Les mathématiques soutiennent une nouvelle approche théorique en oncologie

Les approches mathématiques gagnent du terrain en oncologie moderne, offrant de nouvelles connaissances sur l’évolution du cancer et de nouvelles opportunités d’amélioration thérapeutique. Ainsi, les données obtenues à partir d’analyses mathématiques confirment bon nombre des découvertes histologiques et des résultats génomiques. La théorie des jeux, par exemple, aide à comprendre les interactions « sociales » qui se produisent entre les cellules cancéreuses. Cette nouvelle perspective permet à la communauté scientifique et clinique de comprendre les événements cachés qui régissent la maladie. En effet, considérer une tumeur comme une collectivité d’individus régis par des règles préalablement définies en écologie ouvre de nouvelles possibilités thérapeutiques pour les patients.

Une étude récente, réalisée par une équipe comprenant Annick Laruelle, de l’Université du Pays Basque (UPV/EHU), et Claudia Maninim, de l’Université de Turin en Italie, soutient l’hypothèse selon laquelle il serait opportun d’appliquer des mesures thérapeutiques stratégies visant à maintenir des niveaux élevés d’hétérogénéité cellulaire au sein de la tumeur afin de ralentir la progression du cancer et d’améliorer la survie.

Dans le cadre de la théorie des jeux, le jeu du faucon-colombe est un outil mathématique développé pour analyser la coopération et la compétition en biologie. Appliqué aux collectivités de cellules cancéreuses, il explique les comportements possibles des cellules tumorales lorsqu’elles sont en compétition pour une ressource externe. “C’est une théorie de la décision où le résultat ne dépend pas seulement de sa propre décision, mais aussi de la décision des autres acteurs”, explique le professeur Ikerbasque Annick Laruelle, experte en théorie des jeux au Département d’analyse économique de l’Université de Paris. le Pays Basque—. Dans le jeu, les cellules peuvent agir de manière agressive, comme un faucon, ou passivement, comme une colombe, pour acquérir une ressource.

Le professeur a utilisé ce jeu pour analyser les interactions cellulaires bilatérales dans un carcinome rénal à cellules claires très agressif dans deux scénarios différents : l’un de faible hétérogénéité tumorale, lorsque seuls deux types de cellules tumorales sont en compétition pour une ressource ; et un autre de forte hétérogénéité tumorale, lorsque ladite compétition se produit entre trois types de cellules tumorales. Le carcinome rénal à cellules claires est ainsi nommé parce que les cellules tumorales semblent claires, comme des bulles, au microscope. Pour l’étude, ils ont pris ce type de carcinome comme cas représentatif, car il s’agit d’un paradigme largement étudié d’hétérogénéité intratumorale (qui fait référence à la coexistence de différentes sous-populations de cellules dans la même tumeur).

Annick Laruelle. (Photo : Tere Ormazabal, Bureau de Communication, UPV/EHU)

Nouvelle approche théorique pour de nouvelles stratégies thérapeutiques

Laruelle et ses collègues ont ainsi montré comment certains fondements de l’hétérogénéité intratumorale, corroborés du point de vue de l’histopathologie et de la génomique, sont étayés par les mathématiques utilisant le jeu de la colombe.

Le groupe de chercheurs considère que « cette convergence de résultats issus de disciplines très différentes renforce le rôle clé de la recherche translationnelle dans la médecine moderne et donne à l’hétérogénéité intratumorale une place centrale dans l’approche de nouvelles stratégies thérapeutiques » et ils conjecturent que « l’hétérogénéité intratumorale se comporte de la même manière » des voies similaires dans de nombreuses autres tumeurs.

Cette question pourrait avoir des conséquences pratiques importantes dans le traitement clinique des tumeurs malignes. L’arrivée constante de nouvelles molécules enrichit les opportunités de traitement du cancer à l’ère de l’oncologie de précision. Cependant, les chercheurs affirment que « c’est une chose de découvrir une nouvelle molécule et une autre de trouver la meilleure stratégie pour l’utiliser. Jusqu’à présent, l’approche proposée repose sur l’administration de la dose maximale tolérable au patient. Cependant, cette stratégie force les cellules tumorales à développer une résistance le plus tôt possible, transformant ainsi la tumeur originale en un néoplasme à faible hétérogénéité intratumorale composé uniquement de cellules résistantes. Par conséquent, une thérapie visant spécifiquement à préserver une hétérogénéité intratumorale élevée peut avoir du sens selon cette approche théorique, car elle pourrait ralentir la croissance du cancer et ainsi obtenir des survies plus longues. Cette perspective suscite actuellement un intérêt croissant en oncologie.

L’étude s’intitule « Aperçus convergents sur l’hétérogénéité intratumorale ». Et cela a été publié dans la revue universitaire Trends in Cancer. L’institut Biocruces au Pays Basque, l’hôpital San Giovanni Bosco de Turin (Italie) et l’Université pontificale catholique de Rio de Janeiro au Brésil ont également participé à la recherche. (Source : UPV/EHU)