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Sébastien Roger, Institut Universitaire de France (IUF)
Les métastases sont responsables de la majorité des décès par cancer, or il n’existe à l’heure actuelle aucun moyen de prédire leur développement, ni de lutter contre elles. Une des pistes de salut pourrait venir de leur activité électrique. Depuis plusieurs années, en effet, des travaux ont montré que celle-ci trahit la capacité de prolifération et leur agressivité. Explications.
L’Homme est un animal électrique
Dans les corps de l’Homme et des animaux se produisent en permanence des phénomènes électriques. La discipline scientifique qui étudie cette « électricité biologique » se nomme « électrophysiologie ». Elle trouve très certainement son origine au XVIIIe siècle, dans les travaux de Luigi Galvani. Ce médecin et philosophe italien a en effet démontré qu’une décharge électrique provenant d’une étincelle, ou même d’un éclair, par temps d’orage, peut faire se contracter les muscles des membres inférieurs de grenouilles décérébrées, lorsqu’elle est appliquée à un nerf intact. Galvani avait découvert l’« électricité animale ».
Son neveu, Giovanni Aldini, diffusera cette information en organisant des séances publiques d’électrification de corps d’animaux et d’êtres humains morts. C’est peut-être après y avoir assisté ou en avoir entendu parler que Mary Shelley trouva l’inspiration pour son célèbre roman, Frankenstein, ou le prométhée moderne, publié en 1818.
Loin de ces récits macabres, l’électrophysiologie est une discipline sérieuse, scientifique et médicale. Certains en ont déjà expérimenté les applications, sans forcément le savoir. Lorsqu’un cardiologue applique des électrodes sur notre poitrine pour réaliser un électrocardiogramme, il ne fait rien d’autre que mesurer l’activité électrique de notre cœur. Idem lorsqu’un neurologue pose des électrodes sur un crâne pour enregistrer un électroencéphalogramme : il mesure l’activité électrique de notre cerveau. Il est de la même façon possible de réaliser des électromyogrammes (sur les muscles), ou même des électro-olfactogramme, en posant des électrodes à la surface de la muqueuse nasale !
Comment le corps produit-il de l’électricité ?
L’origine de cette activité électrique se trouve dans des protéines présentes à la surface de nos cellules, appelées « canaux ioniques ».
Notre organisme est constitué d’une multitude de cellules (100 000 milliards !), qui travaillent toutes de concert. Pour que ce fonctionnement soit harmonieux, et pour assurer mutuellement leurs besoins spécifiques, elles doivent par conséquent communiquer efficacement entre elles.
Chaque cellule est délimitée par une membrane composée majoritairement de lipides (dont du cholestérol), qui la rend imperméable aux molécules solubles dans l’eau et aux ions, chargés électriquement. Ces deux catégories de particules peuvent toutefois pénétrer dans la cellule en passant par des passages aménagés, constitués par des protéines spécialisées. Enchâssées dans la membrane, elles la traversent de part en part, créant des canaux dans lesquels peuvent circuler les ions.
Lorsque ces canaux s’ouvrent, les ions passent, générant ainsi un mouvement de charges électriques. Ce flux fait donc naître un courant dit « ionique », très faible, de quelques millionièmes de millionièmes (pico-) à quelques milliardièmes (nano) d’ampères (par comparaison, un câble utilisé pour la recharge d’un téléphone portable supporte un courant électrique de l’ordre de 0,9 ampère).
Une activité électrique présente dans tout le corps
Cette activité électrique est présente dans toutes les cellules de l’organisme, avec cependant des particularités d’expression. Certains canaux ioniques sont en effet spécifiques de certains tissus, et remplissent une fonction biologique bien précise. Parmi les fonctions les plus connues reposant sur l’activité électrique figurent les activités nerveuses, musculaires ou cardiaques.
Le signal électrique est utilisé pour véhiculer très rapidement une information sur une cellule ou entre les cellules, entraîner la libération d’une molécule permettant aux cellules de communiquer entre elles, synchroniser la contraction d’un muscle… C’est ce qui se passe lorsque l’on stimule des cellules expérimentalement ou accidentellement avec un choc électrique, comme dans le cas des pauvres grenouilles de Galvani. Ou comme se l’imposent eux-mêmes les utilisateurs d’électrostimulateurs musculaires !
Parfois, les canaux ioniques dysfonctionnent, en raison de problèmes génétiques ou environnementaux. Ces pannes peuvent avoir de graves conséquences, entraînant le développement de pathologies graves appelées « canalopathies ». Celles-ci peuvent se traduire par des arythmies cardiaques, des crises d’épilepsie, des troubles musculaires, des douleurs, des cas de surdité, du diabète ou même des maladies telles que la mucoviscidose. Pour tenter de les soigner, les cliniciens utilisent un ensemble de molécules qui modulent certains canaux ioniques, parfois en augmentant, parfois en diminuant leur activité.
Cancer et activité électrique
Le cancer est une maladie du gène. En effet, l’apparition d’une tumeur cancéreuse résulte toujours de l’apparition puis de la conservation de mutations dans différents gènes.
Généralement, ces mutations activent les gènes qui sont en temps normal impliqués dans la prolifération et la survie des cellules (« oncogènes », littéralement « qui engendrent des tumeurs ») et inhibent ceux qui contrôlent en temps normal le système de mort programmée (gènes « anti-oncogènes » ou gènes « suppresseurs de tumeurs »). Les cellules anormales accumulent ensuite de nombreuses autres mutations se traduisant par des désordres qui touchent la communication entre les cellules, leur fonction, leur déplacement, etc.
Récemment, les travaux de recherche ont montré que l’on trouve à la surface des cellules cancéreuses des canaux ioniques qui n’existent pas à la surface des cellules normales dont elles sont issues. Qui plus est, l’activité de ces canaux inhabituels est « anormale », donnant à ces cellules une « signature électrique » spécifique. Cette signature peut être associée à des propriétés de survie, d’hyperprolifération ou d’agressivité.
On sait par exemple que la présence de canaux sodiques dépendants du voltage (canaux NaV) confère aux cellules cancéreuses des propriétés d’invasivité des tissus, lesquelles favorisent le développement des métastases. Ces canaux, qui sont normalement exprimés dans des cellules nerveuses ou musculaires et dont le rôle est primordial pour l’excitabilité électrique de ces tissus, ont été retrouvés exprimés de façon aberrante dans les tumeurs du sein, du poumon, de la prostate, du côlon, de l’estomac, du col de l’utérus, etc.
Or il n’existe actuellement aucun marqueur ni traitement spécifique du développement des métastases, pourtant responsable de la majeure partie de la mortalité associée aux cancers. Cette signature électrique pourrait être utilisée pour mieux prendre en charge les patients. Ainsi, on sait désormais que l’expression et l’activité de ces canaux NaV sont associées à un mauvais pronostic chez les patients. Au sein de l’Unité Inserm – Université de Tours « Nutrition, Croissance et Cancer », il a par exemple été démontré que les NaV stimulent l’activité de dégradation des tissus par les cellules cancéreuses, ainsi que la migration de ces dernières.
S’attaquer aux canaux ioniques des cellules cancéreuses
Expérimentalement, sur des modèles précliniques, il a été montré que l’inhibition de l’expression ou de l’activité de ces canaux, par des composés pharmacologiques, réduit la croissance des tumeurs et le développement métastatique dans le cas de cancer du sein.
Par ailleurs, la relation entre l’alimentation et la santé est aujourd’hui bien établie : ce que nous mangeons peut influencer la survenue et la progression des cancers. Il a en particulier été démontré que certains acides gras de l’alimentation, tels que les oméga-3, peuvent avoir des effets bénéfiques. Ils réduisent notamment la prolifération et l’invasivité des cellules cancéreuses, la croissance des tumeurs, le développement des métastases, et améliorent aussi l’efficacité des traitements de chimio- et de radiothérapie, sans causer d’effet secondaire. Or de façon très intéressante, ces mêmes acides gras réduisent l’expression des canaux NaV dans les cellules cancéreuses, et ainsi réduisent leur invasivité.
Tous ces travaux récents suggèrent que l’analyse de l’électricité dans les cellules cancéreuses ouvre de belles perspectives non seulement en termes de diagnostic, mais aussi de traitement. Il serait notamment possible d’utiliser des médicaments déjà existants, actuellement utilisés pour d’autres indications thérapeutiques, afin de moduler l’activité des canaux ioniques des cellules cancéreuses (stratégie de « repurposing »). Une prise en charge alimentaire des patients, comportant notamment des apports lipidiques contrôlés, pourrait aussi permettre de mieux les soigner.
L’électricité a donné la vie au monstre imaginaire de Mary Shelley, elle pourrait permettre d’en terrasser un autre, bien trop réel celui-là.
Sébastien Roger, Maître de conférences en physiologie à l’université de Tours, Institut Universitaire de France (IUF)
La version originale de cet article a été publiée sur The Conversation.
