Pendant des décennies, comprendre exactement pourquoi les tumeurs cancéreuses se forment dans le corps humain a été un objectif pour les scientifiques, mais savoir comment les cellules cancéreuses se propagent est également essentiel pour lutter contre cette maladie souvent mortelle.
Le modèle de moteur osmotique de la motilité du cancer a montré que les cellules confinées se déplacent en absorbant de l’eau au bord d’attaque et en l’expulsant de l’arrière, provoquant la propulsion. Cependant, les molécules exactes qui régulent le rétrécissement arrière de ces cellules sont restées insaisissables.
De nouvelles recherches publiées dans Communication Nature répond à cette question sur la locomotion cellulaire, offrant quelques étapes supplémentaires sur la voie du futur traitement du cancer. Le professeur adjoint Yizeng Li, qui a rejoint le département de génie biomédical du Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science de l’Université Binghamton cet automne, a co-écrit l’article avec des collaborateurs de l’Université Johns Hopkins, de l’Université du Maryland, de l’Université de l’Alberta et l’Universitat Pompeu Fabra en Espagne.
Les chercheurs ont expérimenté des cellules cancéreuses du sein dans une matrice tridimensionnelle pour étudier leur comportement. Comme confirmé précédemment, une molécule appelée échangeur sodium/proton 1 (NHE1) provoque l’absorption de l’eau, mais les chercheurs ont également découvert qu’une autre protéine à l’arrière, appelée SWELL1, polarise la membrane cellulaire d’une manière qui conduit au mouvement.
« Nous montrons clairement que le NHE1 concentré à l’avant est responsable de la consommation d’eau », a déclaré Li. « À l’arrière de la cellule, SWELL1 éliminera le chlorure – et en éliminant le chlorure, il éliminera également l’eau. Nous avons terminé l’histoire sur la façon dont l’eau entre et sort. »
Li a obtenu son doctorat. du Département de génie mécanique de l’Université du Michigan-Ann Arbor, et elle a été chercheuse postdoctorale au Département de génie mécanique et à l’Institut de nanobiotechnologie de l’Université Johns Hopkins. Elle a une formation en mécanique théorique et en mathématiques appliquées avec des applications à la biophysique et à la mécanobiologie.
« La mécanobiologie est à l’interface de la biologie cellulaire, de la physique et de la mécanique. La plupart de mes travaux se sont concentrés sur la migration cellulaire, le contrôle du volume cellulaire et les questions connexes », a-t-elle déclaré.
« J’ai développé le modèle mathématique pour ce travail. Pour mieux comprendre les mécanismes biophysiques derrière la motilité des cellules cancéreuses, j’ai développé un modèle basé sur la physiologie, au lieu d’un modèle basé sur les phénomènes. Le modèle combine la dynamique des fluides, la structure du cytosquelette et des détails microscopiques tels que transport ionique. La prédiction du modèle correspond tout à fait aux données expérimentales.
Avec environ 40 % de la population américaine diagnostiquée avec un cancer à un moment donné de leur vie, des recherches comme celle de Li et de ses collègues pourraient avoir de larges implications pour ralentir ou arrêter la maladie mortelle, même si les traitements sont dans des années.
« Nous voulons comprendre dans quelles conditions les cellules tumorales peuvent migrer et dans quelles conditions nous pouvons l’empêcher », a-t-elle déclaré.
Plus d’information:
Yuqi Zhang et al, Polarized NHE1 et SWELL1 régulent la direction, l’efficacité et la métastase de la migration, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-33683-1