Cette membrane biologique à la fois solide et élastique qui entoure la tumeur est peut-être une cible clé pour prévenir les métastases, suggère cette équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technologie (MIT). Car la plupart des tumeurs sont enveloppées dans cette membrane basale protectrice, qui maintient les cellules cancéreuses en place au fur et à mesure qu'elles se développent et se divisent. Et avant de se propager à d'autres parties du corps et de métastaser, les cellules cancéreuses doivent percer cette enveloppe. Le concept développé dans ces travaux, publiés dans les Actes de l’Académie des Sciences est de consolider cette membrane pour empêcher les cellules de s’échapper de la tumeur.
Les bioingénieurs du MIT étudient et décrivent la membrane basale de tumeurs du cancer du sein. Ils révèlent que cette enveloppe considérée comme délicate est en fait extrêmement résistante et élastique, capable de se distendre jusqu’à 2 fois sa taille d'origine mais aussi de plus en plus plus rigide et solide au fur et à mesure de sa dilatation. Ces qualités de rigidité et d’élasticité pourraient permettre aux membranes de contrôler la croissance des tumeurs, mais ce n’est en réalité le cas que dans une certaine mesure.
Prévenir les métastases en consolidant l’enveloppe tumorale
« Nous réfléchissons aux moyens de renforcer cette enveloppe via de nouveaux matériaux ou de la consolider à l’aide de médicaments pour améliorer encore la résistance de la membrane et empêcher les cellules cancéreuses de s’échapper » explique l’auteur principal, Ming Guo, professeur agrégé de génie mécanique au MIT qui za mené ces recherches avec des collègues de l'Université normale de Pékin et de l'Université de Californie à Santa Diego.L’équipe, spécialisée en mécanique cellulaire s’intéresse principalement au comportement des cellules cancéreuses et aux processus qui poussent les tumeurs à métastaser.
La membrane basale enveloppe non seulement les excroissances cancéreuses, mais également les tissus et organes sains. Bien que de faible épaisseur -une fraction de celle d'un cheveu humain- l’enveloppe maintient les tissus et les organes en place et aide à façonner leur géométrie, tout en les séparant distinctement. L’équipe a donc analysé les propriétés physiques de l’enveloppe qui entoure la tumeur et les failles utilisées par les cellules pour s’échapper.
La microscopie à force atomique (AFM) et l’utilisation d’une minuscule sonde mécanique pour pousser doucement la surface de la membrane a permis d’évaluer les propriétés physiques de la membrane. En pratique, les chercheurs ont cultivé plusieurs sphéroïdes tumoraux de différentes tailles et ont inséré une micro-aiguille en verre dans chaque tumeur. Ils ont injecté ensuite du liquide ce qui a provoqué le détachement des membranes des cellules et leur gonflement un peu comme un ballon. Les différentes pressions ont permis de mesurer l’élasticité mais aussi de comprendre les comportements de la membrane aux différentes pressions.
Ces expériences révèlent que la membrane basale devient plutôt plus rigide ou plus résistante en gonflant, ce qui indique que son élasticité n’est pas linéaire et corrélée à sa rigidité.
La membrane basale permet donc de contrôler la croissance de la tumeur.
L'équipe prévoit de mesurer ces propriétés à différents stades de développement du cancer, ainsi que son comportement autour de tissus et d'organes sains. L’objectif de trouver un traitement pour augmenter la rigidité de la membrane et empêcher les cellules cancéreuses de métastaser.
« En synthèse nous tentons de concevoir un ballon plus rigide ».
Source: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) March 16, 2021 DOI : 10.1073/pnas.2022422118 Nonlinear elasticity of biological basement membrane revealed by rapid inflation and deflation
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