Quand les tumeurs détournent la circulation : un nouveau modèle pour l’angiogenèse
Phase cruciale du développement et de la propagation des tumeurs malignes, l’angiogenèse reste pourtant un phénomène mal compris. Alors que les précédents modèles mathématiques étaient basés sur des postulats controversés, une équipe de l’Institut Jean le Rond d’Alembert a proposé un tout premier modèle de l’angiogenèse tumorale qui inclut à la fois des paramètres chimiques et mécaniques. Ces travaux, qui pourraient renforcer les traitements individualisés, ont été publiés dans Scientific Reports.
Lorsqu’une tumeur atteint un diamètre critique d’environ deux millimètres, elle est bloquée par la pression et le manque d’oxygène et de nutriments. Elle émet alors des facteurs de croissance qui accèdent à l’endothélium, la couche interne des vaisseaux sanguins. Ces derniers fabriquent en réponse de nouveaux vaisseaux qui vont relier la tumeur au réseau sanguin : on parle d’angiogenèse. De là, la tumeur pourra non seulement reprendre sa croissance, mais également se métastaser.
La majorité des tumeurs malignes sont concernées par l’angiogenèse et les vaisseaux ainsi créés sont plus irréguliers et perméables que les vaisseaux sains, ce qui limite l’efficacité des chimiothérapies. Les mathématiciens se sont beaucoup penchés sur ce phénomène crucial de la lutte contre le cancer, ces structures très ramifiées rappellent en effet des modèles existants de dynamiques de population. Les chercheurs devaient cependant rectifier arbitrairement leurs modèles pour se rapprocher de la réalité.
L’équipe de l’Institut Jean le Rond d’Alembert (CNRS/UPMC), et de l’École polytechnique de Milan, a non seulement pris en compte l’influence mesurable des signaux biochimiques, mais aussi de critères mécaniques comme la pression des tissus sur la tumeur. Les résultats de leur modèle anticipent avec succès l’évolution de l’angiogenèse, qui se rapproche de la formation de cristaux de glace. Devenus prédictifs, de tels modèles pourraient permettre d’établir des stratégies thérapeutiques très ciblées pour chaque patient.
Simulations numériques de la croissance de l’endothélium des vaisseaux tumoraux dans le milieu extracellulaire. Cette croissance, et donc la morphologie du réseau vasculaire, varie en fonction de différents paramètres mécaniques et chimiques.
Références :
C. Giverso & P. Ciarletta
Tumour angiogenesis as a chemomechanical surface instability
Scientific Reports 6, 22610 (2016)
doi:10.1038/srep22610