Comment les plaies guérissent et les tumeurs se développent
Il existe des parallèles remarquables entre la guérison des plaies cutanées et la croissance du cancer. Pour en comprendre les mécanismes, il faut non seulement mener des recherches avec des cultures cellulaires, mais aussi des expériences sur les animaux.
Un geste imprudent en coupant un oignon, et voilà qu'une coupure vive orne l'index gauche. Cela saigne et fait mal. Cela est sans doute déjà arrivé à la plupart des gens. Heureusement, une telle blessure guérit souvent en l'espace d'une semaine. Toutefois, cela ne se passe pas toujours aussi rapidement et sans problème pour toutes les plaies. Après une opération, par exemple, les plaies peuvent s'infecter, et de nombreuses personnes âgées souffrent de plaies chroniques qui ne guérissent pas. Ou alors, les plaies guérissent, mais laissent des cicatrices inesthétiques.
La cicatrisation des plaies est le principal domaine de recherche de Sabine Werner. Biochimiste de formation, cette professeure de l'ETH s'intéresse aux mécanismes moléculaires qui se déroulent dans les cellules lors de la guérison des plaies et de la formation des cicatrices. L'une des étapes clés de ses recherches jusqu'à présent a été de montrer comment un facteur de croissance cellulaire particulier joue un rôle décisif dans le contrôle de la cicatrisation des plaies : l'activine. Et ce facteur ne joue pas seulement un rôle essentiel dans la cicatrisation des plaies, mais aussi dans le développement du cancer.
Au début de cette recherche, il y avait des expériences sur les animaux. Il y a plusieurs années, Werner a recherché chez la souris des molécules qui sont produites en plus grande quantité lors de la cicatrisation des plaies et en cas de cancer. Elle a alors découvert l'activine. Dans des expériences sur cultures cellulaires, elle a ensuite étudié les mécanismes par lesquels ce facteur agit. Et à nouveau sur des souris, elle a pu démontrer que la bonne quantité d'activine et le bon moment sont importants pour une cicatrisation normale. Si l'on bloque le facteur chez la souris, les plaies guérissent nettement moins bien. En revanche, si les cellules produisent beaucoup d'activine, les plaies guérissent plus rapidement, alors que si l'activine est produite en trop grande quantité, des cicatrices plus importantes se forment.
"Pour obtenir les meilleurs résultats en biomédecine, il faut combiner le plus grand nombre possible de technologies".Sabine Werner
"En fait, j'ai toujours voulu faire de la recherche en éprouvette et non avec des animaux", dit-elle. Mais elle a vite compris que si elle voulait vraiment comprendre la cicatrisation des plaies, elle devait aussi faire des recherches sur les animaux. Et si elle veut que les résultats de ses recherches profitent également aux patients souffrant de troubles de la cicatrisation, elle doit travailler en étroite collaboration avec les médecins dans les hôpitaux.
Hors de contrôle
Werner a en outre pu montrer, dans le cadre d'expériences animales menées sur des souris présentant de petites tumeurs cutanées, que des quantités accrues d'Activin stimulaient également la croissance tumorale et que les cellules tumorales pénétraient davantage dans les tissus voisins. "De nombreux processus biochimiques et cellulaires identiques se déroulent lors de la cicatrisation des plaies et de l'apparition de nombreux types de cancer", explique la professeure de l'ETH. "Dans le cas de la cicatrisation, ils s'arrêtent dès que la plaie est refermée. Dans le cas du cancer, en revanche, ils échappent à tout contrôle, et les tumeurs malignes utilisent les mécanismes de la cicatrisation pour poursuivre leur propre croissance".
Grâce à la collaboration avec des dermatologues des Hôpitaux universitaires de Zurich et de Lausanne, Werner a également reçu à plusieurs reprises des biopsies de patients atteints de cancer de la peau. Lors d'expériences avec ces tissus, elle a pu montrer que dans les tumeurs à croissance agressive, l'activine est également produite en trop grande quantité et qu'elle y active les mêmes processus biochimiques. "Pour obtenir les meilleurs résultats en biomédecine, il faut combiner un maximum de technologies",explique Werner. "Nous devons étudier les mécanismes dans des tissus humains, c'est-à-dire dans des biopsies, dans de bons modèles de culture cellulaire avec des cellules humaines et aussi chez les animaux".
Les scientifiques du monde entier investissent actuellement beaucoup pour optimiser et améliorer les modèles de culture cellulaire. Via le projet suisse multidisciplinaire de recherche sur la peau SKINTEGRITY.CH, Werner participe également à de telles recherches. Elle est convaincue qu'au cours des prochaines décennies, il sera possible d'obtenir encore plus de connaissances pertinentes à partir de la culture cellulaire. "Le rapport va se modifier : plus de culture cellulaire, moins d'expériences sur les animaux", prédit-elle. Il existe déjà aujourd'hui des modèles de culture cellulaire pertinents et avancés, qui comprennent même différents types de cellules cutanées et sont composés d'hypoderme et d'épiderme. "Tout ce que nous pouvons étudier en culture cellulaire, nous le faisons déjà avec", dit-elle.
Avec le grand projet multidisciplinaire page externeSKINTEGRITY.CH la Suisse doit devenir leader mondial dans le domaine de la recherche sur la peau. Des scientifiques, des ingénieurs et des médecins mènent ensemble des recherches sur les bases des maladies de la peau et des troubles de la cicatrisation. Les sous-projets vont de la fabrication de peau artificielle pour les transplantations aux systèmes d'imagerie pour le diagnostic précoce du cancer de la peau et d'autres maladies cutanées.
Mais il y a aussi beaucoup de choses qui ne peuvent pas être étudiées en culture cellulaire : Tant la cicatrisation des plaies que le cancer impliquent des réactions inflammatoires dans lesquelles de nombreuses cellules immunitaires différentes sont impliquées. Les hormones jouent également un rôle, tout comme les facteurs de croissance, qui sont par exemple produits par les cellules nerveuses qui traversent la peau. Tout cela ne peut pas être reproduit en culture cellulaire avec la complexité présente dans le corps. La culture cellulaire ne permet pas non plus d'étudier la formation de cellules cancéreuses dans différents organes.
"L'expérimentation animale a des avantages et elle est malheureusement nécessaire. Mais nous devons réduire autant que possible la souffrance des animaux et aussi le nombre d'expériences sur les animaux", explique Werner. Son groupe travaille à l'amélioration des méthodes d'expérimentation animale et à l'optimisation de la suppression de la douleur. Les méthodes modernes d'analyse biochimique du matériel de la plaie permettent en outre d'obtenir des résultats probants avec peu de matériel. Le groupe de Werner a ainsi pu clairement réduire le nombre d'expériences invasives sur les animaux au cours des dernières années.
Nouveaux médicaments
Sabine Werner veut maintenant déduire de ses découvertes sur le facteur de croissance Activin d'éventuelles nouvelles thérapies. L'idée est d'empêcher, notamment dans le cas du cancer, que l'Activin interagisse avec ses molécules cibles ou que les voies de signalisation biochimiques activées par l'Activin soient activées, grâce à de nouveaux médicaments à développer. La professeure de l'ETH ne le fait toutefois pas elle-même. Elle fait trop de recherche fondamentale pour cela. Mais elle collabore pour cela avec des spécialistes. De tels médicaments devront eux aussi être testés un jour sur des animaux avant que les patients puissent en tirer profit.
Et comme, selon l'expérience de Werner, la recherche sur le cancer et celle sur la cicatrisation des plaies profitent toujours l'une de l'autre, de tels médicaments pourraient peut-être aussi empêcher à l'avenir la formation de grandes cicatrices inesthétiques.
A propos de la personne
Sabine Werner est professeure de biologie cellulaire au Département de biologie de l'ETH Zurich.
"Globe" L'homme au centre
Ce texte est paru dans le numéro 23/04 du magazine de l'ETH. Globe a paru.