Aborder toutes les facettes de la biologie du cancer

Valérie Devillaine
01/03/2017
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Au Centre de Recherche, les 12 unités mixtes de recherche sont organisées en quatre domaines fondés sur des interactions scientifiques naturelles et de fortes potentialités médicales. Quant au département de Recherche Translationnelle, il fonctionne comme un puissant catalyseur de programmes médico-scientifiques.
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Les défis scientifiques à relever font appel à des compétences multiples et réclament un partage d’information efficace impliquant des forums d’échanges stimulants entre spécialistes. Le projet scientifique est construit sur cette dimension de partage dans l’interdisciplinarité en favorisant les collaborations originales autour de quatre domaines.

Chaque domaine de recherche est abordé selon des facettes multiples, du fondamental à l’applicatif, avec les mêmes exigences d’intégrité et de qualité scientifique. De cette dynamique naît des idées nouvelles. Elle garantit aussi un progrès des connaissances important pour la société et permet de concrétiser au plus vite les découvertes en les transformant chaque fois que cela est possible en applications pour des technologies innovantes et une qualité de soin optimisée.

 

Domaine n° 1 : Biologie et chimie des radiations, signalisation des cellules et cancer

Ce domaine mobilise 16 équipes de recherche réparties dans trois unités sur le site d’Orsay. Ces biologistes, chimistes et physiciens cherchent à décrypter les mécanismes impliqués dans le développement des cancers et le processus métastatique, mais aussi à développer de nouvelles approches thérapeutiques anti-cancéreuses. Ils étudient les mécanismes mis en jeu par les cellules pour préserver l’intégrité de leur génome, dans des conditions physiologiques et en réponse à différents stress génotoxiques tels que les radiations ionisantes et les rayonnements UV. Ils s’intéressent également aux actions et réactions cellulaires qui empruntent des chemins complexes, tels que les voies de signalisation intracellulaires, aux processus de développement des tissus à partir des cellules souches embryonnaires et aux modifications cellulaires et tissulaires lors de la tumorigenèse (en particulier pour le mélanome et les tumeurs pédiatriques).

Enfin, les équipes développent de nouvelles molécules pour traiter les cancers, entre autres en exploitant une chimiothèque comprenant plus de 9 000 composés chimiques, et de nouvelles technologies, notamment en bio-imagerie, pour étudier les effets de nouveaux médicaments.

Les connaissances ainsi acquises ont été à l’origine de la conception de molécules qui sensibilisent les tumeurs à la radiothérapie, les Dbaits. Ces boosters de radiothérapie ont fait l’objet d’un essai clinique concernant le mélanome qui s’est conclu avec succès. Leurs études se poursuivent pour étendre leur utilisation à d’autres cancers, mais aussi découvrir d’autres molécules pouvant augmenter l’effet de la radiothérapie. D’autres travaux ont permis de réduire les effets secondaires de la radiothérapie en modifiant le protocole d’irradiation pour délivrer la dose d’irradiation en un temps extrêmement court. Ces irradiations, dites « flashs », sont maintenant au cœur des recherches, notamment en protonthérapie.

Les unités de recherche du domaine n°1 :

Domaine n° 2 : développement, cancer, génétique et épigénétique

Ce domaine ambitionne d’approfondir les connaissances des bases fondamentales des processus physiologiques au cours du développement normal. Il s’appuie sur l’idée simple mais essentielle que la compréhension des mécanismes normaux au cours du développement nous éclaire sur les mécanismes pathologiques, puisque la cancérisation résulte de multiples perturbations dans les mécanismes qui sont normalement impliqués dans le développement, dans la prolifération et dans l’identité des cellules.

Les chercheurs s’intéressent aussi à la stabilité du génome, sa réplication, sa réparation et sa plasticité épigénétique. Ce domaine de recherche implique 19 équipes au sein de trois unités à Paris.

Récemment, les travaux dans cette thématique ont mis en évidence l’influence de l’épigénome sur la

transmission de l’information génétique lors des divisions cellulaires et établi une nouvelle règle d’organisation spatiale des chromosomes qui reflète leur fonctionnement. Ils ont également permis la mise en œuvre de techniques de séquençage nouvelle génération dans des applications cliniques pour des cancers de la prostate et du col de l’utérus.

Ces activités font appel à des approches multiples, dont certaines vont jusqu’à la frontière entre la biologie et la physique. Elles explorent des modèles variés : cellules, animaux ou échantillons biologiques humains.

Les unités de recherche du domaine n°2 :

Domaine n° 3 : Biologie intégrative des tumeurs, immunologie et environnement

Le principe de la biologie intégrée est d'étudier le vivant dans son écosystème, observer la cellule dans son environnement, comprendre ses interactions au sein d’un organisme. Cette thématique est actuellement en plein essor. Les premiers succès cliniques de l’immunothérapie appellent à approfondir les connaissances fondamentales sur les liens entre cancer et immunité. Et ce, à l’échelle des cellules, des tissus, des organismes vivants mais aussi des populations.

Les chercheurs de ce domaine qui regroupe 17 équipes réparties dans trois unités travaillent à mieux comprendre les principes fondamentaux de l’étiologie, de la genèse et de la progression du cancer. Ils considèrent le cancer comme un écosystème complexe où de nombreux composants cellulaires différents interagissent et régissent l’évolution de la pathologie dans le contexte génétique spécifique du patient : les cellules tumorales elles-mêmes, le micro-environnement tumoral et le système immunitaire. Ils s’appuient sur l’étude directe de tumeurs malignes humaines ainsi que sur des modèles expérimentaux. Ils cherchent aussi à mieux comprendre les réponses immunologiques aux tumeurs, et à apprendre à utiliser le système immunitaire pour lutter contre le cancer. En plus de la recherche fondamentale, ce domaine est profondément ancré dans la recherche translationnelle et le développement d’essais cliniques.

Cette approche est notamment facilitée par les nouveaux outils de la bioinformatique et de traitement des « big data », de modélisation des interactions entre gènes ou entre cellules sous forme de réseaux complexes. C’est ainsi par exemple qu’ils ont récemment modélisé la transition entre épithélium et mésenchyme qui conduit à la formation de métastases chez la souris.

Les unités de recherche du domaine n°3 :

Domaine n° 4 : Physique-chimie-biologie multi-échelle et cancer

Ce domaine mobilise pas moins de 30 équipes dans trois unités. Elles ont en commun l’utilisation d’approches interdisciplinaires impliquant la physique, la chimie et la biologie pour développer des connaissances fondamentales en biologie cellulaire et des outils innovants pour la recherche biomédicale. À travers ce large spectre d’approches, les chercheurs accèdent à l’espace-temps des cellules et des tissus (de la microscopie électronique à l’imagerie in vivo et au suivi de molécules isolées pendant quelques millisecondes ou de la migration de cellules sur plusieurs heures).

Ainsi, ils peuvent mettre en évidence les effets mécaniques de paramètres physiques comme la pression et la tension membranaire sur le comportement des cellules normales ou cancéreuses, ou mettre à profit la puissance de la chimie de synthèse pour créer des molécules inédites à potentiel biologique et médical.

Dans ce domaine, l’Institut Curie a ainsi récemment éclairé le rôle de la machinerie cellulaire ESCRT dans la réparation de la membrane plasmique et de la membrane nucléaire. Ses chercheurs ont aussi identifié le point d’embranchement entre les lignées rouge et blanche des cellules sanguines, ou encore mis en évidence l’effet de pression mécanique qu’exerce la croissance tumorale sur une voie de signalisation.

Sur le plan plus appliqué, ils ont mis au jour de nouvelles approches de criblage thérapeutique impliquant immunothérapie et conjugués antitumoraux.

Les unités de recherche du domaine n°4 :

Recherche translationnelle : un catalyseur de découvertes

Le département de Recherche Translationnelle a pour mission d’accélérer le processus qui conduit l’innovation scientifique vers une meilleure prise en charge des patients. Concrètement, il rapproche médecins et chercheurs pour accélérer la transformation des découvertes fondamentales en applications cliniques. Il dispose de cinq plateformes technologiques dédiées et accueille six équipes rattachées à des unités Inserm ou CNRS dont cinq bénéficient également du soutien de l'INCa (Institut National du Cancer) via les financements du SiRIC, et trois groupes translationnels.

Le département aide par ailleurs les chercheurs à valoriser leurs découvertes, via des partenariats avec des industriels qui sont favorisés par notre label Institut Carnot, ou via le dépôt de brevets ou la création d’entreprises nouvelles.

L’un des exemples de recherche menée dans ce département concerne le mélanome de l’uvée : le département a pu apporter la preuve de concept des potentialités thérapeutiques de nouvelles drogues. Ces candidats-médicaments font aujourd’hui l’objet d’un essai clinique promu par Novartis et dont l’Institut Curie est le principal investigateur.