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8 mai 2015 5 08 /05 /mai /2015 15:42

Virus et cancer Pr Luc Montagnier


Une seule cellule, si elle est transformée par un agent cancérigène, peut vaincre toutes les défenses de l'organisme, soit d'emblée, soit après une évolution secondaire, et s'y multiplier. C'est un cancer. Parmi tous les agents cancérigènes connus ou soupçonnés produits chimiques, radiations, les virus ont suscité depuis dix ans d'importants travaux et une littérature abondante. Les chercheurs étudiant la relation virus-cancer chez l'animal se sont progressivement tournés vers l'homme. De grands espoirs sont nés. Sur quelles bases scientifiques reposent-ils ?


I. Virus infectieux et virus cancérigènes.


Les premiers virus provoquant des cancers chez les animaux ont été isolés il y a une cinquantaine d'années. Mais leur étude n'a progressé de façon notable que depuis dix ans environ. Ces progrès sont dus à l'application de nouvelles méthodes et de concepts élaborés dans les domaines de la virologie et de la biologie moléculaire. La culture des cellules en dehors des organismes, en particulier, a permis d'étudier des systèmes simplifiés, donc plus facilement contrôlables, et de ramener la durée de l'expérimentation de plusieurs mois in vivo à quelques jours in vitro . Dans ce dernier cas, l'effet observé n'est pas exactement une cancérisation, mais une transformation. Le cancer est en effet une maladie à l'échelle de l'organisme. Il a pour origine une ou plusieurs modifications héréditaires transformations de certaines cellules, telles que leur multiplication n'obéit plus aux mécanismes normaux opérant dans les tissus sains. A partir d'un certain degré de transformation pouvant être atteint d'emblée ou à la suite d'une évolution secondaire, ces cellules sont capables d'échapper à toutes les barrières de protection dont l'organisme est doté, précisément pour éliminer ou contenir la multiplication des cellules non intégrées : barrières locales formées par les tissus environnants ; barrières à distance contrôles hormonaux, et défense immunitaire par laquelle toute cellule devenant « étrangère » est détruite par les cellules spécialisées dans la production d'anticorps.
Dans les cultures de cellules, où ces barrières n'existent pas, les virus d'une façon plus reproductible que d'autres agents cancérigènes entraînent soit, une première transformation, soit le passage d'un degré de transformation à un autre fig. 7. L'étude des virus cancérigènes des animaux présente un double intérêt : elle fournit un modèle où l'on peut étudier à l'échelle moléculaire les mécanismes de cancérisation, et elle permet de se placer dans les conditions les plus favorables pour détecter des virus analogues dans les cancers humains.
Les virus sont des parasites obligatoires des cellules : leur multiplication ne peut en effet se faire qu'à l'intérieur de ces dernières. Beaucoup d'entre eux sont à l'origine de maladies infectieuses, telles la poliomyélite, la grippe, la variole, etc. Ils sont constitués d'un seul type d'acide nucléique, soit d'ARN acide ribonucléique, soit d'ADN acide désoxyribonucléique, inclus ou enveloppé dans un assemblage ordonné de protéines, la capside. Certains gros virus sont en outre entourés d'une enveloppe. C'est la capside ou cette enveloppe qui permettent au virus de s'attacher à la surface d'une cellule et d'y faire pénétrer son acide nucléique. L'acide nucléique viral joue un rôle essentiel : la disposition de ses éléments les quatre nucléotides en séquences spécifiques gènes, constitue le code permettant la synthèse des enzymes nécessaires à sa propre reproduction et à celle des protéines de sa capside en utilisant les mécanismes de synthèse cellulaire.
Si l'acide nucléique du virus est de l'ADN, cet ADN sera d'abord transcrit en ARN messager puis traduit, dans la cellule, en protéines constitutives de la capside virale, S'il s'agit d'un virus contenant de l'ARN, le chemin est plus court : l'ARN du virus sert directement de messager dans la cellule. L'acide nucléique du virus n'étant qu'une macromolécule parmi les millions d'autres que contient la cellule, on peut se demander comment il parvient à se multiplier préférentiellement aux dépens de la cellule dans laquelle il est entré. Divers mécanismes expliquent cette priorité, mais ils sont encore mal connus et varient d'ailleurs selon le type du virus. Par exemple, l'acide nucléique viral contient précisément une information capable de paralyser, dès son entrée, les synthèses normales de la cellule ou simplement de monopoliser les matériaux métabolites et enzymes nécessaires à ses propres synthèses, au détriment de celles de la cellule.
Les virus cancérigènes à ADN.


On trouve des virus cancérigènes aussi bien parmi les virus à ARN que parmi les virus à ADN. Alors que les premiers forment une famille homogène, les seconds appartiennent à des familles très diverses par leur structure, leur taille et leur mode de réplication. Le même virus à ADN peut même être, selon les cas, infectieux ou cancérigène. Nous allons voir comment.




Programme précoce et programme tardif.


Le programme des réactions nécessaires au déroulement complet du cycle d'un virus à ADN dans une cellule infection, reproduction, sortie de la cellule comporte deux étapes : un programme précoce et un programme tardif. Les cellules infectées où ces deux programmes sont lus intégralement sont dites permissives. L'infection virale les tue.


Toute l'information contenue dans l'acide nucléique du virus n'est pas transcrite d'un seul coup, mais selon un programme déterminé par la disposition linéaire des gènes spécifiant les diverses protéines nécessaires au cycle de développement viral. On peut comparer la lecture des différents ordres du virus au déroulement d'une bande magnétique programmant le fonctionnement d'une machine-outil automatique complexe. Il existe un certain nombre de « verrous » empêchant la continuation de la lecture si les premiers ordres n'ont pas été exécutés. Cela est réalisé du moins chez les virus qui ont été les plus étudiés, les bactériophages par l'intermédiaire de protéines répresseurs produites par certains gènes du virus.


Les répresseurs empêchent la poursuite de transcription. Pour que celle-ci s'achève, il est nécessaire que ces répresseurs soient inactivés par les produits résultants du programme déjà lu.
Un des verrous les plus importants est levé au moment de la multiplication de l'ADN viral : il sépare un programme précoce, qui est lu avant la réplication de l'acide nucléique, d'un programme tardif qui est lu après sa réplication, et ce, non seulement sur la molécule initiale mais aussi sur les nouvelles molécules-filles issues de la multiplication de la première.
Le programme précoce comprend tous les ordres destinés à préparer la réplication de l'acide nucléique viral. La lecture du programme tardif, qui implique une synthèse massive de produits viraux des centaines et même des milliers de particules virales peuvent être produites dans chaque cellule infectée, entraîne le plus souvent des lésions mécaniques et physiologiques, voire des effets toxiques, irréversibles pour la cellule, qui meurt. De telles, cellules, dans lesquelles tout le cycle de développement viral a lieu, sont dites permissives.
Comment les virus à ADN deviennent cancérigènes.


Les cellules non permissives imposent une restriction à la lecture intégrale du programme viral. L'infection est suivie, pour elles, soit du retour à la normale, soit de la transformation. Les cellules permissives peuvent elles aussi être transformées, mais par des virus anormaux, eux-mêmes porteurs d'un programme incomplet.


Pour qu'un virus animal de ce type soit cancérigène, il est nécessaire que son programme tardif ne soit pas réalisé, ou le soit « en douceur », de sorte que la cellule puisse continuer à se multiplier au lieu de mourir. Cela a été particulièrement étudié chez deux groupes de virus : les « papovavirus », dont l'ADN est circulaire par exemple, le virus du polyome chez la souris, et le virus SV40, isolé de cellules de singes, et les adénovirus, virus humains isolés à partir de cultures de fragments d'amygdales ou de végétations, et qui sont à l'origine d'infections des voles respiratoires. Ces virus se multiplient activement dans les cellules de cultures provenant de l'espèce animale qui est leur hôte naturel.
En revanche, lorsqu'ils infectent des cellules d'une autre espèce, aucune cellule n'est tuée. La plupart d'entre-elles subissent une infection abortive, puis redeviennent normales et ne montrent plus aucun signe de l'infection initiale. Mais quelques autres sont transformées, le virus s'y maintenant sans se multiplier activement. On dit de ces cellules où le cycle viral n'est jamais complet qu'elles sont non permissives.
Ce que nous avons dit des programmes précoces et tardifs des virus à ADN suggère que seule la transcription du programme précoce est effectuée dans les cellules non permissives, ou tout au moins que le programme tardif n'y soit pas lu jusqu'au bout. De très délicates expériences d'hybridation intermoléculaire ont montré que la fraction du programme viral qui est lue varie suivant la lignée de cellules transformées que l'on étudie. Le plus souvent, la majeure partie du programme précoce et une fraction seulement du programme tardif sont lues. Cela suggère que, dans les cellules transformées, la transcription de l'ADN viral dépendrait de la cellule, contrairement à ce qui se passe dans les cellules permissives, où le virus tient le premier rôle. Par analogie avec les répresseurs d'origine virale exerçant leur action dans la cellule infectée permissive, on peut penser que la cellule transformée contient elle-même des répresseurs spécifiques qui s'opposent à l'expression des gènes viraux tardifs. On a extrait de cellules transformées des substances capables d'inhiber la réplication virale dans les cellules normalement permissives, mais il n'est pas certain qu'il s'agisse de répresseurs bloquant la transcription d'ARN viral. Le blocage pourrait également intervenir aux autres niveaux de régulation existant dans les cellules animales : passage noyau-cytoplasme et traduction.
Il arrive également que des cellules permissives puissent être transformées du fait d'une déficience de l'ADN viral lui-même. En effet, le processus de synthèse des virus n'est pas toujours parfait, et il peut en dériver des particules virales dont l'ADN est déficient, ou « défectif ». Si cette « défectivité » porte sur les gènes tardifs, le virus pourra alors exercer une action cancérigène, même chez les cellules permissives. Une telle « défectivité » peut aussi être provoquée accidentellement par la cellule elle-même, au cours de l'infection qui devrait normalement la conduire à la mort. Enfin, on peut également l'obtenir artificiellement en traitant avant l'infection la préparation de virus par divers agents chimiques ou physiques, comme les rayons ultraviolets.
Comment la transformation est rendue héréditaire.


La transformation d'une cellule par un virus est transmise à sa descendance après intégration de l'ADN viral dans le matériel génétique de cette cellule.
Après son infection et sa transformation par le virus, la cellule va se multiplier et produire en culture une descendance illimitée de cellules qui sont toutes transformées. A priori , on peut se demander si, dans ces cellules, l'information virale est toujours présente ou si, au contraire, le virus avait été nécessaire pour déclencher la transformation, mais non pour la maintenir. C'est la première hypothèse qui s'est en général avérée correcte. La présence de l'ADN viral, ou tout au moins d'une partie de cet ADN, est démontrée indirectement dans les cellules transformées par l'identification de son ARN messager viral grâce à la technique d'hybridation intermoléculaire et par l'apparition de nouveaux antigènes : l'un localisé dans le noyau, et l'autre à la surface de la cellule. Plus récemment, une autre méthode très élégante a permis de démontrer directement la présence de l'ADN viral. En faisant fusionner une cellule transformée et une cellule permissive non infectée, on obtient une seule cellule contenant côte à côte les deux noyaux des cellules initiales hétérocaryon. Dans la plupart des cas, elle se met à produire du virus complet. L'ADN viral tout entier était donc présent dans la cellule transformée.
Mais comment cet ADN est-il répliqué dans la cellule transformée ? Toujours par les mêmes techniques d'hybridation intermoléculaire, on a pu montrer que l'ADN des petits virus, polyome et SV40, était intégré à l'ADN des cellules transformées probablement au niveau d'un ou plusieurs chromosomes.
Une telle intégration rappelle celle mise en évidence chez les bactéries dites lysogènes. La lysogénie est une relation durable entre les bactéries et certains virus bactériens, telle que l'ADN du virus est intégré dans le chromosome bactérien. Dans certaines conditions, l'ADN du virus reprend une réplication autonome, aboutissant à la production de virus libre et à la mort de la bactérie. La lysogénie est le mécanisme le plus parfait pour maintenir indéfiniment l'ADN viral dans les cellules, puisque sa réplication dépend alors complètement de l'ADN cellulaire. Pourtant une telle situation n'est peut-être pas générale pour tous les virus cancérigènes ; un couplage de la réplication de l'acide nucléique viral avec celle de l'ADN cellulaire peut exister sans nécessiter l'association physique de l'ADN à un chromosome. Il suffirait par exemple que sa réplication dépende non plus des enzymes du virus, mais de celles de la cellule.
En résumé, certains virus à ADN sont des virus infectieux comme les autres lorsque leur multiplication est complète. Ils sont cancérigènes à deux conditions au moins :
* que leur multiplication soit limitée par une restriction dans l'expression de leur programme, qui peut intervenir à différents niveaux ;
* que la réplication de leur acide nucléique soit asservie au mécanisme de réplication de l'ADN cellulaire.
Ces deux conditions sont évidemment nécessaires, mais non suffisantes, pour qu'il y ait transformation : le programme viral doit comporter en plus une information spécifique qui provoque la transformation. Quelle est la nature de cette information, comment agit-elle ? Ces questions, les plus importantes, n'ont malheureusement pas encore reçu de réponse certaine. Nous y reviendrons à la fin de cet article.
Les virus cancérigènes à ARN.


Les virus cancérigènes à ARN sont à l'origine de leucémies, et de sarcomes tumeurs du tissu conjonctif, derme, os, cartilage, muscle, etc. chez les animaux supérieurs : oiseaux et mammifères. Des virus apparentés ont été décrits chez les animaux à sang froid, reptiles et batraciens.
Multiplication virale et transformation cellulaire .
Dans le cas des virus à ARN, multiplication virale et transformation cellulaire ne sont pas Incompatibles. On a rencontré plusieurs situations différentes dans les cultures cellulaires .
A l'inverse des virus à ADN, les virus cancérigènes à ARN forment un groupe très homogène quant à leur taille, leur structure et leur mode de sortie de la cellule. Alors que les virus infectieux à ADN et à ARN sont en général libérés au cours de la destruction de la cellule, les virus cancérigènes à ARN sont assemblés et sortent à la surface de la cellule par un bourgeonnement. Ce faisant, le virus emporte avec lui un petit morceau de la membrane cellulaire. Le « trou » virtuel est aussitôt réparé par la cellule, qui peut produire de la sorte, et sans dommage apparent, jusqu'à 20 000 particules de virus par jour. Leur sortie est continue, la cellule ne faisant pas de stocks. C'est pourquoi on ne voit que très rarement des virus à l'intérieur de la cellule. D'autres virus à ARN non cancérigènes ex. : grippe sortent également par bourgeonnement mais en provoquant des lésions cellulaires importantes.
Le fait que la multiplication du virus ne provoque pas de lésion cellulaire irréversible indique que, dans le cas des virus cancérigènes à ARN, transformation de la cellule et multiplication du virus ne sont pas incompatibles, contrairement au cas le plus général chez les virus à ADN. Le comportement des virus à ARN dans les cultures cellulaires a montré en effet plusieurs types d'interactions virus-cellules :
* transformation cellulaire et multiplication virale : le virus transforme les cellules infectées et continue à s'y multiplier activement cellules permissives ;
* multiplication virale sans transformation cellulaire : le virus se multiplie activement dans les cellules permissives sans les transformer ;
* transformation cellulaire sans multiplication virale : les cellules sont transformées, mais ne libèrent pas de virus cellules non permissives.
D'autres cas sont plus complexes :
* « helper virus » : un virus à ARN peut ne pas porter l'information nécessaire à sa maturation à la surface de certaines cellules ; dans ce cas, l'infection conjointe par un virus du même groupe, capable, lui, de se multiplier activement dans les cellules transformées étudiées, permet l'emballage du premier virus dans l'enveloppe du second, appelé « helper virus » ; le virus ainsi revêtu peut sortir de la cellule et provoquer une nouvelle infection ;
* pas de transformation, pas de multiplication : enfin, il peut exister une dernière situation où les cellules ne sont pas transformées, ne produisent pas de virus, contiennent parfois des antigènes spécifiques mais pas toujours, et pourtant possèdent les informations leur permettant dans certaines conditions de reproduire le virus.
Réplication.


La réplication de l'ARN des virus cancérigènes peut être expliquée au moins par trois théories, qui d'ailleurs ne s'excluent pas totalement.
Il était tentant de penser que, dans ces derniers cas, la réplication de l'AAN du virus était d'une façon ou d'une autre intégrée avec celle des acides nucléiques de la cellule. En fait, toutes les études sur leur réplication ont fourni des résultats insolites et parfois contradictoires qui peuvent être expliqués à l'heure actuelle par trois hypothèses.


On admet généralement que dans une cellule normale, seul l'ADN est capable de se multiplier, par un mécanisme de copie lié à sa structure en double hélice. Les ARN n'ont pas cette structure ; ils sont faits d'une seule chaîne et ne servent qu'à transmettre le code de l'ADN aux protéines.
Pourtant l'expérience a montré que les ARN de petits virus comme celui de la poliomyélite, ou même plus gros comme celui de la grippe, ont la même structure que les ARN cellulaires, mais se répliquent selon un mécanisme analogue en son principe à celui de l'ADN, c'est-à-dire par l'intermédiaire de structures contenant de l'ARN en double chaîne. L'ADN cellulaire ne joue pas de rôle direct dans cette réplication.
Bien que rien de tel ne soit encore prouvé dans le cas des virus cancérigènes à ARN, on peut penser que leur ARN se réplique par l'intermédiaire de telles structures. C'est l'hypothèse classique. En revanche, on a montré que le démarrage de leur réplication nécessitait une synthèse nouvelle d'ADN , comme s'il s'agissait de virus à ADN, d'où la seconde hypothèse. Pour compliquer encore les choses, plusieurs équipes de chercheurs ont observé que l'ADN des cellules infectées contenait des séquences communes avec celles de l'ARN viral. D'autres équipes en ont également trouvé dans les mêmes cellules, mais non infectées, d'où la troisième hypothèse.
Récemment, on a montré que l'ARN des virus cancérigènes n'était pas d'une seule pièce, mais constitué de quatre morceaux de longueur voisine ou identique. On ne peut donc exclure la possibilité d'une situation complexe où des fragments soient répliqués selon la première hypothèse et d'autres selon la seconde ou la troisième.
Quelle qu'elle soit, la solution du problème de la réplication de l'acide nucléique de ces virus n'apportera pas forcément l'explication de leur action cancérigène, puisque leur multiplication peut être complètement dissociée de cette action. Le mécanisme de la cancérisation par ces virus et, d'une façon plus générale, par tous les virus cancérigènes reste encore du domaine des hypothèses.
Il. L'action cancérigène des virus.
Nous avons parlé jusqu'à présent des transformations induites par les virus, sans les décrire. Examinons maintenant les caractéristiques nouvelles des cellules transformées, en particulier ce qui les différencie des cellules normales en culture hors de l'organisme.
Cellules normales et cellules transformées en culture.


La culture de cellules en gel semi-solide permet de séparer les cellules transformées des cellules normales. Les cellules transformées présentent des modifications de leur surface.
Si l'on sépare les unes des autres les cellules d'un tissu, en faisant agir une enzyme, la trypsine, qui décape la surface cellulaire, ces cellules peuvent se multiplier sur un support solide de verre ou de plastique baignant dans un milieu nutritif convenable. C'est la technique de culture cellulaire la plus répandue à l'heure actuelle, celle qui a permis la production massive de virus infectieux et la fabrication de vaccins antiviraux. Les cellules qui se multiplient le mieux dans ces conditions sont celles du tissu conjonctif. Cependant leur prolifération est limitée dans l'espace, car lorsque deux cellules se rencontrent, leur contact modifie leur mouvement, et finalement empêche qu'elles se divisent à nouveau. Lorsque toutes les cellules sont ainsi jointives, leur multiplication cesse. Au contraire, les cellules transformées par des virus mais aussi celles provenant de cancers induits par des cancérigènes chimiques, ou simplement apparaissant après une longue période de culture ne sont pas ou sont moins sensibles à de telles inhibitions. Elles croissent en tous sens, se chevauchent et forment plusieurs couches. En outre, leur adhérence entre elles et au support est diminuée.


Depuis longtemps on a pensé que ces changements étaient dus à des altérations de la surface cellulaire. La relation entre ces propriétés observées in vitro , en culture, et les propriétés cancéreuses des mêmes cellules in vivo chez l'animal n'était pas évidente. Mais, récemment, une nouvelle technique de culture a permis de simuler les conditions existant in vivo. En incluant les cellules dans une gelée semi-solide contenant le milieu nutritif, au lieu de les faire s'attacher sur un support solide, seules les cellules transformées se divisent ; les normales restent vivantes, mais ne se divisent pas. On peut détecter ainsi, parmi un grand nombre de cellules non transformées, les colonies en trois dimensions, ressemblant à des colonies bactériennes, qui sont issues de cellules transformées. De plus, en modifiant les caractéristiques du gel en particulier la charge électrique des polymères qui le constituent, on peut favoriser la croissance des cellules « très » transformées, tout en inhibant celle des cellules « moins » transformées, et ainsi distinguer des degrés de transformation. Ces degrés correspondent en gros à des différences dans la capacité des cellules à former des tumeurs cancéreuses lorsqu'elles sont inoculées à un animal de même espèce.
Dans ces conditions particulières de culture, c'est là aussi le contact entre la surface cellulaire et le gel environnant qui semble jouer le rôle essentiel. La recherche de différences biochimiques et structurales au niveau de cette surface n'en est encore qu'à son début, mais on peut déjà mentionner quelques travaux biochimiques récents qui confirment l'existence de modifications de la surface cellulaire chez les cellules transformées. Ces résultats sont d'autant plus intéressants que la recherche d'autres différences entre cellules normales et cancéreuses a été négative.
Le rôle de la surface cellulaire


La surface des cellules transformées est le siège de modifications irréversibles et permanentes qui pourraient être à l'origine de leur prolifération anarchique.
Il nous faut tout d'abord définir ce qu'est la surface ou périphérie d'une cellule. Elle comprend une membrane, limitant le cytoplasme, faite d'un assemblage organisé de protéines et de graisses phosphorées phospholipides. Cette membrane est elle-même recouverte d'une couche plus superficielle, riche en mucoprotéines protéines liées à des polymères de sucres et appelée, de ce fait, glycocallix. Cette couche de mucoprotéines n'est pas une simple excrétion de la cellule ; elle possède aussi une organisation, des enzymes, des protéines superficielles. Elle constitue un gel protecteur, filtrant le passage des éléments nutritifs du milieu vers la cellule. Le contact entre deux cellules se situe en réalité au niveau de leurs couches mucoprotéiques, qui éventuellement fusionnent.


Plusieurs équipes ont montré récemment que certains constituants de cette couche sont masqués chez les cellules normales par des protéines plus superficielles. En revanche, dans les cellules transformées par des virus, lis sont exposés et en contact direct avec le milieu environnant. De la même manière, des groupements acides électronégatifs peuvent être exposés. Cela peut expliquer pourquoi la charge négative de la surface des cellules transformées est augmentée. Par ailleurs, on observe au microscope électronique qu'un colorant spécifique des groupements acides des mucoprotéines se fixe plus intensément sur les cellules transformées que sur les cellules normales. Ce fait a probablement la même cause.
Naturellement, les constituants de la surface sont synthétisés à l'intérieur de la cellule. Les altérations de leurs synthèses dépendent en dernier ressort d'une altération des messages venant des acides nucléiques. Mais il est important de noter que par elles-mêmes ces altérations peuvent perturber le contrôle de la division cellulaire. De quelle façon ?
La division cellulaire est l'étape ultime de la succession coordonnée de toute une série d'événements. L'événement crucial est la synthèse de l'ADN du noyau, dont la séparation mécanique des chromosomes durant la division n'est que la conséquence. Une cellule ayant doublé le nombre de ses molécules d'ADN se divisera presque immanquablement après.
Or toute une série de processus, encore mal connus chez les cellules animales, sont nécessaires pour préparer la synthèse de l'ADN : synthèse de matériaux nucléotides en quantité suffisante, préparation des sites de réplication membrane du noyau. Une synthèse de nombreuses enzymes, coordonnée dans le temps, est donc nécessaire dans cette phase de préparation. Toutes ces synthèses nécessitent un passage accru et continu de métabolites venant, du milieu extérieur, donc l'intervention active de la surface cellulaire. En outre, la surface peut avoir un rôle plus spécifique de récepteur et de relais des signaux extérieurs qui peuvent être de petites ou de grandes molécules comme les hormones susceptibles d'amorcer la chaîne des événements moléculaires aboutissant à la synthèse de l'ADN. Ces sites récepteurs de la surface peuvent varier selon le type de cellule. Selon l'état de la surface dans une cellule déterminée, le passage des signaux et des métabolites atteint ou n'atteint pas le seuil nécessaire au déclenchement de cette chaîne de réactions.
Dans les cellules d'un tissu normal, ces changements de surface peuvent être réversibles et déterminés, non seulement par chaque cellule prise isolément, mais par les rapports entre cellules voisines. Cela permet une régulation à l'échelle du tissu, par exemple, dans la réparation d'une blessure. Si au contraire apparaissent des modifications de surface inductrices de division qui soient irréversibles et permanentes, une telle régulation n'est plus possible, et les cellules potentiellement capables de se diviser vont alors proliférer de façon anarchique. Il y aura transformation, et peut-être cancer.
Les modificationsde la surface cellulaire


Les changements permanente de la surface des cellules transformées peuvent être provoqués par une action directe du virus ou par une action indirecte .
Quel est le rôle des virus dans ces changements permanents de surface ? Deux hypothèses sont possibles. Ou bien le programme viral possède un message aboutissant à la synthèse d'une enzyme ou d'un constituant qui modifie directement la structure de la surface cellulaire. Un modèle expérimental de ce mécanisme existe chez certaines bactéries salmonelles infectées par des virus bactériophages dont l'ADN peut précisément s'incorporer dans l'ADN de la bactérie. Une enzyme, codée par l'ADN du virus, modifie la structure d'un des constituants de la paroi de la bactérie, et ainsi change ses propriétés antigéniques conversion lysogénique.
A cet argument vient s'en ajouter un second : on sait que les virus cancérigènes à ARN ou à ADN déterminent chacun l'apparition d'antigènes spécifiques à la surface de la cellule. Toutes les cellules transformées par un même virus ont le même antigène de surface, ce qui suggère que ce nouvel antigène est codé par le virus. Cependant, il n'est pas certain que la présence de cet antigène résume à elle seule tous les changements de la surface conférant les propriétés cancéreuses : cet antigène est absent ou très faible chez certaines cellules transformées. Il n'est donc pas un témoin constant des bouleversements qui aboutissent à la transformation. Dans le cas de petits virus à ADN polyome, SV40, la détermination de la longueur minimale de l'ADN viral nécessaire à la transformation indique que deux protéines au plus peuvent être codées par cette fraction. On peut effectivement détecter comme antigènes deux protéines nouvelles chez les cellules transformées : outre celle qui se manifeste à la surface, il en existe une autre dans le noyau. Le rôle de cette dernière n'est pas connu, mais il n'est pas exclu qu'elle soit en rapport avec des modifications de la surface.


I. Virus infectieux et virus cancérigènes.


Les premiers virus provoquant des cancers chez les animaux ont été isolés il y a une cinquantaine d'années. Mais leur étude n'a progressé de façon notable que depuis dix ans environ. Ces progrès sont dus à l'application de nouvelles méthodes et de concepts élaborés dans les domaines de la virologie et de la biologie moléculaire. La culture des cellules en dehors des organismes, en particulier, a permis d'étudier des systèmes simplifiés, donc plus facilement contrôlables, et de ramener la durée de l'expérimentation de plusieurs mois in vivo à quelques jours in vitro . Dans ce dernier cas, l'effet observé n'est pas exactement une cancérisation, mais une transformation. Le cancer est en effet une maladie à l'échelle de l'organisme. Il a pour origine une ou plusieurs modifications héréditaires transformations de certaines cellules, telles que leur multiplication n'obéit plus aux mécanismes normaux opérant dans les tissus sains. A partir d'un certain degré de transformation pouvant être atteint d'emblée ou à la suite d'une évolution secondaire, ces cellules sont capables d'échapper à toutes les barrières de protection dont l'organisme est doté, précisément pour éliminer ou contenir la multiplication des cellules non intégrées : barrières locales formées par les tissus environnants ; barrières à distance contrôles hormonaux, et défense immunitaire par laquelle toute cellule devenant « étrangère » est détruite par les cellules spécialisées dans la production d'anticorps.
Dans les cultures de cellules, où ces barrières n'existent pas, les virus d'une façon plus reproductible que d'autres agents cancérigènes entraînent soit, une première transformation, soit le passage d'un degré de transformation à un autre fig. 7. L'étude des virus cancérigènes des animaux présente un double intérêt : elle fournit un modèle où l'on peut étudier à l'échelle moléculaire les mécanismes de cancérisation, et elle permet de se placer dans les conditions les plus favorables pour détecter des virus analogues dans les cancers humains.
Les virus sont des parasites obligatoires des cellules : leur multiplication ne peut en effet se faire qu'à l'intérieur de ces dernières. Beaucoup d'entre eux sont à l'origine de maladies infectieuses, telles la poliomyélite, la grippe, la variole, etc. Ils sont constitués d'un seul type d'acide nucléique, soit d'ARN acide ribonucléique, soit d'ADN acide désoxyribonucléique, inclus ou enveloppé dans un assemblage ordonné de protéines, la capside. Certains gros virus sont en outre entourés d'une enveloppe. C'est la capside ou cette enveloppe qui permettent au virus de s'attacher à la surface d'une cellule et d'y faire pénétrer son acide nucléique. L'acide nucléique viral joue un rôle essentiel : la disposition de ses éléments les quatre nucléotides en séquences spécifiques gènes, constitue le code permettant la synthèse des enzymes nécessaires à sa propre reproduction et à celle des protéines de sa capside en utilisant les mécanismes de synthèse cellulaire.
Si l'acide nucléique du virus est de l'ADN, cet ADN sera d'abord transcrit en ARN messager puis traduit, dans la cellule, en protéines constitutives de la capside virale, S'il s'agit d'un virus contenant de l'ARN, le chemin est plus court : l'ARN du virus sert directement de messager dans la cellule. L'acide nucléique du virus n'étant qu'une macromolécule parmi les millions d'autres que contient la cellule, on peut se demander comment il parvient à se multiplier préférentiellement aux dépens de la cellule dans laquelle il est entré. Divers mécanismes expliquent cette priorité, mais ils sont encore mal connus et varient d'ailleurs selon le type du virus. Par exemple, l'acide nucléique viral contient précisément une information capable de paralyser, dès son entrée, les synthèses normales de la cellule ou simplement de monopoliser les matériaux métabolites et enzymes nécessaires à ses propres synthèses, au détriment de celles de la cellule.
Les virus cancérigènes à ADN.


On trouve des virus cancérigènes aussi bien parmi les virus à ARN que parmi les virus à ADN. Alors que les premiers forment une famille homogène, les seconds appartiennent à des familles très diverses par leur structure, leur taille et leur mode de réplication. Le même virus à ADN peut même être, selon les cas, infectieux ou cancérigène. Nous allons voir comment.




Programme précoce et programme tardif.


Le programme des réactions nécessaires au déroulement complet du cycle d'un virus à ADN dans une cellule infection, reproduction, sortie de la cellule comporte deux étapes : un programme précoce et un programme tardif. Les cellules infectées où ces deux programmes sont lus intégralement sont dites permissives. L'infection virale les tue.


Toute l'information contenue dans l'acide nucléique du virus n'est pas transcrite d'un seul coup, mais selon un programme déterminé par la disposition linéaire des gènes spécifiant les diverses protéines nécessaires au cycle de développement viral. On peut comparer la lecture des différents ordres du virus au déroulement d'une bande magnétique programmant le fonctionnement d'une machine-outil automatique complexe. Il existe un certain nombre de « verrous » empêchant la continuation de la lecture si les premiers ordres n'ont pas été exécutés. Cela est réalisé du moins chez les virus qui ont été les plus étudiés, les bactériophages par l'intermédiaire de protéines répresseurs produites par certains gènes du virus.


Les répresseurs empêchent la poursuite de transcription. Pour que celle-ci s'achève, il est nécessaire que ces répresseurs soient inactivés par les produits résultants du programme déjà lu.
Un des verrous les plus importants est levé au moment de la multiplication de l'ADN viral : il sépare un programme précoce, qui est lu avant la réplication de l'acide nucléique, d'un programme tardif qui est lu après sa réplication, et ce, non seulement sur la molécule initiale mais aussi sur les nouvelles molécules-filles issues de la multiplication de la première.
Le programme précoce comprend tous les ordres destinés à préparer la réplication de l'acide nucléique viral. La lecture du programme tardif, qui implique une synthèse massive de produits viraux des centaines et même des milliers de particules virales peuvent être produites dans chaque cellule infectée, entraîne le plus souvent des lésions mécaniques et physiologiques, voire des effets toxiques, irréversibles pour la cellule, qui meurt. De telles, cellules, dans lesquelles tout le cycle de développement viral a lieu, sont dites permissives.
Comment les virus à ADN deviennent cancérigènes.


Les cellules non permissives imposent une restriction à la lecture intégrale du programme viral. L'infection est suivie, pour elles, soit du retour à la normale, soit de la transformation. Les cellules permissives peuvent elles aussi être transformées, mais par des virus anormaux, eux-mêmes porteurs d'un programme incomplet.


Pour qu'un virus animal de ce type soit cancérigène, il est nécessaire que son programme tardif ne soit pas réalisé, ou le soit « en douceur », de sorte que la cellule puisse continuer à se multiplier au lieu de mourir. Cela a été particulièrement étudié chez deux groupes de virus : les « papovavirus », dont l'ADN est circulaire par exemple, le virus du polyome chez la souris, et le virus SV40, isolé de cellules de singes, et les adénovirus, virus humains isolés à partir de cultures de fragments d'amygdales ou de végétations, et qui sont à l'origine d'infections des voles respiratoires. Ces virus se multiplient activement dans les cellules de cultures provenant de l'espèce animale qui est leur hôte naturel.
En revanche, lorsqu'ils infectent des cellules d'une autre espèce, aucune cellule n'est tuée. La plupart d'entre-elles subissent une infection abortive, puis redeviennent normales et ne montrent plus aucun signe de l'infection initiale. Mais quelques autres sont transformées, le virus s'y maintenant sans se multiplier activement. On dit de ces cellules où le cycle viral n'est jamais complet qu'elles sont non permissives.
Ce que nous avons dit des programmes précoces et tardifs des virus à ADN suggère que seule la transcription du programme précoce est effectuée dans les cellules non permissives, ou tout au moins que le programme tardif n'y soit pas lu jusqu'au bout. De très délicates expériences d'hybridation intermoléculaire ont montré que la fraction du programme viral qui est lue varie suivant la lignée de cellules transformées que l'on étudie. Le plus souvent, la majeure partie du programme précoce et une fraction seulement du programme tardif sont lues. Cela suggère que, dans les cellules transformées, la transcription de l'ADN viral dépendrait de la cellule, contrairement à ce qui se passe dans les cellules permissives, où le virus tient le premier rôle. Par analogie avec les répresseurs d'origine virale exerçant leur action dans la cellule infectée permissive, on peut penser que la cellule transformée contient elle-même des répresseurs spécifiques qui s'opposent à l'expression des gènes viraux tardifs. On a extrait de cellules transformées des substances capables d'inhiber la réplication virale dans les cellules normalement permissives, mais il n'est pas certain qu'il s'agisse de répresseurs bloquant la transcription d'ARN viral. Le blocage pourrait également intervenir aux autres niveaux de régulation existant dans les cellules animales : passage noyau-cytoplasme et traduction.
Il arrive également que des cellules permissives puissent être transformées du fait d'une déficience de l'ADN viral lui-même. En effet, le processus de synthèse des virus n'est pas toujours parfait, et il peut en dériver des particules virales dont l'ADN est déficient, ou « défectif ». Si cette « défectivité » porte sur les gènes tardifs, le virus pourra alors exercer une action cancérigène, même chez les cellules permissives. Une telle « défectivité » peut aussi être provoquée accidentellement par la cellule elle-même, au cours de l'infection qui devrait normalement la conduire à la mort. Enfin, on peut également l'obtenir artificiellement en traitant avant l'infection la préparation de virus par divers agents chimiques ou physiques, comme les rayons ultraviolets.
Comment la transformation est rendue héréditaire.


La transformation d'une cellule par un virus est transmise à sa descendance après intégration de l'ADN viral dans le matériel génétique de cette cellule.
Après son infection et sa transformation par le virus, la cellule va se multiplier et produire en culture une descendance illimitée de cellules qui sont toutes transformées. A priori , on peut se demander si, dans ces cellules, l'information virale est toujours présente ou si, au contraire, le virus avait été nécessaire pour déclencher la transformation, mais non pour la maintenir. C'est la première hypothèse qui s'est en général avérée correcte. La présence de l'ADN viral, ou tout au moins d'une partie de cet ADN, est démontrée indirectement dans les cellules transformées par l'identification de son ARN messager viral grâce à la technique d'hybridation intermoléculaire et par l'apparition de nouveaux antigènes : l'un localisé dans le noyau, et l'autre à la surface de la cellule. Plus récemment, une autre méthode très élégante a permis de démontrer directement la présence de l'ADN viral. En faisant fusionner une cellule transformée et une cellule permissive non infectée, on obtient une seule cellule contenant côte à côte les deux noyaux des cellules initiales hétérocaryon. Dans la plupart des cas, elle se met à produire du virus complet. L'ADN viral tout entier était donc présent dans la cellule transformée.
Mais comment cet ADN est-il répliqué dans la cellule transformée ? Toujours par les mêmes techniques d'hybridation intermoléculaire, on a pu montrer que l'ADN des petits virus, polyome et SV40, était intégré à l'ADN des cellules transformées probablement au niveau d'un ou plusieurs chromosomes.
Une telle intégration rappelle celle mise en évidence chez les bactéries dites lysogènes. La lysogénie est une relation durable entre les bactéries et certains virus bactériens, telle que l'ADN du virus est intégré dans le chromosome bactérien. Dans certaines conditions, l'ADN du virus reprend une réplication autonome, aboutissant à la production de virus libre et à la mort de la bactérie. La lysogénie est le mécanisme le plus parfait pour maintenir indéfiniment l'ADN viral dans les cellules, puisque sa réplication dépend alors complètement de l'ADN cellulaire. Pourtant une telle situation n'est peut-être pas générale pour tous les virus cancérigènes ; un couplage de la réplication de l'acide nucléique viral avec celle de l'ADN cellulaire peut exister sans nécessiter l'association physique de l'ADN à un chromosome. Il suffirait par exemple que sa réplication dépende non plus des enzymes du virus, mais de celles de la cellule.
En résumé, certains virus à ADN sont des virus infectieux comme les autres lorsque leur multiplication est complète. Ils sont cancérigènes à deux conditions au moins :
* que leur multiplication soit limitée par une restriction dans l'expression de leur programme, qui peut intervenir à différents niveaux ;
* que la réplication de leur acide nucléique soit asservie au mécanisme de réplication de l'ADN cellulaire.
Ces deux conditions sont évidemment nécessaires, mais non suffisantes, pour qu'il y ait transformation : le programme viral doit comporter en plus une information spécifique qui provoque la transformation. Quelle est la nature de cette information, comment agit-elle ? Ces questions, les plus importantes, n'ont malheureusement pas encore reçu de réponse certaine. Nous y reviendrons à la fin de cet article.
Les virus cancérigènes à ARN.


Les virus cancérigènes à ARN sont à l'origine de leucémies, et de sarcomes tumeurs du tissu conjonctif, derme, os, cartilage, muscle, etc. chez les animaux supérieurs : oiseaux et mammifères. Des virus apparentés ont été décrits chez les animaux à sang froid, reptiles et batraciens.
Multiplication virale et transformation cellulaire .
Dans le cas des virus à ARN, multiplication virale et transformation cellulaire ne sont pas Incompatibles. On a rencontré plusieurs situations différentes dans les cultures cellulaires .
A l'inverse des virus à ADN, les virus cancérigènes à ARN forment un groupe très homogène quant à leur taille, leur structure et leur mode de sortie de la cellule. Alors que les virus infectieux à ADN et à ARN sont en général libérés au cours de la destruction de la cellule, les virus cancérigènes à ARN sont assemblés et sortent à la surface de la cellule par un bourgeonnement. Ce faisant, le virus emporte avec lui un petit morceau de la membrane cellulaire. Le « trou » virtuel est aussitôt réparé par la cellule, qui peut produire de la sorte, et sans dommage apparent, jusqu'à 20 000 particules de virus par jour. Leur sortie est continue, la cellule ne faisant pas de stocks. C'est pourquoi on ne voit que très rarement des virus à l'intérieur de la cellule. D'autres virus à ARN non cancérigènes ex. : grippe sortent également par bourgeonnement mais en provoquant des lésions cellulaires importantes.
Le fait que la multiplication du virus ne provoque pas de lésion cellulaire irréversible indique que, dans le cas des virus cancérigènes à ARN, transformation de la cellule et multiplication du virus ne sont pas incompatibles, contrairement au cas le plus général chez les virus à ADN. Le comportement des virus à ARN dans les cultures cellulaires a montré en effet plusieurs types d'interactions virus-cellules :
* transformation cellulaire et multiplication virale : le virus transforme les cellules infectées et continue à s'y multiplier activement cellules permissives ;
* multiplication virale sans transformation cellulaire : le virus se multiplie activement dans les cellules permissives sans les transformer ;
* transformation cellulaire sans multiplication virale : les cellules sont transformées, mais ne libèrent pas de virus cellules non permissives.
D'autres cas sont plus complexes :
* « helper virus » : un virus à ARN peut ne pas porter l'information nécessaire à sa maturation à la surface de certaines cellules ; dans ce cas, l'infection conjointe par un virus du même groupe, capable, lui, de se multiplier activement dans les cellules transformées étudiées, permet l'emballage du premier virus dans l'enveloppe du second, appelé « helper virus » ; le virus ainsi revêtu peut sortir de la cellule et provoquer une nouvelle infection ;
* pas de transformation, pas de multiplication : enfin, il peut exister une dernière situation où les cellules ne sont pas transformées, ne produisent pas de virus, contiennent parfois des antigènes spécifiques mais pas toujours, et pourtant possèdent les informations leur permettant dans certaines conditions de reproduire le virus.
Réplication.


La réplication de l'ARN des virus cancérigènes peut être expliquée au moins par trois théories, qui d'ailleurs ne s'excluent pas totalement.
Il était tentant de penser que, dans ces derniers cas, la réplication de l'AAN du virus était d'une façon ou d'une autre intégrée avec celle des acides nucléiques de la cellule. En fait, toutes les études sur leur réplication ont fourni des résultats insolites et parfois contradictoires qui peuvent être expliqués à l'heure actuelle par trois hypothèses.


On admet généralement que dans une cellule normale, seul l'ADN est capable de se multiplier, par un mécanisme de copie lié à sa structure en double hélice. Les ARN n'ont pas cette structure ; ils sont faits d'une seule chaîne et ne servent qu'à transmettre le code de l'ADN aux protéines.
Pourtant l'expérience a montré que les ARN de petits virus comme celui de la poliomyélite, ou même plus gros comme celui de la grippe, ont la même structure que les ARN cellulaires, mais se répliquent selon un mécanisme analogue en son principe à celui de l'ADN, c'est-à-dire par l'intermédiaire de structures contenant de l'ARN en double chaîne. L'ADN cellulaire ne joue pas de rôle direct dans cette réplication.
Bien que rien de tel ne soit encore prouvé dans le cas des virus cancérigènes à ARN, on peut penser que leur ARN se réplique par l'intermédiaire de telles structures. C'est l'hypothèse classique. En revanche, on a montré que le démarrage de leur réplication nécessitait une synthèse nouvelle d'ADN , comme s'il s'agissait de virus à ADN, d'où la seconde hypothèse. Pour compliquer encore les choses, plusieurs équipes de chercheurs ont observé que l'ADN des cellules infectées contenait des séquences communes avec celles de l'ARN viral. D'autres équipes en ont également trouvé dans les mêmes cellules, mais non infectées, d'où la troisième hypothèse.
Récemment, on a montré que l'ARN des virus cancérigènes n'était pas d'une seule pièce, mais constitué de quatre morceaux de longueur voisine ou identique. On ne peut donc exclure la possibilité d'une situation complexe où des fragments soient répliqués selon la première hypothèse et d'autres selon la seconde ou la troisième.
Quelle qu'elle soit, la solution du problème de la réplication de l'acide nucléique de ces virus n'apportera pas forcément l'explication de leur action cancérigène, puisque leur multiplication peut être complètement dissociée de cette action. Le mécanisme de la cancérisation par ces virus et, d'une façon plus générale, par tous les virus cancérigènes reste encore du domaine des hypothèses.
Il. L'action cancérigène des virus.
Nous avons parlé jusqu'à présent des transformations induites par les virus, sans les décrire. Examinons maintenant les caractéristiques nouvelles des cellules transformées, en particulier ce qui les différencie des cellules normales en culture hors de l'organisme.
Cellules normales et cellules transformées en culture.


La culture de cellules en gel semi-solide permet de séparer les cellules transformées des cellules normales. Les cellules transformées présentent des modifications de leur surface.
Si l'on sépare les unes des autres les cellules d'un tissu, en faisant agir une enzyme, la trypsine, qui décape la surface cellulaire, ces cellules peuvent se multiplier sur un support solide de verre ou de plastique baignant dans un milieu nutritif convenable. C'est la technique de culture cellulaire la plus répandue à l'heure actuelle, celle qui a permis la production massive de virus infectieux et la fabrication de vaccins antiviraux. Les cellules qui se multiplient le mieux dans ces conditions sont celles du tissu conjonctif. Cependant leur prolifération est limitée dans l'espace, car lorsque deux cellules se rencontrent, leur contact modifie leur mouvement, et finalement empêche qu'elles se divisent à nouveau. Lorsque toutes les cellules sont ainsi jointives, leur multiplication cesse. Au contraire, les cellules transformées par des virus mais aussi celles provenant de cancers induits par des cancérigènes chimiques, ou simplement apparaissant après une longue période de culture ne sont pas ou sont moins sensibles à de telles inhibitions. Elles croissent en tous sens, se chevauchent et forment plusieurs couches. En outre, leur adhérence entre elles et au support est diminuée.


Depuis longtemps on a pensé que ces changements étaient dus à des altérations de la surface cellulaire. La relation entre ces propriétés observées in vitro , en culture, et les propriétés cancéreuses des mêmes cellules in vivo chez l'animal n'était pas évidente. Mais, récemment, une nouvelle technique de culture a permis de simuler les conditions existant in vivo. En incluant les cellules dans une gelée semi-solide contenant le milieu nutritif, au lieu de les faire s'attacher sur un support solide, seules les cellules transformées se divisent ; les normales restent vivantes, mais ne se divisent pas. On peut détecter ainsi, parmi un grand nombre de cellules non transformées, les colonies en trois dimensions, ressemblant à des colonies bactériennes, qui sont issues de cellules transformées. De plus, en modifiant les caractéristiques du gel en particulier la charge électrique des polymères qui le constituent, on peut favoriser la croissance des cellules « très » transformées, tout en inhibant celle des cellules « moins » transformées, et ainsi distinguer des degrés de transformation. Ces degrés correspondent en gros à des différences dans la capacité des cellules à former des tumeurs cancéreuses lorsqu'elles sont inoculées à un animal de même espèce.
Dans ces conditions particulières de culture, c'est là aussi le contact entre la surface cellulaire et le gel environnant qui semble jouer le rôle essentiel. La recherche de différences biochimiques et structurales au niveau de cette surface n'en est encore qu'à son début, mais on peut déjà mentionner quelques travaux biochimiques récents qui confirment l'existence de modifications de la surface cellulaire chez les cellules transformées. Ces résultats sont d'autant plus intéressants que la recherche d'autres différences entre cellules normales et cancéreuses a été négative.
Le rôle de la surface cellulaire


La surface des cellules transformées est le siège de modifications irréversibles et permanentes qui pourraient être à l'origine de leur prolifération anarchique.
Il nous faut tout d'abord définir ce qu'est la surface ou périphérie d'une cellule. Elle comprend une membrane, limitant le cytoplasme, faite d'un assemblage organisé de protéines et de graisses phosphorées phospholipides. Cette membrane est elle-même recouverte d'une couche plus superficielle, riche en mucoprotéines protéines liées à des polymères de sucres et appelée, de ce fait, glycocallix. Cette couche de mucoprotéines n'est pas une simple excrétion de la cellule ; elle possède aussi une organisation, des enzymes, des protéines superficielles. Elle constitue un gel protecteur, filtrant le passage des éléments nutritifs du milieu vers la cellule. Le contact entre deux cellules se situe en réalité au niveau de leurs couches mucoprotéiques, qui éventuellement fusionnent.


Plusieurs équipes ont montré récemment que certains constituants de cette couche sont masqués chez les cellules normales par des protéines plus superficielles. En revanche, dans les cellules transformées par des virus, lis sont exposés et en contact direct avec le milieu environnant. De la même manière, des groupements acides électronégatifs peuvent être exposés. Cela peut expliquer pourquoi la charge négative de la surface des cellules transformées est augmentée. Par ailleurs, on observe au microscope électronique qu'un colorant spécifique des groupements acides des mucoprotéines se fixe plus intensément sur les cellules transformées que sur les cellules normales. Ce fait a probablement la même cause.
Naturellement, les constituants de la surface sont synthétisés à l'intérieur de la cellule. Les altérations de leurs synthèses dépendent en dernier ressort d'une altération des messages venant des acides nucléiques. Mais il est important de noter que par elles-mêmes ces altérations peuvent perturber le contrôle de la division cellulaire. De quelle façon ?
La division cellulaire est l'étape ultime de la succession coordonnée de toute une série d'événements. L'événement crucial est la synthèse de l'ADN du noyau, dont la séparation mécanique des chromosomes durant la division n'est que la conséquence. Une cellule ayant doublé le nombre de ses molécules d'ADN se divisera presque immanquablement après.
Or toute une série de processus, encore mal connus chez les cellules animales, sont nécessaires pour préparer la synthèse de l'ADN : synthèse de matériaux nucléotides en quantité suffisante, préparation des sites de réplication membrane du noyau. Une synthèse de nombreuses enzymes, coordonnée dans le temps, est donc nécessaire dans cette phase de préparation. Toutes ces synthèses nécessitent un passage accru et continu de métabolites venant, du milieu extérieur, donc l'intervention active de la surface cellulaire. En outre, la surface peut avoir un rôle plus spécifique de récepteur et de relais des signaux extérieurs qui peuvent être de petites ou de grandes molécules comme les hormones susceptibles d'amorcer la chaîne des événements moléculaires aboutissant à la synthèse de l'ADN. Ces sites récepteurs de la surface peuvent varier selon le type de cellule. Selon l'état de la surface dans une cellule déterminée, le passage des signaux et des métabolites atteint ou n'atteint pas le seuil nécessaire au déclenchement de cette chaîne de réactions.
Dans les cellules d'un tissu normal, ces changements de surface peuvent être réversibles et déterminés, non seulement par chaque cellule prise isolément, mais par les rapports entre cellules voisines. Cela permet une régulation à l'échelle du tissu, par exemple, dans la réparation d'une blessure. Si au contraire apparaissent des modifications de surface inductrices de division qui soient irréversibles et permanentes, une telle régulation n'est plus possible, et les cellules potentiellement capables de se diviser vont alors proliférer de façon anarchique. Il y aura transformation, et peut-être cancer.
Les modificationsde la surface cellulaire


Les changements permanente de la surface des cellules transformées peuvent être provoqués par une action directe du virus ou par une action indirecte .
Quel est le rôle des virus dans ces changements permanents de surface ? Deux hypothèses sont possibles. Ou bien le programme viral possède un message aboutissant à la synthèse d'une enzyme ou d'un constituant qui modifie directement la structure de la surface cellulaire. Un modèle expérimental de ce mécanisme existe chez certaines bactéries salmonelles infectées par des virus bactériophages dont l'ADN peut précisément s'incorporer dans l'ADN de la bactérie. Une enzyme, codée par l'ADN du virus, modifie la structure d'un des constituants de la paroi de la bactérie, et ainsi change ses propriétés antigéniques conversion lysogénique.
A cet argument vient s'en ajouter un second : on sait que les virus cancérigènes à ARN ou à ADN déterminent chacun l'apparition d'antigènes spécifiques à la surface de la cellule. Toutes les cellules transformées par un même virus ont le même antigène de surface, ce qui suggère que ce nouvel antigène est codé par le virus. Cependant, il n'est pas certain que la présence de cet antigène résume à elle seule tous les changements de la surface conférant les propriétés cancéreuses : cet antigène est absent ou très faible chez certaines cellules transformées. Il n'est donc pas un témoin constant des bouleversements qui aboutissent à la transformation. Dans le cas de petits virus à ADN polyome, SV40, la détermination de la longueur minimale de l'ADN viral nécessaire à la transformation indique que deux protéines au plus peuvent être codées par cette fraction. On peut effectivement détecter comme antigènes deux protéines nouvelles chez les cellules transformées : outre celle qui se manifeste à la surface, il en existe une autre dans le noyau. Le rôle de cette dernière n'est pas connu, mais il n'est pas exclu qu'elle soit en rapport avec des modifications de la surface.
Dans la seconde hypothèse, l'action des produits viraux serait indirecte. La surface de la cellule, comme les autres structures cellulaires, dépend en dernier ressort de gènes spécifiques localisés dans l'ADN du noyau. Le nombre de ces gènes peut être élevé. L'action du virus pourrait être de provoquer une ou plusieurs mutations de ces gènes, ou de modifier leur expression c'est-à-dire d'agir dans le transfert de leur information en ARN messager et en protéines.
Quelques données s'inscrivent en faveur d'une activité mutagène des virus cancérigènes. En effet, les cellules transformées présentent souvent des anomalies dans le nombre et la forme des chromosomes. Ces modifications sont généralement secondaires à la transformation initiale, et en apparaissent plutôt comme une conséquence. Cependant, par les remaniements importants des gènes qu'impliquent ces anomalies chromosomiques, il est possible qu'elles accélèrent l'évolution vers un nouveau degré de transformation. Il existe également des mutations, portant sur un seul gène, qui n'entraînent pas de lésions visibles des chromosomes. En général, les agents qui provoquent de telles mutations agissent au hasard, et non sur un gène déterminé. Il est donc improbable qu'une action mutagène du virus puisse porter toujours sur le même gène ou le même groupe de gènes. Une action plus spécifique du virus pourrait être une multiplication « amplification » de certains gènes.
Mais peut-être l'action du virus s'exerce-t-elle en modifiant, par répression ou dérépression, l'expression des gènes responsables de la surface cellulaire ? Chaque cellule d'un organisme a le même ADN, mais n'utilise pour son fonctionnement qu'une petite partie du programme contenu dans cet ADN. Le reste est « muet » réprimé, mais les régions réprimées varient selon la spécialisation de la cellule ; c'est la base moléculaire de la différenciation. Bien que le mécanisme de cette répression soit fort complexe et loin d'être élucidé, on conçoit que le produit d'un gène viral puisse entraîner la lecture de gènes normalement devenus muets dérépression ou, au contraire, empêcher la lecture de gènes normalement exprimés répression.
Si le virus a une telle action, comment est-elle transmise héréditairement de cellule transformée en cellule transformée ? La réponse est facile dans le cas de virus dont l'ADN est intégré, puisque l'agent inducteur est lui-même reproduit. Elle l'est moins dans le cas de transformations spontanées ou provoquées par des agents chimiques, car, ici, la transformation persiste même lorsque l'agent inducteur a été supprimé. On peut penser que le mécanisme est alors le même que celui qui maintient les cellules normales dans un certain état de spécialisation différenciation, fixé au moment du développement embryonnaire. L'avantage de cette dernière hypothèse est qu'elle conduit à une vue unitaire du mécanisme de la cancérisation.
Certes, les transformations d'une même cellule, induites par différents virus ou par des agents chimiques, ne sont pas tout à fait identiques. Toutes ont cependant beaucoup de points communs, notamment quant aux propriétés nouvelles de surface. Chaque agent cancérigène pourrait ainsi induire des modifications dans l'expression des gènes déterminant la surface cellulaire.
Le nombre de ces gènes étant vraisemblablement élevé, on peut concevoir que plusieurs nouveaux états d'équilibre dans l'expression de ces gènes soient possibles. Certains de ces équilibres pourraient être équivalents et ainsi conduire au même degré de transformation. D'autres pourraient être d'un niveau différent. Le passage de l'un à l'autre serait alors possible et correspondrait à une évolution vers un plus grand degré de transformation.
III. Virus et cancers humains


La complexité des modèles expérimentaux établis à partir des virus cancérigènes des animaux rend problématique le jour où l'on pourra dire : tel virus cause tel cancer humain. Nous avons vu que la situation la plus fréquente dans un cancer induit par un virus est que le virus complet n'est pas produit...
Ladifficulté d'isoler chez l'homme des virus cancérigènes est encore augmentée pour deux raisons :


* Il n'est pas possible, pour des raisons éthiques évidentes, de vérifier expérimentalement qu'un virus est cancérigène en l'injectant à un sujet sain. De nombreuses recherches ont été effectuées en injectant des extraits filtrés de tumeurs humaines donc ne contenant pas de cellules intactes, mais pouvant contenir des virus à des animaux en particulier à des singes supérieurs. Les résultats, dans l'ensemble, ont été décevants.
* Les mécanismes de surveillance immunitaire chez l'homme sont très efficaces, de sorte que toute protéine étrangère, qu'il s'agisse de la capside virale ou d'un antigène, induite à la surface de cellules transformées par ce virus, déclenche immédiatement la production d'anticorps par des cellules spécialisées, qui détruisent les cellules transformées. Il est donc probable que les cancers qui émergent de telles cellules transformées ne portent pas d'antigène de surface « voyant » au point de se faire reconnaître, d'où une difficulté supplémentaire pour identifier l'agent causal.
Ce que l'on peut dire à l'heure actuelle, c'est que certains virus connus peuvent être impliqués dans des cancers, ou que certains cancers peuvent être dus à des virus encore non isolés.
Les suspects connus


Quelques virus à ADN, du groupe de l'herpès, ont été mis en évidence dans des cancers humains. Leur présence ne prouve pas pour autant qu'ils soient responsables de la maladie.
La tumeur de Burkitt, ce cancer qui se manifeste par des tumeurs de cellules lymphoïdes, localisées notamment à la joue, est fréquente surtout chez les enfants noirs vivant dans certaines régions d'Afrique. Cette localisation géographique a fait penser qu'un insecte véhiculant un agent transmissible virus pouvait être impliqué. Les tumeurs ne renferment pas de virus, mais si l'on cultive les cellules de ces tumeurs, on y observe souvent mais pas toujours un gros virus analogue à celui de l'herpès ; on l'appelle virus de Epstein-Barr ou E.B. virus, du nom de ses inventeurs. Malheureusement, il n'existe aucune preuve que le virus E.B soit la cause de la cancérisation de ces cellules et ne soit pas là comme un « passager », c'est-à-dire un virus se multipliant à bas bruit, sans provoquer de lésion cellulaire.


En fait, le virus de la tumeur de Burkitt. est très répandu, et on le considère comme l'agent d'une maladie infectieuse commune, l'angine à monocytes ou mononucléose infectieuse. Pourtant, ce que nous avons dit des virus à ADN permet de supposer que dans certaines conditions, lorsque son programme n'est pas lu jusqu'au bout, il peut avoir une action cancérigène. La transformation par ce virus de leucocytes humains en culture a été récemment décrite.
Notons encore qu'un virus analogue au virus E.B, mais dont on ne sait pas s'il lui est identique, a été trouvé dans certains cancers du rhinopharynx de sujets asiatiques.
Autres suspects, le virus de l'herpès génital et le virus des inclusions cytomégaliques appartiennent également au groupe herpès. On a trouvé une certaine corrélation entre les signes antigènes d'une infection par le virus de l'herpès génital et le cancer du col de l'utérus Là aussi, les preuves définitives manquent. Enfin les adénovirus, cancérigènes pour certaines espèces animales, comme nous l'avons vu, ne sont qu'infectieux chez l'homme, puisque, à leur égard, les cellules humaines sont permissives. Il n'est pourtant pas exclu que des variants, dotés d'un programme déficient, n'aient plus d'action destructive, mais, au contraire, deviennent cancérigènes.
Les nouveaux suspects


Le rôle des virus dans les leucémies et les sarcomes humains n'est pas encore établi.
Mais les suspects se trouvent aussi parmi les virus non encore isolés. Nous avons vu que des virus à ARN causent des leucémies et des sarcomes chez les animaux qui entourent l'homme. Des recherches intensives ont été menées, surtout aux Etats-Unis, pour découvrir de semblables agents dans les leucémies aiguës et les sarcomes humains.
Les recherches de particules virales dans le sang de sujets leucémiques ont été négatives jusqu'à maintenant, malgré plusieurs fausses alertes. Ce que l'on sait des leucémies animales laisse prévoir qu'il n'y a pas de relation obligatoire entre la multiplication intensive du virus et son action cancérigène. Il est possible que l'agent viral, s'il existe, ait infecté le sujet bien avant qu'apparaisse la leucémie, et peut-être même qu'il ait été présent de façon latente dans le matériel héréditaire.
En ce qui concerne les virus à ARN causant des sarcomes, plusieurs faits acquis en 1968 et 1969 indiquent que des cellules humaines sont transformables après infection par ce type de virus et suggèrent que des virus analogues à ceux rencontrés chez l'animal puissent être à l'origine de ce type de cancer.
* Il a été possible de transformer en culture les cellules de type conjonctif provenant d'embryon humain, par les virus causant des sarcomes chez le poulet et la souris. Dans le cas du virus du sarcome de la souris, cela n'a été possible qu'en l'associant intimement au virus de la leucémie du chat. Ce dernier non transformant pour les cellules humaines, est capable d'y pénétrer et de s'y multiplier. Il sert ainsi de vecteur au virus du sarcome de la souris.
* Des extraits filtrés d'ostéosarcomes humains peuvent produire le même type de cancer chez le hamster.
* Des extraits filtrés de sarcome humain peuvent transformer des cellules humaines en culture. Certaines contiennent des particules caractéristiques du groupe des virus cancérigènes à ARN. Les cellules originelles des sarcomes, comme celles passées en culture, possèdent à leur surface un antigène qui semble spécifique de ce type de cancer.
Sans méconnaître l'importance de ces résultats, il est à craindre qu'un long chemin ne reste à parcourir avant la reconnaissance formelle du rôle de certains virus dans les cancers humains incriminés.
La multiplicité des causes possibles de la transformation cellulaire nous semble exclure en tout cas qu'un agent viral spécifique soit responsable de tous les cancers.


Par Pr Luc Montagnier


http://www.larecherche.fr/actualite/aussi/virus-cancer-texte-integral-01-05-2000-83324

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Published by Jean-Pierre LABLANCHY - CHRONIMED - dans Infections froides
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