Qu’est-ce que le Cancer !

, par  Pierre Stouf , popularité : 1%

(image ci-dessous) Une illustration de l’oncotest à partir d’une description sommaire dans Beljanski, un novateur en biomédecine ; concepts, théories, applications ; C.-G. NORDAU et M.S. BELJANSKI, éd. EVI Liberty Corp, 2001 sans avoir eu accès à la publication originale (M. Beljanski, Oncotest : A DNA assay system for the screening of carcinogenic substances, IRCS Medical Science, 1979, 7, p 476)

Pierre Stouf


Le cancer (du latin cancer=crabe par allusion à une maladie qui ronge l’organisme ou à la forme de certaines tumeurs : une masse spongieuse d’où partent des ramifications telles les pattes d’un crustacé comme le décrit Galien : « Une tumeur qui s’étend des deux côtés par des prolongements anormaux qui envahissent les tissus adjacents. Cela ressemble aux pattes d’un crabe qui sont elles aussi présentes tout le long de la tête et du corps de l’animal ») est une prolifération anormale de cellules chez un pluricellulaire formant ainsi des amas ou tumeurs (c’est la tumorisation ou tumorigénèse ou encore l’oncogénèse) qui se développent localement (on ne connaît donc que des tumeurs végétales et animales). La migration pour l’invasion souvent fatale d’autres tissus par des cellules issues
de ces tumeurs (cancérisation proprement dite) n’existe que chez les animaux et l’homme. L’oncologie (du grec ontos=tumeur) qui est l’étude des tumeurs, reste cependant pratiquement l’équivalent du terme cancérologie.

GIF Cependant, si l’on s’intéresse à la partie biologique comme dans cette page, c’est l’oncogénèse et la phase d’invasion par les métastases (malignité) qui font notre sujet et non les différents aspects des maladies cancéreuses (épidémiologie, dépistage, clinique, thérapeutique...).

On pense depuis fort longtemps que l’origine du cancer est un défaut de communication d’une cellule avec les autres cellules qui l’entourent. Une cellule devient cancéreuse lorsqu’elle ne répond plus ou répond mal aux signaux qui contrôlent la prolifération cellulaire dans un organisme pluricellulaire. L’oncogénèse désigne le processus de précancérisation, c’est-à-dire de formation d’une tumeur . Du fait de la proximité des termes et du
développement quasi exclusif de la recherche génétique en cancérologie, il est aisé de confondre ce mécanisme biologique avec les seules causes génétiques à cette tumorisation. De ce point de vue, strictement génétique, la tumorisation est rapportée à des gènes nommés oncogènes, mais ce gènes ne sont pas bien sûr la seule cause de l’oncogénèse. De la même manière ont été découvert des gènes viraux dits oncogènes, intervenant dans le processus de cancérisation. Ces gènes viraux ne sont pas non plus les seuls oncogènes.

 1.1 De l’hypothèse nucléaire à l’hypothèse des mutations somatiques en passant par l’hypothèse virale

Boveri, en 1914 avait noté que les structures nucléaires des cellules tumorales malignes diffèrent très fréquemment de celles des cellules normales et supposé qu’elles étaient la marque de modifications du patrimoine héréditaires survenues dans une cellule au sein d’un tissu et qu’elles étaient la cause des aberrations de comportement des cellules malignes.

Les biologistes danois Ellerman et Bang (1908) ont montré que la leucémie du poulet était transmissible par des extraits cellulaires filtrés et peu après les ravaux de Peyton Rous conduisirent à l’identification du virus sarcomatogène de Rous, premier virus à l’origine de tumeurs cancéreuses. Depuis son ARN a été séquencé et la transcriptase inverse dont il possède le gène (pol) a
été identifiée. Cette enzyme lui permet d’être intrégré au génome de la cellule transformée sous forme d’une molécule d’ADN (provirus). Un gène dit sarcomatogène (src), indispensable au pouvoir tumorigène, a été identifié. L’expression du gène src aboutit à la production d’une protéine phosphorylée d’une masse de 60 kDa, la protéine pp60src, qui possède une activité tyrosine protéine kinase. Ce gène s’est finalement révelé être d’origine cellulaire et non virale car, en 1976, Stéhelin, Varmus et Bishop
démontrèrent, grâce à des techniques d’hybridation moléculaire entre ARN viral et ADN de cellules de poulet non infecté, que le gène sarcomatogène viral, appelé maintenant v-src, provient d’un gène cellulaire, c-src, dont l’ARN a été ajouté à l’ARN viral au cours de précédents cycles de réplication. Ce gène cellulaire, indispensable à la tumorisation due au virus, a été qualifié d’oncogène. On pense habituellement que la conversion du
proto-oncogène c-src en oncogène viral v-src est le résultat d’une dérégulation de l’expression du gène. En outre, au cours de la formation du virus sarcomatogène de Rous, on observe des réarrangements et mutations de la
région codante de c-src.

Fort de cette expérience on a recherché, pour les virus à l’origine de tumeurs, soit des oncogènes dans le génome viral, soit des proto-oncogènes à proximité du point d’insertion du provirus dans la cellule transformée (par exemple le proto-oncogène c-myc pour le virus de leucose aviaire). La chasse aux proto-oncogènes a été fructueuse, on en connaît une centaine, mais décevante : on y trouve des molécules aussi variées que des facteurs de croissance, des protéines possédant une activité enzymatique tyrosine protéine kinase, des protéines à activité GTPasique, ou des protéines nucléaires à plus ou moins
forte affinité pour l’ADN. L’incompréhension a culminé avec ce qu’on appelé les gènes suppresseurs de tumeurs ou anti-oncogènes dont l’existence a été postulée à la suite des expériences d’hybridation cellulaire, car, dans le cas de fusion d’une cellule non tumorigène avec une cellule tumorigène, la cellule résultante est quasiment toujours non tumorigène.

Le rôle tumorigène des virus à ADN, comme certains virus de papillomes humains (HPV), a été beaucoup plus difficile à établir.
Finalement l’hypothèse de l’origine nucléaire des cancers de Boveri a été reformulée dans les années 1980 pour devenir l’hypothèse des mutations somatiques comme origine des cancer, plus ou moins dépendante des virus puisque ceux-ci sont interprétés comme des agents mutagènes. Plus de 150 mutations ont été repérées dans les cellules cancéreuses. Ces mutations, parfois héréditaires, sont donc considérées comme la cause directe de l’apparition de tumeur. Pour certains gènes, le cancer va jusqu’à être considéré comme une maladie génétique et l’on applique sans hésiter les "lois" de Mendel à la transmission de cancers dits héréditaires ou familiaux comme le rétinoblastome.

 1.2 Le cancer comme déstabilisation de l’ADN

Ces explications ne sont pas convaincantes. On est emmené dans une quête sans fin de gènes de prédisposition dont on ne connaît même pas la fonction, chez des organismes extrêmement différents les uns des autres, quand ce n’est pas la recherche de ces gènes dans des cultures de cellules non plus hybrides mais chimères (mélanges de plusieurs espèces).

La cancérisation touche le travail de relation entre cellules d’un tissu différencié, elle touche aussi le travail de reproduction dans l’aspect du renouvellement cellulaire et de son contrôle. Il est évident à tous qu’il existe plus qu’une simple comparaison entre les mécanismes de contrôle de la prolifération/renouvellement cellulaire et les mécanismes de l’ontogénèse.

On aurait donc pu s’attendre à une théorie générale de la cancérisation, au minimum organique (définie au niveau des organes).
Mais, on a uniquement une théorie cyochimique et cytogénétique. En effet, tout comme dans le cas de l’embryogénèse, la piste génétique a été aussi celle de prédilection dans les études sur le cancer.
On en a peut-être aussi oublié que l’on travaillait sur des cultures de cellules
isolées, que les seules paramètres de la tumorisation qui pouvaient être dès
lors étudiés étaient des paramètres moléculaires car ils étaient les seuls à
être conservés. On s’est focalisé encore une fois sur les gènes et l’on a
peut-être un peu perdu de vue l’ADN, molécule manipulée par une cellule, devenue
cancéreuse. Tout comme R. Chandebois le propose, avec la progression autonome et
le comportement individuel des cellules , il existe au moins une piste exogène
sérieuse et documentée pour le cancer : celle des travaux de M. Beljanski.
En reprenant les termes de Laurent Schwartz (dans Le cancer résiste à la
science
, Laurent Schwartz, La Recherche, 284, février 1996, p 54-60) : « La
guerre contre le cancer n’est pas forcément perdue, mais les espoirs nourris
dans les années 1970 se sont révélés en grande partie vains. [...] Des progrès
considérables ont certes été effectués dans la compréhension des processus
cancéreux. mais ils ne permettent d’identifier
aucun gène qui soit
propre à ce processus
. Toute protéine synthétisée dans une
tumeur peut l’être dans une cellule normal
e. Cette absence de
spécificité de la cellule cancéreuse est un obstacle majeur tant à la
chimiothérapie qu’à l’immunothérapie et à la thérapie génique. Un signe de
l’échec parmi d’autres : les compagnies pharmaceutiques ne tirent des
anticancéreux que 2% de leur chiffre d’affaire.
 »
(personnellement je trouve que cela fait déjà un beau pactole, ce qui justifiera
certaines prises de position dans la politique de recherche contre le cancer)
.
En tout cas ces phrases sont claires et cela fait de nombreuses années que M. 
Beljanski répond de façon statisfaisante, pour ce que je peux en juger, à ces
objections.
Ces approches n’ayant pas accès à la une des médias, je ne les connais sans
aucun doute pas toutes. Je pense que je peux sans hésiter leur faire une place
dans un cours de biologie qui cherche à éveiller de jeunes esprits en incitant
fortement des futurs chercheurs à travailler sur une bibliographie originale
complète à laquelle je n’ai pas accès. Les travaux de M. Beljanski consistent en
une approche du cancer qui prend en compte une faculté commune à toutes les
cellules cancéreuses : celle de répliquer de façon importante l’ADN. Elle a donné
lieu à un test qui mesure le degré de toxicité d’une substance chimique en
regard avec la stimulation par cette substance de la synthèse de molécules d’ADN
extraites de cellules cancéreuses et non cancéreuses (voir oncotest ci-dessous).

L’idée fondamentale peut être résumée par le schéma suivant :

Représentation schématique de la déstabilisation de la molécule d’ADN par des
substances chimiques cancérogènes (en violet) .
L’ouverture de l’hélice d’ADN, rend plus accessible ou au contraire moins
accessible certains gènes aux complexes enzymatiques de réplication (ADN
polymérase) et de transcription (ARN polymérase). Ce schéma est une illustration
théorique (d’après Beljanski, un novateur en biomédecine,
p 42).


Une illustration du principe de l’Oncotest basé sur la
déstabilisation de l’ADN des cellules cancéreuses par rapport à celui des
cellules saines.
D’après "La santé confisquée", Monique et Mirko Beljanski, EVI Liberty
Corp., 1999, 4e édition augmentée, p 25

 1.3 des cellules cancéreuses en culture in vitro aux tumeurs in vitro et in vivo

Dès 1970 l’utilisation de cultures cellulaires de cellules tumorales a permis
des progrès rapides (voir plus bas dans cette page). Des
lignées référencées de cellules tumorales animales et humaines sont ainsi à la
disposition de certains groupes de recherche (publics ou privés) qui les
conservent soigneusement.

In vitro les cellules tumorales peuvent se distinguer des cellules normales par
- une moindre adhérence au substrat pouvant s’accompagner de la capacité à proliférer en suspension et former des colonies sphériques dans un milieu partiellement gélifié (par de l’agar),
- une morphologie moins aplatie
- la perte de l’inhibition de contact, ce qui permet aux cellules tumorales de former de multiples couches de cellules, même sur support solide
- une prolifération en présence de faibles quantité des facteurs de croissance présents dans le milieu (ce qui se met facilement en évidence lors du repiquage des souches tumorales car des souches normales ne se développent pas dans les conditions de culture suffisantes pour des souches tumorales)
- et une aptitude à former des tumeurs, lorsqu’on les greffe à un organisme (des hyperplasies ou excroissances comme les galles chez les végétaux peuvent rapeller les tumeurs mais ne peuvent se développer à le suite d’une greffe, ce qui permet de les différencier des vraies tumeurs qui peuvent toujours se greffer et proliférer chez l’hôte). Pour éviter les rejets immunitaires de greffes, on utilise dans l’étude des cancers chez la souris, des souris nude, dépourvues de thymus, qui acceptent mêmes les greffes de cellules humaines.
Un élément important mais qui demande à être vérifié est la polarisation inverse de la membrane cellulaire, négative extérieurement et positive intérieurement, ce qui est l’inverse de la polarisation des cellules normales de l’organisme. Cette polarisation inverse pourrait expliquer la pénétration de certaines molécules chargées positivement qui normalement ne passent pas la membrane chargée négativement.

 

Le premier stade de la maladie ou précancérisation correspond à des
cellules qui se divisent et forment des tumeurs bénignes car ne migrant
pas dans d’autres parties de l’organisme. Ces tumeurs peuvent être supprimées
par chirurgie ou par radiothérapie, une fois qu’elles sont en phase clinique,
c’est-à-dire suffisamment grosses pour être détectables. Entre le début,
silencieux, du premier stade et le début du second peuvent s’écouler des
dizaines d’années.
Le deuxième stade est celui des métastases, colonies de cellules
cancéreuses invasives migrant par le sang ou la lymphe vers d’autres organes et
y formant des tumeurs malignes. Le processus de transformation de cellule
bégnine en maligne est franchement inconnu même si des pistes sont exploitées
dans le domaine de l’adhérence des cellules aux matrices extra-cellulaires et
dans le domaine de la résistance à l’apoptose qui, normalement, toute toute
cellule de tissu qui n’est plus ancrée à sa matrice-support. On ignore aussi
pourquoi certains tissus comme le cartilage sont exempts de métastases. Seuls
les vaisseaux cérébraux sont touchés, le tissu nerveux cérébral est aussi
indemne. (voir La dissémination des cellules cancéreuses,
Erkki Ruoslahti, Pour la Science, Dossier Hors-Série, avril 1998, p 106-109)

Les cancers sont responsables en France du quart des décès (32% chez les hommes
et 23% chez les femmes).

 2. "Cancers" végétaux

 2.1 Les cultures in vitro, point de départ des études sur les tumeurs végétales

Les cultures in vitro de cellules végétales n’ont pas été aussi
rapides que l’on pourrait le croire. Haberland, dès 1902, s’efforça d’obtenir la
survie et la multiplication in vitro de cellules et tissus (cellules de
poils staminaux de Tradescantia , poils glanduleux d’Ortie, épiderme de
Fuchsia ...). La première culture réussie a été celle d’un organe et non
celle d’un tissu, à l’inverse des cultures de cellules animales. En effet la
première culture racinaire réussie (qui englobait le méristème) ne fut de d’une
durée de quelques vingt semaines vers 1922 (par W. Kotte, en Allemagne, et par
W. J. Robbins, aux États-Unis). Ce n’est que dix ans plus tard que P. White
réussit à obtenir la première culture indéfinie en cultivant des
extrémités de racines de tomates sur un milieu contenant des sels minéraux, un
sucre et de l’extrait de levure. Cette souche isolée par White, et entretenue
par repiquages, vit toujours actuellement.
C’est R. Gautheret qui réalisa les premières cultures monocellulaires
in vitro
. « En 1934, d’abord, il utilisa le tissu cambial de
divers arbres tels que saule, hêtre, peuplier, orme, etc. (Le cambium est le
méristème latéral qui assure la croissance en épaisseur des tiges et des
racines. Tout comme celles des méristèmes apicaux, les cellules du cambium
conservent indéfiniment leur pouvoir de multiplication.) Explantés à la surface
de tampons de coton imprégnés de solutions nutritives ou dans des milieux
gélosés, les fragments de cambium multiplient leurs cellules d’une façon intense
et anarchique, produisant des mamelons parenchymateux indifférenciés qui peuvent
se développer ainsi pendant six à huit mois ; au-delà de cette période, les
cultures périclitent et meurent car elles ne supportent pas les repiquages.
Puis, en 1939, abandonnant le tissu cambial des arbres pour les tissus de
carotte, Gautheret réalisa des cultures sur milieu additionné d’une solution
oligo-dynamique (solution contenant des traces de sels minéraux divers tels que
cuivre, manganèse, nickel, zinc) ; il réussit ainsi à isoler une couche
cellulaire qui se développe de façon indéfinie, par repiquages périodiques, tout
comme les cellules animales
 » (in E.U. article "culture d’explants"). Cette
même année, en 1939, P. Nobécourt, en France, réalisait aussi la culture
histiotypique de tissus de carotte, et P. White, aux États-Unis, parvenait à
cultiver les tissus d’une tumeur produite spontanément par un hybride de tabac.
À l’heure actuelle, on parvient à cultiver les tissus de presque toutes les
espèces végétales. Ces succès sont dus en grande partie à l’emploi de l’auxine.
Les tissus tumoraux sont aussi qualifiés d’anergiés (l’anergie est
le nom donné par R. Gautheret aux tissus de tabac, qui sous l’action de
l’auxine, subissent une transformation tumorale).

 2.2 Les tumeurs végétales : crown-gall, tumeurs à virus et tumeurs spontanées des hybrides

Le crown-gall (du nom de la protubérance cancéreuse qui apparaissant
au collet (crown) de la betterave à la suite d’une blessure de la plante
souillée par de la terre) est une véritable cancérisation ou tumorisation
végétale. Elle représente un modèle végétal pour le cancer
animal même si la cellule végétale est tout de même assez différente de la
cellule animale (la paroi notamment qui à la fois limite certains échanges et en
induit d’autres par voie apoplasmique...) et les tissus végétaux n’ont pas
réellement la même définition que les tissus animaux (du fait des communications
cytoplasmiques entre les cellules d’un même tissu, voir de deux tissus adjacents
par les plasmodesmes : c’est la voie symplasmique...).
On connaît plus de
140 espèces de plantes, Dicotylédones ou Gymnospermes, sensibles au crown-gall.
La cancérisation nécessite un traumatisme, puis la pénétration d’une bactérie,
obligatoirement vivante, inductrice de tumeurs : Agrobacterium tumefaciens.
Les tumeurs induites peuvent se repiquer ou se greffer sur d’autres plantes,
même entièrement stériles, ce qui permet de qualifier ces tumeurs comme
véritablement cancéreuses.
L’origine de l’induction repose sur plusieurs hypothèses, ne s’excluant pas
forcément :

  • l’hypothèse virale : un bactériophage, associé à la bactérie serait un virus
    "oncogène", hypothèse très souvent avancée pour les cancers animaux ;
  • l’hypothèse génétique : le génome de la bactérie contiendrait un oncogène qui
    serait libéré. Cette hypothèse a été longement travaillée par M. Beljanski et
    ses collaborateurs. Le pouvoir tumorigène de la bactérie est lié à un ARN court
    tumorigène est expulsé et actif en présence d’auxine qui déstabilise
    l’ADN de la cellule végétale et le rend ainsi réceptif à l’ARN tumorigène.
  • l’hypothèse des facteurs de croissance tumorigènes qui a été approfondie par
    Beljanski et son équipe. On trouve dans les cultures de tissus aseptiques des
    acides aminés (opines ou guanidines), l’octopine, la nopaline et
    la lysopine qui n’existent pas en quantité décelable dans les tissus
    sains. La nature de ces produits dépend de la bactérie qui a été à l’origine de
    la cancérisation. Telle souche engendre des tumeurs à nopaline, telle autre des
    tumeurs à octopine, et ces caractères se maintiennent indéfiniment. Ces
    substances déstabilisent l’ADN de la bactérie en présence d’auxine, tout comme
    ells déstabilisent l’ADN des propres cellules végétales tumorales par un effet
    de en retour. Plus une cellule présente un ADN déstabilisé, plus elle sécrète
    des substances déstabilisatrices qui ont été nommées des
    marqueurs cancéreux
    par Beljanski. Ces marqueurs tumoraux
    induisent la séparation des chaînes de l’ADN des cellules tumorales et des
    bactéries tumorigènes sans avoir d’effet important sur les cellules normales.
    Les marqueurs cancéreux trouvés dans les cellules animales (AFP, ACE,
    calcitonine et ferritine) stimulent la croissance des tumeurs de pois (Pisum
    sativum
    ), de chrysanthème (Datura stramonium), de tabac (Nicotiana
    tabacum
    ) et de vgne vierge (Parthenocissus tricuspidata) in vivo,
    mais les opines n’agissent pas sur les tissus cancéreux de mammifères ni sur les
    tumeurs in vivo.
    La kinétine, autre hormone végétale, dont on avait noté le pouvoir
    antitumoral, possède la propriété inverse de resserrer la chaîne d’ADN.

    Il existe deux autres types de cancérisation végétale : les tumeurs à virus et
    les tumeurs spontanées des hybrides.

     3. Cancers animaux

     3.1 Des cultures de cellules aux cultures de tissus animaux

    La culture in vitro de cellules animales a été un succès dès 1903. En
    suivant les protocoles d’Haberland -qui étaient des échecs pour la culture in
    vitro
    de cellules végétales- le Français Justin Jolly réussit la culture des
    globules rouges de triton (qui sont nucléés) pendant 15 jours (ensuite, le
    rythme des divisions décroît pour s’annuler au bout de quelques mois). En 1907,
    R. G. Harrison, en Amérique, réalisa la différenciation, in vitro , des ébauches
    des racines des nerfs rachidiens d’embryons de Batraciens. Il démontra que les
    nerfs ont un accroissement propre et s’allongent au fur et à mesure des besoins.
    En 1912, Carrel obtient une culture stable par repiquage périodique de
    fibroblastes de cœur de poulet, grâce à l’utilisation d’un milieu constitué de
    plasma auquel il ajoute, sous forme d’extrait d’embryons, les substances de
    croissance.
    Il faut bien noter ici que ce sont des cellules qui se mutliplient et recouvrent
    le milieu de culture d’un voile cellulaire. Mais elles ne reforment un tissu
    (l’explant initial se désorganise et meurt) avec la structure que ces cellules
    établieraient dans un organe animal. Contrairement à l’appellation courante ce
    sont des cultures de cellules (histiotypiques) et non des cultures de
    tissus
    . Cette distinction est fondée sur le pouvoir histologique d’une
    cellules qui repose sur son appartenance à une lignée de cellules embryonnaires
    engagée dans une progression autonome : cette histoire n’est pas reproductible
    par un environnement artificiel

    Cependant la cultture de tissus et d’organes animaux (Étienne Wolff et Katy
    Haffen, 1952) est possible pour de petits fragments d’organes ou des organes
    embryonnaires (quelques millimètres) si l’on limite l’apport des substances de
    croissance (pour éviter la multiplication anarchique des cellules), si l’on aère
    convenablement la culture (permettre une bonne respiration cellulaire malgré
    l’absence d’irriguation fonctionnelle), si l’on empêche les fuites de cellules
    en dehors de l’organe en fournissant à la culture un substrat inhibant le
    déplacement cellulaire comme le gel d’agar (insuffisamment solide).
    La culture la plus utilisée est celle de fibroblastes embryonnaires (très belles
    prises de vue en microcinématographie dans le nouveau document APBG : la peau).« 
    La mise en culture de cellules dérivées d’embryons d’oiseaux ou de rongeurs se
    fait dans des milieux de culture comportant 10% de sérum de veau fœtal comme
    source de facteurs de croissance, d’hormones et de protéines qui permettent
    l’attachement des cellules à la surface du récipient de culture. Les
    fibroblastes embryonnaires considérés comme normaux adhèrent fortement au
    récipient de culture et prolifèrent jusqu’à ce qu’ils forment une seule couche
    de cellules recouvrant toute la surface qui leur est offerte. Leur prolifération
    s’arrête alors dans un état qu’on appelle inhibition de contact. Pour obtenir
    une nouvelle population de fibroblastes proliférants, il faut détacher les
    cellules du récipient grâce à un traitement ménagé par une enzyme protéolytique
    appropriée (trypsine) et les réensemencer dans de nouveaux récipients en nombre
    tel que les cellules qui vont à nouveau s’attacher ne recouvrent pas la totalité
    du flacon. Cette opération pourra être répétée avec succès plusieurs fois.
    Cependant, après un certain nombre de ces passages en culture, on assiste à un
    phénomène appelé crise, au cours duquel les fibroblastes perdent leur
    aptitude à se multiplier et finalement meurent. » L’exposition à certains agents
    (cancérogènes et viraux) permet de continuer à repiquer une culture de façon
    indéfinie
    mais cette transformation se fait avec des modifications
    morphologiques de la souche (voir les caractéristiques ci-dessus).

     3.2 Les cultures de cellules cancéreuses

    Les cultures indéfinies de cellules cancéreuses sont utilisés dans le
    monde entier mais tout patrticulièrement deux souches : la souche KB,
    isolée par H. Eagle à partir d’un épithélioma humain du plancher buccal, et la
    souche Hela
    , isolée par G. O. Gey à partir d’un cancer épidermoïde du col
    utérin. Leur malignité demeure inchangée au cours des repiquages successifs. Les
    conditions de culture organotypiques (pour organes) ont été appliquées avec
    succès lorsque l’on veut garder la structure des tissus cultivés : on peut citer
    le cas des cultures de tumeurs cancéreuses par Étienne et Émilienne Wolff : une
    métastase hépatique d’une tumeur d’origine digestive (Z 200) et un épithélioma
    muqueux du côlon descendant (Z 516), qui prolifèrent d’une façon très intense
    depuis 1962 et 1963.
    Depuis Okada, en1962, on réalise des fusions cellulaires entre cellules
    cancéreuses et cellules normales (technique d’hybridation cellulaire ou
    technique des hybridomes) qui produisent notamment des anticorps
    monoclonaux très utilisés en recherche.

      

     4. Ouverture de la chaîne de l’ADN, hypo et hyperchromicité

    Les purines (A,G)et pyrimidines (T,C, U) de l’ADN et de l’ARN sont des
    composés faiblement basiques (bases) mais fortement conjugées (la ou les
    doubles liaisons sont partagées par les différents atomes du cycle de la
    molécule aromatique). Cette conjugaison a pour conséquence que toutes ces
    bases absorbent la lumière dans l’U.V.
    . Les acides
    nucléiques
    sont caractérisés par une absorptionmaximalepourunelongueurd’onde proche de 260 nm.

    Chaque ribonucléotide (ou ribonucléoside) ou désoxyribonucléotide (ou
    désoxyribonucléoside) présente une spectre d’absorption de la lumière qui lui
    est propre. Dans les acides nucléiques ADN et ARN,lesliaisons hydrogène entre
    bases entassées dans la structure du polymère ont pour effet de diminuer
    l’absorption de la lumière ultraviolette par rapport à une solution ayant la
    même concentration de nucléotides libres. C’est l’hypochromicité des
    acides nucléiques. Elle est supérieure pour l’ADN que pour l’ARN. La double
    chaîne de désoxyribonucléotides de l’ADN estassociéepar des liaisons hydrogène
    entre A et T (deux liaisons hydrogène) et C et G (trois liaisons hydrogène),


    Hypochromicité et hyperchromicité des acides nucléiques, une mesure du degré d’appariemment des chaînes de nucléotides...

    On peut aussi mesurer des différences d’absorption en fonction de
    l’ouverture de la chaîne d’ADN
    . Une destruction complète des liaisons
    hydrogène peut être réalisée avec de la potasse (KOH à 0,1N) et les deux chaînes
    de nucléotides se séparent au maximum. On observe alors une hyperchromicité
    (maximale) de 45 à 55% par rapport à la valeur normale de la chromicité de l’ADN
    sous sa forme ressérée. D’autres molécules sont capables de déstabiliser l’ADN
    et d’ouvrir la chaîne. On peut mesurer leur efficacité en chiffrant l’hyperchromicité
    de l’ADN en présence de ces molécules.
    De la même façon, certaine molécules stabilisatrices ressèrent l’ADN est
    produisent une hypochromicité.

     5.Du test d’Ames à l’Oncotest

    Jusqu’au début des années 70, le pouvoir cancérogène des substances est
    évalué à partir d’essais sur l’animal. Mais les extrapolations à l’homme sont
    très peu fiables.

     5.1 Le test d’Ames mesure le taux de réversion de souches bactériennes mutagènes

    Décrit par Bruce Ames en 1973, le test d’Ames reste très employé pour
    évaluer le pouvoir cancérigène d’une substance. Il est basé sur le
    taux de réversion
    (mutation permettant un retour à une capacité présente
    dans la souche sauvage) de souches de Salmonella typhimurinum , chacune
    ayant une mutation différente mais touchant toute la biosynthèse de l’histidine
    (souches auxotrophes vis-à-vis de l’histidine), un acide aminé
    habituellemnt non indispensable. Les bactéries ont aussi des modifications de
    leur paroi qui les rendent plus ou moins perméables aux substances analysées.
    Enfin, les bactéries sont défiscientes dans leur système de réparation de l’ADN
    par excision et possèdent des gènes plasmidiques favorisant un fort taux de
    mutation lors de la réparation de l’ADN. On cherche l’apparition de souches
    mutantes . Pour s’assurer que la réplication de l’ADN puisse se faire en
    présence du mutagène potentiel, les bactéries et la substance analysée sont
    mélangées dans de l’agar mou auquel on ajoute de faibles quantité d’histidine.
    Cet agar mou est ensuite étalé à la surface de boîtes d’agar réalisées avec un
    milieu minimum. Les boîtes sont incubées 2 à 3 jours à 37°C. Les cellules
    auxotrophes pour l’histidine pousseront quelques heures jusqu’à épuisement de
    l’histidine du milieu d’agar mou. Seules les révertants, ayant retrouvé la
    capacité à synthétiser de l’histidine, seront ensuite capables de se développer
    sur milieu minimum. Les colonies sont ensuite dénombrées et la valeur obtenue
    sera comparés à un témoin afin d’estimer le pouvoir mutagène relatif de la
    substance vis-à-vis de ces souches auxotrophes pour l’histidine. En plus de la
    substance à tester un extrait de foie de mammifère (fraction microsomale)
    est souvent ajouté à l’agar mou avant étalement. Cet extrait enzymatique
    convertirait les substances cancérogènes en dérivés électrophiles, plus
    susceptibles de réagir directement avec l’ADN, système absent chez les bactéries
    mais présent chez les mammifères. Ainsi de nombreux agents cancérogènes comme
    les aflatoxines ne deviennent actifs dans ce test qu’en présence de cet extrait
    de foie. On considère alors que la comparaison du test avec et sans extrait
    permet de distinguer les substances nécessitant une indiction.

    Les critiques majeures concernant ce test concernent :

  • son inefficacité pour environ 20% des substances cancérogènes, d’après ce que
    l’on évalue par d’autres tests (ce chiffre a été avancé par Ames lui-même), qui
    n’ont pas d’effet mutagène sur ces souches bactériennes auxotrophes à
    l’histidine,
  • sa limitation à de l’ADN bactérien, in vivo, ce qui impose des facteurs non
    contrôlables de pénétration des mutagènes à travers la paroi et leur non
    inactivation par le métabolisme bactérien,
  • enfin le postulat sur lequel repose la méthode qui est que la cancérisation
    est une mutation de l’ADN, ce qui n’est pas prouvé. La mutation reverse des
    auxotrophes de l’histidine, n’étant par ailleurs qu’une mutation, fréquente,
    mais pas non plus aussi universelle qu’elle puisse servir de marqueur absolu du
    pouvoir mutagène.

     5.2 L’Oncotest mesure l’intensité de la réplication de l’ADN de cellules cancéreuses et saines

    M. Beljanski a mis au point vers 1976 (publié en 1978 : M. Beljanski,
    Oncotest : A DNA assay system for the screening of carcinogenic substances
    ,
    IRCS Medical Science, 1979, 7, p 476) un test qui n’a pas ces inconvénients et
    qu’il a apellé l’Oncotest. En voici les caractéristiques (Beljanski,
    un novateur en biomédecine ; concepts, théories, applications
     ; C.-G. NORDAU
    et M.S. BELJANSKI, éd. EVI Liberty Corp, 2001, p 36-39) :

  • il est basé sur le postulat radicalement différent de celui sur lequel repose
    le test d’Ames : les substances cancérigènes cancérigènes stimulent fortement la
    réplication de l’ADN cancéreux alors qu’elle stimulent très faiblement la
    réplication de l’ADN des cellules non cancéreuses ;
  • il opère in vitro sur des ADN purifiés d’origine humaine
    (biopsies et prélèvements peropératoires) d’organes sains (poumon, sein,
    ovaire, cerveau) et d’organes cancéreux correspondants sont incubés dans
    des conditions identiques. Le test fonctionne aussi avec les ADN des souches
    bactériennes auxotrophes du test de Ames. Le milieu contient un
    désoxyribonucléotide-5’-triphosphate marqué à la thymidine tritiée (dont
    l’incorporation à l’ADN nouvellement synthétisé permet de suivre l’intensité de
    la réplication), et une ADN polymérase ADN dépendante extraite d’E. coli
    qui utilise l’ADN humain fourni comme matrice.
  • il teste non les potentialités de mutagénèse d’un ADN bactérien instable (test
    d’Ames) mais l’action d’une substance sur la replication de l’ADN de cellules
    humaines, saines et cancéreuses : les produits cancérigènes ayant toujours une
    action stimulante sur la replication de l’ADN des cellules cancéreuses et non
    sur celui des cellules saines. La sensibilité de l’oncotest est excellente et
    détecte un centième de microgramme d’aflatoxine B1, dangereux cancérogène
    pouvant provoquer des cancers du foie. Presque toutes les molécules
    anticancéreuses utilisées en chimiothérapie sont à forte dose de puissants
    cancérogènes, ce que le test d’Ames indiquait déjà pour de nombreux produits.
    Les hormones stéroïdes, qui ne donnent pas de réponse au test d’Ames, peuvent, à
    des doses supérieures aux doses physiologiques, se comporter comme des
    cancérogènes, spécifiques de leurs tissus cibles (seins et ovaires). Mais l’oncotest
    peut aussi chiffrer la toxicité de substances, non cancéreuses, sur la
    replication de l’ADN. Dans ce cas la toxicité est pratiquement la même aussi
    bien pour l’ADN issu des cellules cancéreuses que celui issu des cellules
    saines : l’action de l’ADN polymérase est inhibée et la réplication est stoppée.
    certaines substances, comme la saccharine pure et le cholestérol sont neutres
    vis-à-vis de l’oncotest.
  • l’oncotest peut être utilisé en recherche pour la mise au point
    d’anticancéreux spécifiques.
  • dans certains cas, l’oncotest a donné des réponses positives pour des
    substances considérées comme dépourvues de potentialités cancérogènes, ce qui a
    conduit à détecter des impuretés, en quantité infimes mais dangereuses, dans les
    extraits.

    Une illustration de l’oncotest à partir d’une description sommaire dans
    Beljanski, un novateur en biomédecine ; concepts, théories, applications
     ;
    C.-G. NORDAU et M.S. BELJANSKI, éd. EVI Liberty Corp, 2001 sans avoir eu accès à
    la publication originale (M. Beljanski, Oncotest : A DNA assay system for the
    screening of carcinogenic substances
    , IRCS Medical Science, 1979, 7, p 476)

     

    Pierre Stouf
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