Les biologistes de Queen’s étudient la génétique de la prolifération cellulaire et ce que cela peut nous dire sur la formation de tumeurs et les métastases.
On pourrait penser qu’un minuscule organisme transparent d’environ un millimètre de long aurait du mal à attirer l’attention de qui que ce soit. L’ascaris : Caenorhabditis elegans : (C. elegans :), cependant, est sous le feu des projecteurs de la recherche biologique depuis des décennies. Les scientifiques ont d’abord proposé le ver comme modèle pour étudier la biologie du développement et la neurobiologie dans les années 1960. En 1998, C. elegans : est devenu le premier animal à avoir son génome entièrement séquencé et même aujourd’hui, des centaines de laboratoires consacrent du temps et des ressources pour en savoir plus sur le ver et comment il peut nous aider à répondre à certaines des questions fondamentales de la biologie.
Comment une seule cellule devient-elle un organisme multicellulaire ? Quels sont les gènes qui contrôlent la division cellulaire et le mouvement cellulaire ? Ian Chin-Sang, biologiste du développement, a consacré sa carrière à poser ces questions et d’autres similaires. Dans son laboratoire du Queen’s Department of Biology, il combine des techniques de génétique, de biologie moléculaire, de biochimie et de vidéomicroscopie pour étudier C. elegans : et comprendre comment les animaux – y compris les humains – se développent.
C. elegans : et les humains partagent environ 40 % de la même composition génétique, ce qui signifie que 40 % des gènes humains sont homologues ou de structure similaire à l’ADN du ver. D’autre part, les ascaris sont des organismes beaucoup plus simples, avec seulement environ 1 000 cellules, et leurs corps transparents facilitent leur observation en détail, même au niveau d’une seule cellule.
Au cours des dernières années Dr. Chin-Sang et son équipe ont étudié : C. elegans : pour étudier les gènes du cancer – ceux qui peuvent favoriser la division cellulaire dans les tumeurs et les métastases. Ils ont également étudié les gènes suppresseurs de tumeurs qui empêchent les cellules de se multiplier. Les mutations et les prédispositions génétiques qui bloquent les gènes suppresseurs de tumeurs peuvent conduire au cancer.
“Nous étudions comment le ver se développe et appliquons ces connaissances pour comprendre ce qui ne va pas pendant la division cellulaire qui cause le cancer.” Chin-Sang explique. Nous nous intéressons également aux mécanismes sous-jacents à la façon dont les cellules tumorales envahissent les tissus environnants et se déplacent vers d’autres endroits, créant de nouvelles tumeurs. Si nous pouvons bloquer ce mécanisme, nous pouvons prévenir les métastases. »
Les vers ronds ne développent pas de cancer comme les humains. Mais ils ont des gènes suppresseurs de tumeurs et constituent un bon modèle pour comprendre ce qui se passe exactement lorsque ces gènes sont éliminés. Chez les vers, comme chez les humains, des mutations dans un gène suppresseur de tumeur peuvent entraîner une division et un mouvement cellulaires inappropriés, entraînant une mort prématurée.
Dr. L’équipe de Chin-Sang s’intéresse particulièrement au correspondant génétique du ver, le PTEN, un gène dont la perte est impliquée dans environ 70 % des cancers de la prostate et d’autres types de tumeurs. Bien que les humains et les ascaris aient des différences évidentes, ce qui se passe à l’intérieur des cellules de chaque organisme est comparable.
« Nous considérons la cellule comme une machine moléculaire qui doit fonctionner correctement. Que se passe-t-il si vous modifiez les composants de la machine ? C’est ce que nous modélisons au labo. Le fonctionnement de cette machine dans le ver est probablement le même que dans les cellules humaines », a déclaré le Dr. dit Chin-Sang.
Les scientifiques peuvent manipuler : C. elegans :‘gènes de toutes sortes de façons. En outre, les chercheurs peuvent utiliser le ver pour tester des médicaments candidats et voir s’ils sont efficaces pour ralentir la division cellulaire ou le mouvement cellulaire. Ces expériences peuvent éventuellement guider les scientifiques sur les substances à tester dans des modèles biologiques plus complexes, et éventuellement chez l’homme.
Programmes en cours :
En plus d’étudier la division cellulaire et ses liens avec le cancer, le Dr. L’équipe de Chin-Sang étudie la voie de signalisation de l’insuline cellulaire. Alors que l’insuline est surtout connue pour réguler la glycémie, une signalisation exacerbée de l’insuline peut entraîner le développement de tumeurs. Bien que: C. elegans : ne produisent pas d’insuline, ils ont des molécules analogues à l’insuline, et la machinerie moléculaire qui les régule est très similaire à la voie de signalisation de l’insuline que l’on trouve dans les cellules humaines. En outre, le ver possède des gènes qui peuvent bloquer une telle signalisation, fournissant des informations sur ce qui arrive aux humains.
“Cela pourrait être très important pour la conception de nouveaux médicaments”, a déclaré le Dr. dit Chin-Sang. Ce programme de recherche est financé par les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC).
Un autre programme en cours est financé par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et vise à clarifier comment les cellules embryonnaires changent de forme et se replient en formes tridimensionnelles. Ce processus s’appelle la “morphogenèse” et c’est un aspect important du développement car il est nécessaire pour donner aux organes et aux tissus leurs formes tridimensionnelles. L’équipe travaille à identifier et caractériser les gènes et les protéines qui régulent ce processus.
En tant que biologiste du développement, Dr. Chin-Sang s’efforce de répondre à des questions scientifiques fondamentales et n’est pas toujours certain, surtout dans les premières étapes d’un projet de recherche, des applications possibles des connaissances en cours de construction. Mais être ouvert à l’inattendu est payant – qui penserait qu’un petit ascaris pourrait nous en apprendre autant sur notre propre santé ?