07/05/2017
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La variation du risque de cancer peut être expliquée par le nombre de divisions de cellules souches

Les cellules souches non différenciées, plusieurs catégories
-Les cellules souches totipotentes : pouvant donner tout type cellulaire, et donc un organisme entier.
-Les cellules souches pluripotentes capables de donner tous les types cellulaires sauf embryonnaires.
- Les cellules souches multipotentes susceptibles de donner différents types de cellules, mais spécifiques d'un lignage cellulaire donné, au sein d’un même organe ou tissu. C’est le cas des cellules souches hématopoïétiques (moëlle osseuse), qui produisent toutes les cellules sanguines et des cellules souches nerveuses, qui produisent les neurones, mais aussi les astrocytes, les oligodendrocytes et la microglie.
-Les cellules souches unipotentes qui ne peuvent donner qu'une seule sorte de cellule mais elles peuvent cependant, comme toute cellule souche, s'auto-renouveler, d'où l'importance de les distinguer des précurseurs).

Les cellules souches adultes
Contrairement aux cellules souches embryonnaires multipotentes, les cellules souches adultes sont présentes dans plusieurs tissus et sont, pour la plupart, déjà engagées dans un programme tissulaire spécifique, ce qui explique leur hétérogénéité.
1. elles ne sont pas considérées comme pluripotentes et sont généralement programmées pour un tissu donné ;
2. elles ne se multiplient pas à l’infini à l’état indifférencié.
3. elles sont très hétérogènes, compte tenu de la diversité des tissus de l’organisme auxquels elles appartiennent.
Même si certaines d’entre elles peuvent conduire à la formation ou à la régénération de tissus distincts (multipotence), elles ne sont pas comme leurs homologues embryonnaires, totipotentes. Chez l'adulte, ces cellules servent à réparer les tissus lésés, malades, ou simplement vieillissants.  
Certaines sont “multipotentes” et peuvent produire des cellules de morphologie et de fonction très différentes, groupées au sein d’un même organe ou tissu. C’est le cas des cellules souches hématopoïétiques, qui produisent toutes les cellules sanguines et des cellules souches nerveuses, qui produisent les neurones, mais aussi les astrocytes, les oligodendrocytes et la microglie.

Division cellulaire, symétrique, asymétrique des cellules souches
A chaque instant, des centaines de millions de cellules de notre organisme se divisent et donnent naissance à de nouvelles cellules qui remplacent les plus anciennes ou les défectueuses. Les cellules souches sont à la base de ce renouvellement permanent. Une division symétrique donnera en effet naissance à deux cellules souches identiques, tandis qu’une division asymétrique produira deux cellules différentes, l'une la cellule souche d'origine et l'autre différenciée. Malgré leur importance fondamentale pour le renouvellement des tissus, les mécanismes qui modulent la symétrie d’une division sont très peu connus et dépendent de leur environnement et du besoin. Les chercheurs ont mis en évidence que, lorsqu’une cellule souche se divise symétriquement, les brins d’origine et les brins copies de l’ADN de ses chromosomes se répartissent de façon aléatoire entre ses deux cellules filles. En revanche, lorsqu’une cellule souche se divise asymétriquement, les brins d'ADN d'origine ont tendance à s’accumuler dans l’une des cellules filles et les brins copies dans l’autre car les brins d’origine contiennent des modifications épigénétiques qui, lorqu'elles sont modifiées vont changer l’expression de certain gènes et détermineront les fonctions de la nouvelle cellule fille différentiée.

Les facteurs environnementaux et génétiques ne peuvent expliquer tous les risques de cancers, le hasard paraît aussi jouer un rôle majeur.
Etude parue dans la revue "sciences" 2 janvier 2015
"Bad lock", pas de chance, 2/3 des cancers seraient dus à ce facteur selon l'étude publiée par un mathématicien et un oncologue, Cristian Tomasetti et Bert Vogelstein
Le risque de cancer estimé à partir des différents tissus varie considérablement. Par exemple, le risque d'une personne d'avoir un cancer du poumon est 11 fois plus important que celui d'avoir une tumeur de cerveau et 8 fois plus qu'un cancer de l'estomac. Les chercheurs ont attribué ces différences dans les risques de cancer aux facteurs environnementaux, tels que le fait de fumer ou d'être exposé aux ultraviolets, mais aussi à des mutations héritables. Mais ni les facteurs environnementaux, ni les mutations génétiques héritées ne peuvent expliquer complètement la variabilité substantielle des cancers selon les tissus (organes malades). De plus, les nombres totaux de cellules qui composent aussi ces tissus ne peuvent expliquer ce risque de cancer variable.

Les chercheurs à Johns Hopkins ont maintenant trouvé un 3ème facteur pour expliquer ces différences : le nombre de divisions des cellules souches. En utilisant les données disponibles sur le nombre de cellules souches et leurs taux de division dans 31 tissus différents, Cristian Tomasetti, un mathématicien qui étudie l'oncologie à Johns Hopkins Baltimore Maryland et Bert Vogelstein, un généticien du cancer à Johns Hopkins ont trouvé qu'environ 65% des risques de cancers selon les différents types peuvent être expliqués par le nombre de divisions des cellules souches qu'un tissu subit dans sa vie. Le plus grand le nombre cumulatif de divisions de la cellule souche, le plus haut le taux du cancer dans ce tissu.

Leur formule est simple, ils ont dénombré le nombre de cellules d'un organe, déterminé le pourcentage qui correspond aux cellules souches présentes dans le tissu et combien de fois elles se divisaient. A chaque nouvelle division, il y a un risque de mutation génétique qui peut donner naissance à une cellule fille cancéreuse. Les tissus dans lesquels on dénombre le plus de divisions sont donc ceux qui sont les plus vulnérables aux cancers, ont supposé les chercheurs. Ils ont appliqué leur formule sur 31 organes et les faits semblent corroborer leur théorie. Elle permettrait ainsi d'expliquer pourquoi le cancer du colon (dans lequel 1 000 milliards de divisions se produisent au cours d'une vie humaine) est plus fréquent que le cancer du duodénum (dans lequel on aurait 10 milliards de divisions). Elle affirme aussi que les 2/3 des cancers sont le fruit de cette malchance, c'est-à-dire de mutations aléatoires.

Tom Hudson, président et directeur scientifique de l'Institut d'Ontario pour la Recherche du Cancer à Toronto, Canada qui n'a pas aussi été impliqué a convenu que la découverte était remarquable et il a admis que c'est plutôt difficile d'être en désaccord avec l'étude tant la corrélation est très forte.

Le tissu cellulaire colorectal a le plus grand nombre de divisions cellulaires des tissus analysés et est aussi le type du cancer le plus fréquemment observé. Par contraste, les tissus de l'os du pelvis, de la tête subissent un n ombre moins important de divisions de la cellule souche et ont parmi les taux du cancer observés les plus bas. L'idée que le nombre de divisions cellulaires et le nombre de mutations qu'elle peut générer n'est pas nouveau, car les cancers augmentent en effet avec l'âge, mais l'approche prise ici pour évaluer le niveau de corrélation est original. Vogelstein et Tomasetti ont raisonné que parce qu'il y a des différences minuscules dans les taux de la mutation selon les types de cellules humaines. Le nombre de divisions des cellules souches dans un organe donné au cours de la vie peut expliquer le risque du cancer. Les cellules les plus complètement différenciées, même celles qui ont accumulé des mutations, ne crée pas de tumeur à cause de leur durée de vie courte. Mais les cellules souches adultes qui ont plus longtemps vécues, et qui s'auto renouvellent un certain nombre de fois peuvent engendrer des populations clonales cellulaires cancéreuses dans un tissu. L'étude confirme que plusieurs cancers, tel que celui du poumon, ont une grande composante environnementale, et demandent de rester prudent pour ne pas faire croire aux gens qu'ils obtiendront un cancer peu importe ce qu'ils font si le hasard en décide autrement.

Vogelstein et Tomasetti vont continuer leur étude sur le sein et la prostate. Le cancer de la prostate n'a pas été inclus dans l'étude car il n'y a pas de données satisfaisantes sur la division des cellules cellule souche pour ce type du tissu et le cancer du sein est particulièrement complexe car le taux de division n'est pas linéaire avec le temps comme pour le colon par exemple ou d'autres tissus.

C. Tomasetti et B. Vogelstein : La variation du risque de cancer parmi les tissus peut être expliquée par le nombre de divisions de la cellule souche.
Magazine Science
Science
Vol. 347 no. 6217 pp. 78-81 
DOI: 10.1126/science.1260825

La critique de l'étude

L’étude publiée dans Science laisse en suspens d’autres interrogations comme celui des inégalités sociales, géographiques et économiques qui ont un impact sur la survenue des cancers. En suspens aussi les tumeurs de l’enfant. Le caractère inéluctable (événements stochastiques, aléatoires) de la transformation maligne de certains tissus de l’organisme porté par cet article ne rend pas compte de la diversité des différents types de cancers.
Une autre théorie explicative du cancer s’est développée ces dernières années en réaction au caractère trop réducteur de la théorie des mutations somatiques. Cette théorie pose pour principe que le cancer est maladie des tissus et que leur désorganisation sous l’influence d’agents cancérigènes (infections ou facteurs environnementaux) peut provoquer la multiplication désordonnée des cellules et l’accumulation des mutations. Mais, que l’on retienne l’une ou l’autre des théories, le hasard joue un rôle. Les facteurs environnementaux viennent augmenter la probabilité des mutations. La probabilité d'un fumeur de développer un cancer du poumon est 10 à 15 fois supérieure à celle d’un non-fumeur. Qu’il y ait une part de hasard (un fumeur peut ne jamais avoir de cancer du poumon) ne dispense donc aucunement d’agir sur les facteurs environnementaux ou comportementaux.

Le cancer, les chiffres
Le cancer est une des premières causes de mortalité dans le monde. En France, en 2015, le nombre de nouveaux cas est estimé à 380 000 et le nombre de décès à 150 000. Si, dans notre pays, la mortalité diminue tous cancers confondus, l'incidence augmente, incitant à davantage prendre en compte l'environnement.


Tableau des cancers et mortalité en France 2005
Source Wikipédia
Type de cancer................................Nombre... Mortalité

Tous les cancers 319 380 145 762
Prostate 62 245 9 202
Sein 49 814 11 201
Côlon-rectum 37 413 16 865
Poumons 30 651 26 624
Cavité buccale et pharynx 12 270 4 000
Lymphome Malin Non Hodgkinien 10 224 4 203
Vessie 9 679 4 482
Rein 7 949 3 684
Mélanome (peau) 7 401 1 440
Pancréas 7 218 7 787
Estomac 6 794 4 756
Thyroïde 6 672 403
Foie 6 433 7 390
Utérus (corps) 5 774 1 800
Œsophage 4 721 3 850
Myélome 4 516 2 789
Ovaire 4 375 3 180
Système nerveux 4 120 3 019
Larynx 3 735 1 406
Leucémie lymphoïde chronique 3 224 1 059
Leucémies aiguës 3 082 2 733
Col de l'utérus 3 068 1 067
Testicule 2 002 82
Maladie de Hodgkin 1 544 218
Plèvre 906 1 090


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