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lundi 23 juillet 2018

Les éléphants et d'autres animaux et le cancer

La rareté du cancer chez les éléphants peut aider à expliquer la maladie chez l'homme
Une étude a montré que les éléphants et les humains ont un gène similaire qui empêche les éléphants d'avoir un cancer.
Les éléphants ont 100 fois plus de cellules que les humains. Mais ils ont rarement un cancer. Ceci est surprenant, car le cancer est le résultat de la division cellulaire qui a mal tourné, et plus les cellules d'un organisme sont nombreuses, plus les chances que certaines cellules se transforment en tumeurs sont élevées. En outre, parce que les éléphants vivent si longtemps – entre 60 et 70 ans – leurs cellules ont plus de possibilités de mutation.
L'observation contre-intuitive que le risque de cancer n'est pas toujours en corrélation avec une espèce. La taille ou la longévité est connue sous le nom de Peto's Paradox, du nom de l'épidémiologiste britannique Richard Peto, qui a noté le phénomène en 1977. Il s'avère que le cancer ne frappe pas toutes les espèces de manière égale: Certains animaux ont développé de puissantes stratégies pour lutter contre la maladie. D’autres sont particulièrement vulnérables.
Les scientifiques explorent de plus en plus cette variation interspécifique des taux de cancer, dans l'espoir d'en apprendre davantage sur la façon dont le cancer fonctionne chez les humains et d'identifier de meilleures façons de le traiter ou de le prévenir.
"Les éléphants devraient avoir un cancer tout le temps", a déclaré Joshua Schiffman, chercheur sur le cancer à l'Université de l'Utah, qui étudie le sujet depuis une dizaine d'années. "Mais ils ne le font pas, ils ont développé des stratégies anticancéreuses vraiment efficaces."
Schiffman – un oncologue pédiatrique qui traite également les humains atteints de cancer – et ses collègues ont découvert que les éléphants ont 40 copies du gène TP53, qui supprime les cellules tumorales avant qu'elles puissent se développer et se propager. En comparaison, les humains et la plupart des autres animaux n'ont que deux copies.
Schiffman et son partenaire de recherche Carlo Maley de l'Arizona State University disent qu'ils soupçonnent que les copies supplémentaires peuvent donner aux éléphants une puissante capacité à tenir à distance les cellules mutantes. Les scientifiques savent depuis longtemps que TP53 aide le corps à tuer les cellules malignes avant qu'elles ne se transforment en tumeurs. Mais jusqu'au travail de Schiffman et Maley, personne n'a réalisé qu'un animal avait 40 copies du gène. L'approche des éléphants semble être une stratégie évolutive unique pour lutter contre le cancer.
Des études montrent que les éléphants et d'autres animaux ont développé des stratégies puissantes pour garder le cancer à distance.
Des études montrent que les éléphants et d'autres animaux ont développé des stratégies puissantes pour garder le cancer à distance.
Schiffman et ses collègues ont découvert que les éléphants ont aussi d'autres mécanismes anticancéreux. Les cellules de l'éléphant réagissent différemment lorsqu'elles sont exposées à des substances qui endommagent l'ADN. Au lieu d'essayer de réparer les dégâts, ils ont tendance à simplement mourir. Avec le cancer, il s'agit d'une approche beaucoup plus sûre: les cellules qui tentent de se soigner sont plus susceptibles de muter et de se transformer ensuite en cellules cancéreuses. Dans un article publié en mars, Schiffman et l'Université de l'Utah, le scientifique Christopher Gregg, ont identifié trois gènes qui empêchent les mutations en favorisant la réparation de l'ADN.
Ensemble, ces ajustements génétiques peuvent donner aux éléphants de multiples armes contre la maladie.
Les éléphants ne sont pas le seul animal ayant des taux de cancer anormalement bas. En utilisant des données de zoos et de vétérinaires ainsi que des rapports anecdotiques de la recherche sauvage et en laboratoire, les scientifiques savent ou soupçonnent que d'autres créatures, notamment les rats taupes, les écureuils gris, les chevaux, les baleines et les chauves-souris, ont rarement le cancer.
Il n'est pas tout à fait clair où les humains tombent sur le spectre du risque. Pour les humains, la probabilité de cancer à vie est d'environ 50%. Bien que nous ayons des gènes suppresseurs de cancer, nous avons aussi tendance à vivre relativement longtemps. Pour la plupart des animaux, le risque de cancer à vie est probablement compris entre 20 et 40 pour cent, avec des valeurs aberrantes à chaque extrémité – les éléphants d'un côté et les chiens, les souris et les guépards de l'autre.
Bien sûr, le cancer est suivi de façon beaucoup plus systématique chez les humains que chez les autres espèces. "Nous n'avons pas beaucoup de données de la nature", a déclaré l'Université de Californie à Riverside biologiste Leonard Nunney, qui étudie l'évolution, les animaux et le cancer, et a inventé le terme "Peto's Paradox". "Donc, c'est très difficile à comparer."
Des études ont montré que les rats-taupes nus ont de fortes capacités de lutte contre le cancer et ont rarement des tumeurs.
THOMAS PARK / UNIVERSITÉ D'ILLINOIS À CHICAGO
Des études ont montré que les rats-taupes nus ont de fortes capacités de lutte contre le cancer et ont rarement des tumeurs.
Peut-être l'animal le plus étrange à l'étude pour ses capacités de lutte contre le cancer est le rat-taupe nu, un rongeur rose, glabre, de cinq pouces de long qui vit dans des terriers en Afrique de l'Est. Ces créatures survivent beaucoup plus longtemps que la plupart des rongeurs – jusqu'à 32 ans – et ont rarement des tumeurs.
Pendant des décennies, les scientifiques ont étudié des milliers de rats taupes nus dans les laboratoires et les zoos du monde entier; pendant ce temps, ils ont documenté seulement six cas de cancer. Au cours des 13 dernières années, les scientifiques de l'Université de Rochester, Vera Gorbunova, et son mari, Andrei Seluanov, ont essayé de comprendre comment les animaux accomplissent cela.
Une clé peut être un liquide visqueux connu sous le nom d'acide hyaluronique. Gorbunova et Seluanov ont découvert que les animaux produisent de grandes quantités de cette substance, ce qui semble empêcher les tumeurs de devenir incontrôlables. Le mécanisme peut impliquer une inhibition de contact, la tendance des cellules à cesser de se diviser lorsqu'elles sont pressées étroitement par d'autres cellules. Le cancer commence lorsque les cellules mutées se développent de façon incontrôlée; en augmentant l'inhibition de contact, l'acide hyaluronique, que Gorbunova décrit comme «essentiellement un sucre gluant», empêche probablement ces cellules tumorales de se répliquer.
Les rats taupes nus ont également d'autres mécanismes pour éliminer le cancer. Les animaux ont une version inhabituellement puissante d'un gène appelé p16, qui empêche la croissance des cellules tumorales, et ont également développé une stratégie supplémentaire: Si les cellules cancéreuses dépassent l'acide hyaluronique et p16, les cellules des rats moles ont un commutateur de sécurité qui provoque des tumeurs à se désactiver essentiellement, un état connu sous le nom de sénescence.
Gorbunova et Seluanov étudient également des rats-taupes aveugles, une autre espèce de rongeur avec des taux de cancer extrêmement bas. Au cours des décennies de recherche sur des centaines de ces animaux, les scientifiques n'ont jamais trouvé une tumeur naturelle. Ces créatures, qui vivent sous terre et n'ont pas d'yeux, ont développé une stratégie anticancéreuse connue sous le nom de mort cellulaire concertée. Leurs cellules sont programmées pour reproduire beaucoup moins de fois que celles de la plupart des autres espèces, une caractéristique qui réduit considérablement le risque de mutations folles.
D'autres chercheurs examinant certaines espèces de chauves-souris ont localisé plusieurs gènes suppresseurs de tumeurs. Une étude récente de la baleine boréale, qui pèse jusqu'à 100 tonnes et peut vivre plus de 200 ans, a identifié plusieurs gènes qui améliorent probablement la capacité de la créature à réparer les mutations de l'ADN. Le métabolisme plus lent des grands animaux tels que les éléphants et les baleines peut également jouer un rôle dans leur taux de cancer plus faible: une production d'énergie plus intense entraîne une plus grande division cellulaire et donc un risque accru de mutations.
Certaines races de chiens sont particulièrement vulnérables, avec plus de la moitié de tous les golden retrievers qui meurent du cancer.
Certaines races de chiens sont particulièrement vulnérables, avec plus de la moitié de tous les golden retrievers qui meurent du cancer.
Tout comme certaines créatures sont plus aptes à repousser les tumeurs, d'autres sont particulièrement vulnérables. Certaines races de chiens entrent dans cette catégorie: Plus de la moitié de tous les golden retrievers meurent du cancer; Terriers écossais sont 18 fois plus susceptibles que le chien moyen d'obtenir un cancer de la vessie, et les loups irlandais sont 100 fois plus susceptibles d'avoir un cancer des os.
Cette prédisposition est due en grande partie au faible niveau de variation génétique au sein de la plupart des races, phénomène connu sous le nom d'effet fondateur. Comme la consanguinité a augmenté au fil des générations, les anomalies génétiques de la population initiale ont été amplifiées.
Cette prédisposition fait des animaux un modèle précieux. "Avec les chiens, il est beaucoup plus facile de trouver des aberrations génétiques qui mènent au cancer", a déclaré Matthew Breen, biologiste moléculaire de l'Université d'État de Caroline du Nord, qui étudie le cancer canin depuis plus de deux décennies. "Nous pouvons accélérer le processus de découverte."
Il a découvert que certains types de cancer se développent le long de voies très similaires chez les chiens et les humains, et a identifié plusieurs mutations génétiques dans les cancers du chien qui semblent également exister dans les versions humaines de ce cancer. Une de ces mutations, qui joue un rôle dans 85% des cancers de la vessie canine, existe également chez l'homme. Les scientifiques étaient au courant de la mutation humaine, mais la recherche de Breen offre un indice clé sur sa signification potentielle.
Ce travail est particulièrement utile pour les cancers qui sont rares chez l'homme. Prenez le cancer des os: Aux États-Unis, environ 1 000 personnes par année, principalement des enfants, contractent la maladie. En comparaison, plus de 50 000 chiens sont diagnostiqués chaque année. Breen et ses collègues ont commencé à identifier ce qui motive la maladie chez les chiens et ont montré que les mêmes mutations sont présentes dans la version humaine. "En travaillant avec des chiens, nous avons accès à 50 fois plus de patients", a-t-il déclaré. "Cela nous donne une meilleure chance de comprendre les mécanismes de cette."
Breen supervise une étude nationale qui surveille plusieurs millions de chiens. Il voyage constamment, en contact avec des vétérinaires, des propriétaires de chiens et des éleveurs, leur demandant de partager des données sur le cancer canin. Le réservoir potentiel est énorme: chaque année, plus de 4 millions de chiens aux États-Unis reçoivent un diagnostic de cancer. Finalement, a-t-il dit, la base de données permettra aux scientifiques de se plonger plus profondément dans comment, pourquoi et où les chiens ont le cancer.
Le but ultime est de développer de nouvelles façons de lutter contre le cancer humain. Finalement, il peut être possible d'utiliser la thérapie génique, le génie génétique ou la pharmacologie pour appliquer les stratégies de lutte contre le cancer chez les humains. Ce travail a déjà commencé: Gorbunova et Seluanov testent maintenant si l'acide hyaluronique peut prévenir la maladie chez la souris. D'autres stratégies anti-cancer des animaux n'ont pas atteint le stade du test, mais Schiffman a déclaré que le potentiel est clairement là.
"C'est un tout nouveau domaine", a-t-il déclaré. «Nous sommes à la pointe de l'iceberg, la nature a proposé ces solutions au cours de centaines d