Partager Partager sur facebook Partager sur twitter Partager sur google+
-A +A

imprimer la page

La mathématique lutte aussi contre le cancer

Pour vaincre le cancer, toutes les disciplines scientifiques s’unissent. Pour preuve, grâce à la mathématique, comme aime l’appeler Cédric Villani, Laurence Calzone décrypte les mécanismes de formation des métastases. 

La mathématique lutte aussi contre le cancer

Avec des membres de l’équipe de biologie des systèmes de l’Institut Curie, elle vient de modéliser les mécanismes qui favorisent l’invasion tumorale et la formation des métastases. Dans sa dernière publication dans Plos Biology, la jeune mathématicienne Laurence Calzone, ingénieure de recherche à l’Institut Curie, dans l’unité Cancer et Génome (Inserm/Institut Curie), dirigée par Emmanuel Barillot, explique comment la mathématique aide à la compréhension du cancer.

Pouvez-vous nous expliquer un peu plus en détail ce que vous avez mis en évidence dans votre dernière publication ?

Laurence Calzone : A ce jour, on estime que les métastases sont responsables de 90 % des décès par cancer. La compréhension des différentes étapes de leur formation reste donc un des enjeux majeurs en cancérologie.

Tout commence dans les premières cellules qui vont former la tumeur primaire : des altérations s’accumulent. Elles peuvent être le premier indicateur du risque de métastases, bien avant que les cellules ne s’échappent de la tumeur initiale pour aller envahir d’autres organes. C’est sur cette première étape que nous nous sommes penchés au sein de l’équipe Bioinformatique et biologie des systèmes du cancer (Inserm/Institut Curie).

Notre modèle fait suite à un premier article publié l’année dernière dans Nature Communications en collaboration avec l’équipe de Sylvie Robine et Daniel Louvard, dans lequel des hypothèses quant à l’apparition de métastases dans des modèles animaux ont été formulées. Notre modèle formalise les connaissances et permet de valider ou d’infirmer de manière formelle un raisonnement biologique. A partir des données de la littérature scientifique, nous avons donc élaboré un modèle mathématique pour mieux comprendre le risque associé à chacune de ces altérations ou à leur combinaison sur le développement des métastases. Une cellule est "prête" à disséminer dès lors qu’elle acquière des capacités invasives et que la voie de la transition épithélio-mésenchymateuse est ouverte. Cette transition convertit les cellules épithéliales en une forme dite mésenchymateuse, soit des cellules moins spécialisées et plus plastiques qui perdent notamment leur capacité d’adhésion entre elles et acquièrent des propriétés leur permettant de migrer et se "fondre" dans l’environnement proche.

Quelles sont les prochaines étapes ?

L.C. : Nous avons analysé les mécanismes responsables de l’invasion tumorale et identifié les altérations essentielles au développement de métastases. Ensuite il faut retourner vers l’expérimentation pour confirmer l’importance de ces voies et des protéines qui participent au processus. Cela nécessite la mise au point de modèles animaux qui mimeront en tout point la progression tumorale. Une fois mis au point, ces modèles serviront à tester de nouvelles molécules pour enrayer la formation des métastases.

En quoi votre découverte, peut-elle aider les médecins dans la prise en charge des cancers ?

L.C. : Compte-tenu de la multiplicité des mécanismes impliqués et dérégulés dans les cancers (réponse immunitaire, angiogenèse, remodelage de la chromatine, etc.), les approches de modélisation occupent une place de plus en plus importante. Elles seules semblent pouvoir intégrer la complexité des mécanismes en jeu. Bien évidemment, elles doivent être réalisées en coordination avec des biologistes et des médecins et être complétées par des expérimentations.

Parallèlement, nous devons faciliter le travail des médecins qui sont confrontés à une somme de données toujours plus importante. Nos modèles doivent les aider à interpréter ces données et à les intégrer dans leur prise de décision thérapeutique. Les mathématiciens ne vont pas remplacer les soignants, mais ils peuvent les seconder dans leur pratique quotidienne pour découvrir de nouvelles stratégies thérapeutiques, anticiper des résistances au traitement, choisir la meilleure combinaison de molécules…

Un premier pas dans cette démarche a été franchi avec la publication de l’atlas du cancer (1) récemment développé sous la responsabilité d’Inna Kuperstein et Andrei Zinovyev au sein de l’équipe dirigée par Emmanuel Barillot. Cet atlas fonctionne comme une Google Maps. A terme, il pourrait devenir un outil précieux d’aide au diagnostic des cancers, à la prédiction de la réponse au traitement, à l’analyse de la résistance à certains traitements, au développement de nouvelles molécules. Et ce n’est qu’un début.

 

En savoir plus

Mathematical Modelling of Molecular Pathways Enabling Tumour Cell Invasion and Migration.

Cohen DP, Martignetti L, Robine S, Barillot E, Zinovyev A, Calzone L.

PLoS Comput Biol. 2015 Nov 3;11(11):e1004571. doi: 10.1371/journal.pcbi.1004571. eCollection 2015 Nov.

 

(1) Atlas of Cancer Signalling Network: a systems biology resource for integrative analysis of cancer data with Google Maps.

Kuperstein I, Bonnet E, Nguyen HA, Cohen D, Viara E, Grieco L, Fourquet S, Calzone L, Russo C, Kondratova M, Dutreix M, Barillot E, Zinovyev A.

Oncogenesis. 2015 Jul 20;4:e160. 

Mathilde514
16/12/2015