L’ADN endommagé peut s’échapper d’une cellule humaine et s’infiltrer dans une autre.
Comme les prisonniers sortant de prison, cet ADN voyage via des structures tubulaires entre les cellules voisines, rapportent des scientifiques le 19 mai dans Cellule. Une fois arrivé à son nouvel emplacement, l’ADN douteux peut commencer à réagir, transférant potentiellement des problèmes entre les cellules.
« Il s'agit d'une découverte importante et passionnante », déclare Paul Mischel, biologiste du cancer de l'Université de Stanford. La nouvelle étude, qui montre qu'une cellule humaine peut en influencer une autre en transmettant directement l'ADN, soulève toutes sortes de questions sur le rôle que ce phénomène peut jouer dans le cancer.
Si les tumeurs utilisent cette astuce de transfert d'ADN, des mutations nocives pourraient potentiellement se propager des cellules cancéreuses aux cellules saines, explique Peter Ly, biologiste des cellules cancéreuses du Children's Medical Center Research Institute de l'UT Southwestern à Dallas. Comment – ou si – ces fragments d'ADN errants pourraient contribuer à la maladie est « un domaine que nous explorons activement », explique Ly.
Son équipe a observé pour la première fois l’ADN voyageur après avoir mélangé deux types de cellules en laboratoire. Lorsque les chercheurs ont déclenché des dommages au génome, l’ensemble complet des instructions génétiques d’une cellule, ils ont remarqué que des fragments d’ADN semblaient se déplacer entre les cellules.
L’ADN humain reste généralement protégé dans le noyau et ne se déplace pas de cellule en cellule. En regardant au microscope, l'équipe de Ly a vu des cellules vivantes reliées par des fils vaporeux, comme des brins de sucre filé. Les scientifiques connaissent ces fils, appelés nanotubes à effet tunnel, depuis des décennies. Ce sont comme des autoroutes pour le transport de marchandises entre les cellules. Les cellules cancéreuses peuvent utiliser des nanotubes pour voler les mitochondries, les centrales énergétiques de la cellule, à leurs voisins, et même envoyer leurs propres mitochondries pour « laver le cerveau » des cellules saines.
Mais jusqu’à présent, personne n’avait vu d’ADN voyager le long de ces autoroutes intercellulaires. Et l’équipe de Ly a découvert que l’ADN voyageur n’était pas seulement un jet génomique inutile. Cela pourrait fournir des caractéristiques fonctionnelles. Dans une expérience, les chercheurs ont montré qu’un gène de résistance aux antibiotiques introduit dans le chromosome Y des cellules mâles pouvait être transféré aux cellules femelles voisines.
La clé du lancement du voyage a été l’introduction d’erreurs ou de dommages dans le génome – une caractéristique courante du cancer. À l’intérieur d’une cellule tumorale, les chromosomes peuvent être réorganisés et les gènes peuvent être mal dupliqués ou contenir d’autres mutations. Il est possible que de telles erreurs amènent les cellules tumorales à envoyer des fragments génomiques criminels aux cellules environnantes, explique le médecin-scientifique Christoph Gerdes, qui fait des recherches sur le cancer au Princess Margaret Cancer Centre à Toronto. Cela pourrait poser problème pour plusieurs raisons. Les fragments qui permettent au cancer de résister à la chimiothérapie, par exemple, pourraient se propager entre les cellules, rendant la maladie plus difficile à traiter. Il est trop tôt pour dire si cela se produira, dit Gerdes, mais le travail de Ly « ouvre de nouvelles possibilités ».
Des recherches antérieures suggéraient que les cellules humaines pourraient échanger de l'ADN via de minuscules bulles qui passent entre les cellules. Et les travaux de Gerdes et du généticien Buket Basmanav suggèrent que des fragments d'ADN pourraient être transférés d'une manière ou d'une autre si les cellules étaient en contact étroit. Le nouveau travail de l'équipe de Ly rassemble « quelques pièces du puzzle », d'une manière élégante et convaincante, explique Basmanav, de l'Université de Bonn en Allemagne. Cela fournit des preuves solides que le transfert d’ADN se produit via des nanotubes, dit-elle.
Ly et ses collègues ont une longue liste de questions auxquelles ils cherchent désormais à répondre. À quelle fréquence ce type de transfert d’ADN se produit-il ? Les chercheurs peuvent-ils détecter des événements de transfert dans différents types de tumeurs ? Les fragments d’ADN font-ils du stop le long des routes de chargement établies entre les cellules ou déclenchent-ils la formation de nouvelles ? « Nous avons encore beaucoup de travail à faire pour comprendre tout cela », explique Ly.
