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Dans un article d'opinion récemment publié dans iScience, les chercheurs du Technion Aseel Shomar, le professeur Omri Barak et le professeur Naama Brenner proposent une nouvelle explication, dans l'espoir qu'une meilleure compréhension conduise à l'amélioration des traitements. Les trois chercheurs suggèrent que les cellules cancéreuses sont capables d'apprendre et de s'adapter à des environnements évolutifs, en recherchant activement des solutions qui leur permettraient de survivre. Ils affirment que l'étude du cancer avec l'approche et les outils de la théorie de l'apprentissage fera progresser notre compréhension de ces phénomènes.

On pense généralement que la résistance aux médicaments et la capacité à former des métastases apparaissent dans les cellules cancéreuses sous forme de mutations aléatoires. Comme une telle mutation est avantageuse pour les cellules cancéreuses, leur permettant de survivre dans un environnement qui tente de les combattre, ces mutations deviennent dominantes. Cependant, les preuves de plus en plus nombreuses fournies par des groupes de recherche du monde entier ne semblent pas correspondre à cette hypothèse, et les plans de traitement fondés sur celle-ci n'ont pas permis d'augmenter de manière significative l'espérance de vie des patients. Aujourd'hui, Aseel Shomar, le professeur Barak et le professeur Brenner proposent une nouvelle hypothèse à partir des données disponibles : les cellules cancéreuses apprennent et s'adaptent à leur environnement, ce qui leur permet de développer des résistances aux médicaments et de se conformer aux nouveaux environnements des sites de métastases.

Une cellule n'a pas de cerveau, alors comment apprend-elle ? Le professeur Brenner explique que, lorsqu'elle ressent un stress, la cellule cherche à le réduire. Elle se lance dans un processus d'essais et d'erreurs au sein du réseau de régulation des gènes, modifiant la façon dont les gènes existants sont exprimés. Une interaction qui réduit le stress est renforcée. Malgré cela, compte tenu du nombre de configurations possibles que la cellule peut essayer, il peut sembler peu probable que le processus fonctionne. Cependant, en utilisant des simulations informatiques basées sur la théorie de l'apprentissage, le groupe a montré que les cellules pouvaient en fait apprendre et s'adapter de cette manière. Le spectre de solutions à disposition de la cellule pour résoudre le problème auquel elle se confronte explique en partie cela. Un autre élément d'explication est la façon dont le réseau de régulation des gènes est structuré, avec des "centres" de régulation qui en contrôlent certaines parties.

Les cellules cancéreuses ne sont pas uniques dans leur capacité d'apprentissage. Des études antérieures menées par le professeur Brenner, le professeur Erez Braun et d'autres ont montré que les cellules de levure peuvent s'adapter à de nouveaux environnements et développer des capacités qu'elles ne possédaient pas au départ. Peu d'autres laboratoires dans le monde ont démontré cet effet dans des organismes simples. La théorie de l'apprentissage fournit le cadre et les outils mathématiques nécessaires à l'étude de ces phénomènes. Le laboratoire de recherche en biologie de réseau du Technion a pour objectif d'explorer la manière dont divers systèmes biologiques s'adaptent - un processus qui n'est pas entièrement compris. Les chercheurs du laboratoire, issus de diverses facultés, dont la physique, le génie électrique et informatique, le génie chimique et la médecine, s'efforcent de relier les modèles théoriques en évolution à des systèmes biologiques complexes et dynamiques.

Il existe peut-être une clé aux problèmes que le cancer continue de poser. Bien que la capacité d'apprentissage soit présente dans les cellules, quelque chose la retient en règle générale. En fait, les mêmes mutations qui favorisent le cancer dans notre corps peuvent être transportées par des cellules encore saines. Même des cellules provenant de tumeurs actives, transportées dans des tissus sains, ont été "guéries" dans certaines expériences, revenant à leur état non cancéreux.

"Il existe une interaction entre la cellule individuelle et le tissu", explique le professeur Brenner. "La cellule a la capacité d'explorer, mais le tissu impose l'ordre et la stabilité. Nous proposons que l'utilisation de l'approche et des méthodes de la théorie de l'apprentissage permette d'étudier cette interaction de manière plus approfondie. Le cancer pourrait peut-être être traité en renforçant la capacité du tissu à calmer et à contrôler la cellule précancéreuse." Une meilleure compréhension du système, telle que celle fournie par les trois chercheurs, est une étape cruciale vers le développement de traitements plus efficaces.

La plupart des études scientifiques apportent quelques données à un cadre existant. Cette étude fait partie d'une catégorie rare d'études qui réexaminent les données existantes et proposent un nouveau cadre, offrant des réponses à des questions qui étaient jusqu'alors restées sans réponse, et ouvrant de nouvelles voies d'exploration.

L'étude a été menée par le doctorant Aseel Shomar, sous la supervision conjointe des Profs. Omri Barak et Naama Brenner. Elle a été soutenue par la Fondation israélienne pour la science (ISF) et le programme de bourses Adams de l'Académie israélienne des sciences et des humanités.

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