A4 - Approche biologie de l’évolution [Frédéric Thomas]

[Musique] bonjour à tous Je me présente je m'appelle Frédéric Thomas je suis directeur de recherche au CNRS à Montpellier et je travaille sur l'application des sciences de l'écologie et de l'évolution au problème de santé donc en particulier le cancer et les maladies infectieuses et donc aujourd'hui je vais vous parler essentiellement du cancer donc cette exposition est cancer un titre qui peut peut-être sembler surprenant pour vous puisque quels peuvent être les liens entre les sciences de l'écologie de l'évolution la façon dont les espèces évoluent par sélection naturelle depuis des millions d'années et puis le cancer et

en fait je commencerai cette présentation en rappelant une citation célèbre que vous avez peut-être déjà entendue celle du biologiste dobbes en ski selon lequel et bien rien n'a de sens en biologie si ce n'est à la lumière de l'évolution et comme on va le voir dans cette présentation le cancer n'est absolument pas une exception c'est même un pur problème de biologie évolutive depuis son origine même dans l'histoire de la vie jusqu'à son développement en temps réel chez une personne qui est malade alors figurez-vous que les premiers papiers qui présentent le cancer comme un problème de

biologie évolutive remonte au milieu des années 70 avec un papier dans la prestigieuse revue britannique Nature et un dans Science mais paradoxalement et bien ça fait seulement quelques années que l'on réalise pleinement à quel point l'adoption d'une vision évolutive ou évolutionniste du cancer permet de considérablement améliorer notre compréhension de la croissance des tumeurs de mieux prévenir le cancer et également comme nous le verrons d'améliorer les thérapies et ce lien fort avec les sciences de l'évolution vient du fait que rien que par sélection naturelle à l'intérieur de la tumeur et à l'intérieur de l'organisme et bien

on peut expliquer pourquoi le cancer va au cours du temps devenir de plus en plus agressif et invasif pourquoi la sélection naturelle va favoriser les variants qui font pousser des vaisseaux qui apportent oxygène et nutriments à la tumeur ceux qui ne sont pas reconnus par le système immunitaire les autres sont tués ceux qui sont capables d'installer des foyers cancéreux secondaires les fameuses métastases et puis l'exemple plus emblématique en tout cas problématique et bien c'est la sélection de résistance à nos thérapies donc un processus que l'on peut représenter comme ceci alors ça c'est la vision du

passé on a une tumeur qui grossit les oncologues la détecte on décide de la traiter avec des thérapies qui sont efficaces qui sont capables de tuer l'immense majorité des cellules cancéreuses et puis quelques mois ou années plus tard on peut avoir une rechute mais ce même processus est beaucoup plus clair si on y met justement un regard évolutionniste où là on s'aperçoit que dans la tume originèse on a une véritable machine à produire de la diversité et ensuite nos thérapies vont bien souvent venir trier à l'intérieur de la tumeur les variants résistants représentés ici en

rouge et vous l'aurez compris si on n'a pas d'autre thérapies pour tuer les cellules rouges aussi et bien on va décéder du cancer et c'est la principale raison pour laquelle nous mourrons à l'heure actuelle du cancer c'est parce que nos thérapies qu'il faut bien sûr appliquer bien souvent amène à la sélection de résistance aux thérapies et c'est donc l'impasse mais au final quel est l'origine du cancer alors le cancer est connu dans toutes les classes de vertébrés et ça ne date pas d'hier on trouve par exemple des traces de cancer chez les dinosaures du Jurassique

le cancer est également connu chez des invertébrés tels que des bivals des insectes ou même des cnidaires des hydres et d'une façon générale pour les biologistes de l'évolution et bien c'est une pathologie qui est apparue à la fin du Précambrien il y a environ un milliard d’années lorsque la vie est passée du stade unicellulaire à multicellulaire donc l'évolution de la multi-cellularité a nécessité la mise en place de mécanismes de cohésion sociale des cellules on peut réellement dire que les cellules dans un organisme multicellulaire comme vous et moi sont socialement responsables et se divise que si

elle reçoivent un ordre extérieur et collectif pour le faire lorsqu'elles sont dangereuses ou inutiles elles se supprime par rapport aux choses etc et en fait toutes ces adaptations se sont faites pendant donc des milliers d'années même des millions d'années et ont conduit à cette fantastique diversification que l'on connaît aujourd'hui avec les organismes multicellulaires alors le problème de ces fantastiques adaptations c'est qu'elles constituent également de terribles talons d'Achille dans nos génomes puisque lorsqu'elles ne fonctionnent plus quel qu'en soit la raison c'est un petit peu comme les freins dans une voiture et bien quand il fonctionne plus

et bien on a exactement l'accident que l'on voulait éviter en inventant les freins et donc là c'est dans l'occurrence c'est un retour à cette unicellularité fonctionnelle dans le corps et c'est avant tout cela la définition du cancer donc de l'unicellularité à la multicellularité sur les temps évolutifs et un retour à l'UNICE cellularité fonctionnelle en temps réel et lorsque ce processus s'enclenche et bien c'est un processus de biologie évolutive qui va s'enclencher pendant quelques mois mois ou années et pire encore la sélection naturelle va favoriser les cellules cancéreuses qui développent d'autres adaptations pour exceller dans l'art

de la malignité alors les biologistes de l'évolution sont également intéressées par les cancers transmissibles alors je ne parle pas des cancers qui ont une origine infectieuse vous en connaissez certainement avec par exemple les papillomavirus responsables d'un grand nombre de cancers du col de l'utérus la bactérie Helicobacter pylori responsable d'un certain nombre de cancers donc de l'estomac ou encore les hépatites BC responsables d'un grand nombre de cancers du foie donc on est bien d'accord dans ces situations là ce qui est transmissible ce qui est contagieux ce n'est pas le cancer c'est pas les cellules cancéreuses c'est

le microbe qui induit le cancer mais il existe quelques rares situations ou cette fois c'est le cancer directement qui est transmissible c'est-à-dire que l'agent infectieux ce sont les cellules cancéreuses alors il existe peu d'exemples mais ils sont spectaculaires l'un concerne les diabres de Tasmanie donc des marsupiaux qui vivent dans le sud de l'Australie donc des animaux qui sont extrêmement agressifs pour faire simple il se mordent tout le temps pour les territoires pour la nourriture pour les partenaires sexuels et à la de ces morsures et bien ils vont se transférer des cellules cancéreuses qui vont littéralement

pousser d'un individu à l'autre alors j'ai la chance de diriger un laboratoire en Australie où je vais donc régulièrement capturer ces animaux pour les suivre donc je vous le plaisir de vous montrer une petite vidéo pour vous montrer à quoi ça ressemble et donc ce cet animal comme je viens de vous dire est victime donc d'un cancer transmissible qui est apparu il y a 27 ans donc là on a des tumeurs qui deviennent énormes comme ça en seulement si ça neuf mois elles sont mortelles et ce cancer en fait du fait qu'il soit transmissible et

mortel et bien a été capable d'éradiquer près de 85% de la population de diables de Tasmanie qui est aujourd'hui un animal donc menacé d'extinction donc du fait d'un cancer transmissible un autre exemple concerne un cancer sexuellement transmis chez les chiens cette fois les scientifiques estiment que les cellules tumorales transmissibles sont apparues il y a 6 à 10 000 ans et si ce si vous intéresse il y a les articles fascinants qui sont sortis récemment dans illife Nature où science par l'équipe de Elizabeth meurt Simpson et plus récemment est apparu un exemple de leucémie transmissible chez

des bivales des découvert au début en Amérique du Nord mais on connaît aujourd'hui au Japon et même en France et ce qui est fascinant avec ce cancer transmissible c'est que les cellules cancéreuses sont capables de survivre dans l'eau de mer exactement comme les stades infectants d'un parasite et autres faits incroyables elles sont capables de passer la barrière des espèces et d'infecter 6 à 8 autres espèces de bivalve donc si ceci vous intéresse vous invite à lire des articles fascinants publiés par mon laboratoire international dans des journaux comme Claus bail logis ou science très récemment les

biologistes de l'évolution sont également intéressées par la vulnérabilité différentielle des espèces au cancer c'est bien connu tous les animaux ne sont pas identiques par rapport au risque de développer cette maladie et l'ensemble de cette recherche s'articule autour de ce que l'on appelle le paradoxe de Peto alors la logique est assez simple elle stipule que si les cancers sont avant tout dues à une seule cellule qui déraille dans l'organisme d'un multicellulaire et bien les animaux de grande taille est longé vif comme les les éléphants ou les baleines devraient être bourrés de cancer par rapport aux animaux

de petite taille qui ne vivent pas tellement longtemps alors si on regarde au niveau intras spécifique à l'intérieur des espèces cette prédiction semble se vérifier les grands chiens par exemple ont statistiquement plus de cancers que les petits chiens même chez les humains certains travaux suggèrent qu'il existe des corrélations positives entre certains cancers et la statue mais si on regarde cette fois au niveau inter-spécifique quand on compare les espèces et bien cette relation ne semble plus tenir c'est à dire que les animaux de grande taille qui vivent longtemps ne semble pas avoir plus de cancers que

les animaux de petite taille si on compare par exemple les humains et les souris et bien on a 1000 fois plus de cellules que les souris on vit beaucoup plus longtemps 30 fois plus longtemps et pourtant les statistiques de cancer ne sont pas si différente que ceci et l'explication à ce paradoxe et bien c'est là encore l'évolution qui propose que les espèces de grande taille et longévivent sont nécessairement des espèces qui par sélection naturelle ont été capables de mettre en place dans leur génome dans leur fonctionnement dans leur physiologie des mécanismes puissants pour gérer les

problèmes cancéreux donc soit il les évite soit ils éradiquent mieux les cellules cancéreuses soit ils tolèrent mieux les tumeurs et donc ça veut dire que c'est intéressant pour nous biologiste d'aller rechercher quelles sont ses secrets qui ont été retenus par la sélection naturelle pour gérer les problèmes cancéreux puisqu'ils pourraient être à l'origine donc de nouvelles thérapies donc c'est quelque chose que nous avons voulu retester donc dans un article que nous avons publié en janvier dernier dans la revue netcher où nous avons considéré 191 espèces de mammifères donc dans la faune sauvage captive donc au zoo

avec donc des milliers donc d'individus et après avoir corrigé par différents effets confondants et bien nous avons effectivement confirmé qu'il n'existe pas de relation signification entre la durée de vie la taille et le risque de cancer ça sous-entend donc que les espèces de grande taille et longévivent ont bel et bien des secrets pour mieux gérer les problèmes cancéreux donc évidemment ça invite les chercheurs à essayer de mieux comprendre quelles sont ces solutions alors plusieurs travaux ont été réalisés ces dernières années sur des animaux emblématiques comme le râteau de glabre les placozoaires les éléphants ou encore

les baleines je vous invite à découvrir tout ceci dans dans la littérature qui est sorti récemment ces dernières années donc un dernier point qui fascine les biologistes de l'évolution de l'évolution c'est de mettre en place des nouvelles thérapies grâce à la biologie évolutive et donc la réponse c'est oui effectivement on peut améliorer les thérapies alors il y a plusieurs pistes je vais en présenter une qui est particulièrement aboutie donc je commencerai par rappeler la principale raison pour laquelle nous mourrons du cancer c'est que nos thérapies bien souvent vont venir sélectionner dans une tumeur les variants

résistants et puis quand on a que de la résistance par la suite et bien ça devient très compliqué pour éradiquer la maladie c'est finalement pas si étonnant que ça parce que l'homme est un expert dans son art de vouloir tuer tous ses ennemis avec des ici dans tout genre pesticides rendanticides herbicide et j'en passe et bien souvent on le sait et bien la conséquence de cette stratégie martiale et bien c'est la sélection de variants résistants et donc les chimiothérapies fortes telles qu'on les appliquait rien d'autre qu'un exemple de plus dans une longue liste de stratégie

martiale qui oublie que la sélection naturelle à l'évolution sont certainement une des forces les plus puissantes du vivant alors il existe bien sûr des solutions pour contourner ceci c'est une mauvaise nouvelle à la base que le cancer évolue puisque c'est la raison pour laquelle il va contourner nos défenses naturelles puis nos défenses artificielles jusqu'à la dernière c'est la raison pour laquelle on meurt du cancer mais pour les biologistes de l'évolution c'est pas nécessairement une mauvaise nouvelle parce que si le cancer évolue ça veut dire qu'on peut aussi apprendre à guider sa trajectoire pour l'amener là

où ça impacte sera par exemple minimal sur la qualité de la de la vie du patient et la bonne nouvelle dans cette perspective c'est que les cellules cancéreuses comme toute entité vivante sont gérés par la sélection naturelle qui ne fait qu'optimiser une situation par rapport à l'étape d'avant mais sans agenda sans objectif à long terme ce n'est pas l'objectif du cancer de vous tuer c'est simplement la conséquence idiote de son processus d'optimisation permanente alors que évidemment nous on peut mettre en place des stratégies beaucoup plus complexes pour essayer d'avoir une longueur d'avance sur les cellules

cancéreuses alors l'heure actuelle une bonne thérapie contre le cancer c'est souvent une thérapie qui tue maximum de cellules cancéreuses sans tuer le patient et on regarde un petit peu après si quel est l'effet sur sur la durée de vie et en fait c'est pas toujours la même chose et la meilleure des démonstrations a été apportée par le professeur gattenbi donc qui est cancérologue évolutionniste et mathématicien basé au cancer mofid center en Floride et donc il a mis au point la thérapie adaptative et il traite aujourd'hui ses patients atteints du cancer de la prostate alors globalement

quel est le principe de cette thérapie imaginez que vous ayez une tumeur avec donc des variants susceptibles en vert et des variants résistants en noir si vous êtes dans cette situation là et que vous appliquez la dose maximale tolérée vous allez tuer toutes les cellules sensibles et les cellules résistantes vont en fait gagner deux fois d'abord parce qu'elles ne sont pas tués et ensuite parce qu'elles n'ont pas de compétiteurs et c'est donc évidemment le scénario cauchemardesque qu'il faut à tout prix éviter donc au lieu d'utiliser des fortes quantités de chimiothérapie professeur gatinebe va utiliser des

quantités beaucoup plus faibles en fonction de la croissance de la tumeur si la tumeur grossit il va venir traiter avec des petites quantités de manière à tuer une petite proportion des cellules sensibles pour maintenir la compétition entre les cellules sensibles et les résistantes dans la tumeur car il y a un coût à la résistance et donc avec cette thérapie là et bien on peut en théorie maintenir stable la taille des tumeurs ou des métastases alors évidemment c'est pas la première stratégie que l'on va envisager lorsque l'on peut éradiquer un cancer qui n'a pas commencé à

diffuser dans l'organisme avec par exemple de la chirurgie une chimiothérapie adjuvante ou des rayons etc là on parle de cancer qui n'est plus possible éliminer donc en fait on est obligé de vivre avec et donc l'idée c'est de différer l'apparition de la résistance voilà donc la thérapie adaptative a été mise au point tout d'abord sur à partir de modèles mathématiques testés sur des souris aujourd'hui elle fonctionne très bien sur des patients donc atteints de cancer de la prostate résistant metastatique et résistant à castration et donc en fait des des patients qui auraient dû mourir en

6 à 8 mois sont toujours vivants au bout de trois ans à l'heure actuelle voilà donc beaucoup d'espoir sur cette thérapie il existe plein d'autres pistes inspirées des sciences de l'évolution pour mettre au point donc des nouvelles thérapies contre le cancer voilà donc je dirais presque 50 ans après que le président Nixon est déclaré la guerre au cancer il y a eu des progrès absolument fantastiques grâce à aux travaux admirables donc des oncologues donc vraiment bravo malheureusement comme vous le savez aussi on continue massivement de mourir du cancer le problème est absolument pas réglé il

va même s'amplifier du fait de notre mode de vie dans les années qui viennent et si c'est aussi compliqué à gérer c'est parce que on a un ennemi qui a un comportement darwinien et donc plus que jamais il est important d'avoir des équipes interdisciplinaires avec si possible des biologistes de l'évolution puisque c'est un problème de biologie évolutive donc les biologistes de l'évolution n'ont pas la prétention d'arriver qu'une solution clé en main au cancer personne ne l'a en tout cas à l'heure actuelle avec les cancers métastatique simplement c'est un peu comme si on regardait la même

forêt que les oncologues mais avec un angle différent ce qui permet de voir de nouveaux arbres et donc en travaillant ensemble donc d'améliorer notre compréhension de cette maladie pour mieux tenter de l'éradiquer et en tout cas réduire la souffrance humaine qui est associée voilà donc si ce que je vous ai raconté vous a intéressé je vous invite à lire un ouvrage que l'on a édité écologie évolution of kenzer avec les meilleurs spécialistes au monde concernant donc le l'approche biologique évolutive et Cancer et puis j'ai également écrit ce livre l'abominable secret du cancer qui vous présente

donc tout ce que je vous ai raconté ici m'avait que beaucoup plus de détails et beaucoup plus de thèmes sur le cancer son origine pourquoi certaines espèces en ont plein d'autres pas pourquoi c'est si difficile que ça soigner etc voilà merci beaucoup pour votre attention [Musique]