Les tumeurs cérébrales formeraient des synapses avec des neurones sains

Selon une étude publiée dans Nature, des chercheurs de Stanford University School of Medicine auraient découvert pour la première fois que des cancers du cerveau graves s'intégraient au câblage du cerveau.

Selon les chercheurs, les tumeurs, appelées gliomes de haut grade, forment des synapses qui détournent les signaux électriques des cellules nerveuses saines pour favoriser leur propre croissance. Ces derniers soulignent que des expériences ont démontré que l'interruption de ces signaux avec un médicament antiépileptique existant réduisait considérablement la croissance des cancers des tumeurs humaines chez la souris, fournissant ainsi la première preuve d'un nouveau moyen possible de traiter les gliomes.

Selon les chercheurs, l'un des aspects les plus meurtriers des gliomes de haut grade est que les cellules cancéreuses envahissent de manière diffuse les tissus cérébraux normaux, de sorte que la tumeur et les tissus cérébraux sains sont soudés

Les chercheurs ont découvert que les gliomes de haut niveau forment des synapses avec des neurones sains qui transmettent des signaux électriques au tissu cancéreux. Les tumeurs contiennent également des connexions électriques cellule à cellule, appelées jonctions intermédiaires. Ensemble, les deux types de connexions permettent aux signaux électriques provenant de cellules nerveuses saines d'être conduits et amplifiés dans les tumeurs.

Les chercheurs mentionnent que les gliomes de haut grade comprennent le glioblastome, une tumeur cérébrale observée chez l’adulte et dont le taux de survie à cinq ans est de 5%;, le gliome pontin intrinsèque diffus, une tumeur cérébrale pédiatrique avec un taux de survie à cinq ans inférieur à 1% et d'autres diagnostics tels que le glioblastome pédiatrique et les gliomes médians diffus se produisant dans la moelle épinière et le thalamus. Les chercheurs soulignent avoir précédemment découvert que les gliomes de haut grade utilisent une activité cérébrale normale pour stimuler leur croissance.

Afin de savoir comment cela fonctionnait, les chercheurs ont d'abord analysé l'expression des gènes de milliers de cellules cancéreuses individuelles biopsiées par des patients récemment diagnostiqués. Les cellules cancéreuses ont fortement augmenté l'expression des gènes impliqués dans la formation des synapses.

Les chercheurs ont ensuite utilisé la microscopie électronique, une technique pouvant révéler de minuscules détails de l'anatomie cellulaire, pour montrer que des structures ressemblant à des synapses existent entre les neurones et les cellules de gliome. Afin de confirmer que ces synapses relient effectivement des neurones sains et des cellules de gliome malin, les chercheurs ont observé des souris avec des cellules de gliomes humains implantés dans leur cerveau. Après l’établissement des tumeurs du gliome, les chercheurs ont utilisé des anticorps se liant à des marqueurs fluorescents exprimés par les cellules cancéreuses pour confirmer que les synapses entrent dans les cellules malignes.


En utilisant du tissu cérébral de souris atteintes de gliomes humains, les chercheurs ont mesuré la transmission de signaux électriques dans et à travers les tumeurs. Ils ont enregistré deux types de signaux électriques, soit des signaux brefs d'une durée de quatre à cinq millisecondes, qui sont transmis via une jonction synaptique d'un neurone sain à une cellule cancéreuse au moyen de molécules de neurotransmetteur et des signaux électriques soutenus pendant une à deux secondes reflétant le courant électrique propagé par un flux d'ions potassium à travers les membranes des cellules tumorales. Les courants de potassium sont causés par les signaux des neurones et sont amplifiés par des jonctions lacunaires qui connectent les cellules cancéreuses dans un réseau couplé électriquement.

Les chercheurs ont également mené des expériences utilisant un colorant pour visualiser les cellules connectées à une jonction. Ils ont utilisé des médicaments capables de bloquer les jonctions pour confirmer que ce type de jonction existait entre les cellules tumorales et assurait la médiation de leur couplage électrique. D'autres expériences mesurant les changements dans les niveaux de calcium ont confirmé que les cellules tumorales sont couplées électriquement via des jonctions intermédiaires.

Les chercheurs ont découvert qu'environ 5 à 10% des cellules de gliome recevaient des signaux synaptiques et environ 40% présentaient des courants de potassium prolongés amplifiés par des interconnexions de jonctions lacunaires, de sorte que la moitié des cellules tumorales réagissent de manière électrique aux signaux de neurones sains.

Chez les humains dont l'activité électrique dans le cerveau était mesurée avant la chirurgie pour enlever les glioblastomes et chez les souris atteintes de gliomes humains, les chercheurs ont observé une hyper-excitabilité des neurones en bonne santé à proximité des tumeurs. Selon ces derniers, cette découverte pourrait expliquer en partie pourquoi les patients sont atteints de gliome humain. sujettes aux crises.

En utilisant des techniques optogénétiques, qui reposaient sur la lumière laser pour activer les cellules cancéreuses chez des souris implantées avec un gliome humain, les chercheurs ont découvert que l'augmentation du nombre de signaux électriques dans les tumeurs entraînait une croissance accrue de la tumeur. La prolifération des tumeurs était en grande partie empêchée lorsque les cellules de gliome exprimaient un gène qui bloquait la transmission des signaux électriques.