cognitives chez les patients atteints de cancer subissant une chimiothérapie), mais plus important encore, ces études peuvent nous fournir des idées pour développer de nouveaux traitements contre le cancer. Par exemple, développer des médicaments qui bloquent la transmission des signaux nerveux aux cellules cancéreuses, inhibant ainsi la croissance des cellules cancéreuses ; ou en utilisant une technologie de blocage nerveux ou des méthodes chirurgicales pour rompre la connexion physique entre les tumeurs et le système nerveux. Cette méthode a montré un potentiel dans le traitement de certains cancers [18] . Il a également été démontré que certains médicaments neurologiques existants, tels que les bêtabloquants et les antidépresseurs, inhibent la croissance des cellules cancéreuses dans des expériences sur des souris [18]. Le développement et l’application de ces traitements offrent un nouvel espoir aux patients atteints de cancer.

À mesure que notre compréhension de l’interaction entre le cancer et le système nerveux s’approfondit, il reste encore de nombreux nouveaux domaines à explorer : comment différentes cellules cancéreuses régulent spécifiquement la fonction des cellules nerveuses et l’impact spécifique de cette régulation sur la progression du cancer. De plus, l’impact du système nerveux sur le microenvironnement cancéreux, en particulier la manière de réguler le microenvironnement immunitaire tumoral par le biais du système nerveux, sera également un autre domaine important de recherche future.

« Cancer Biography » a écrit : « Toute biographie est confrontée à la mort du protagoniste. La fin du cancer est-elle donc possible à l’avenir ? Est-il possible d’éradiquer définitivement cette maladie de nos corps et de notre société ? » Quant à l’avenir du cancer, il existe au moins un domaine qui doit être exploré de toute urgence, ce qui pourrait apporter de nouvelles avancées dans la lutte contre le cancer.

Références

[1] Cruveilhier J. Maladies des nerfs. 2e édition, Partie 35. Paris : Baillière, 1835 : 3.

[2] Ayala, GE et al. Prostate 49, 213–223 (2001).

[3] Ayala, GE et al. Clin. Cancer Res. 14, 7593–7603 (2008).

[4] Magnon, C. et al. Sciences 341, 1236361 (2013).

[5] Mauffrey, P. et al. Nature 569, 672–678 (2019).

[6] Krishna, S. et al. Nature 617, 599–607 (2023).

[7] Venkatesh, HS et al. Nature 573, 539–545 (2019).

[8] Venkataramani, V. et al. Nature 573, 532–538 (2019).

[9] Zeng, Q. et al. Nature 573, 526–531 (2019).

[10] Banh RS, et al. Cellule. 25 novembre ; 183(5) :1202-1218.e25 (2020).

[11] Lin H, et al. Mol Med Rep. Avril;23(4):288 (2021).

[12] Balood, M. et al. Nature 611, 405–412 (2022).

[13] Huang D, et al. Nat Cell Biol. Fév;24(2):230-241 (2022).

[14] Wentao Tian, ​​​​et al. Front Cell Dev Biol. 19 novembre ;9:777018 (2021).

[15] Renz BW, et al. Cancer Discov 8:1458–73 (2018).

[16] Zhao CM, et al. Sci Transl Med 6:250ra115 (2014).

[17] Magnon C, et al. Science 341:1236361 (2013).

[18] Winkler F. et al. Cellule. 13 avril;186(8):1689-1707 (2023).

Cet article est soutenu par le projet de vulgarisation scientifique « Chine Ciel étoilé ».

Produit par : Association chinoise pour la science et la technologie, Département de vulgarisation scientifique

Producteur : China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.

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