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La tumeur cancéreuse : un parasite métabolique ? - 23/03/15

Doi : 10.1684/bdc.2013.1742 
Philippe Icard 1, 2, 4, Hubert Lincet 1, 2, 3, 4,
1 Normandie université, 14000 Caen, France 
2 Unité Biologie et thérapies des cancers localement agressifs (BioTICLA), EA 4656, 14032 Caen, France 
3 Centre de lutte contre le cancer François-Baclesse, avenue du Général-Harris, 14076 Caen cedex 05, France 
4 CHU Caen - Basse-Normandie, service de chirurgie thoracique, avenue de la Côte-de-Nacre, 14000 Caen, France 

*Tirés à part

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Résumé

Les cellules tumorales activent les voies de la glycolyse, de la glutaminolyse et de la β-oxydation pour effectuer leurs biosynthèses. L’activité réduite de la pyruvate kinase, réexprimée sous sa forme embryonnaire PKM2, crée un goulot d’étranglement à la fin de la glycolyse qui réoriente le catabolisme du glucose vers la formation de composés participant à la synthèse des acides nucléiques (ribose), des membranes (glycérol) et des protéines. Une partie du glucose est néanmoins transformée en pyruvate, qui provient aussi du catabolisme des acides aminés. Du fait de l’inhibition de la pyruvate déshydrogénase, le pyruvate est préférentiellement transformé en lactate même en présence d’oxygène (effet Warburg). L’acide lactique acidifie le microenvironnement tumoral, ce qui favorise la prolifération, tandis que la lactate déshydrogénase régénère du NAD+, cofacteur essentiel au fonctionnement de diverses voies métaboliques activées (glycolyse, synthèse et réparation de l’ADN…). En complément du glucose, la cellule cancéreuse consomme une grande quantité de glutamine. Après transformation, celle-ci alimente le cycle de Krebs couplé à la production d’ATP et/ou fournit de l’aspartate pour la synthèse des nucléotides. Ce métabolisme particulier est soutenu par l’activation d’oncogènes (Myc, AKT, etc.) et l’inactivation de suppresseurs (P53, PTEN…). à l’instar d’un parasite, la cellule cancéreuse puise dans les réserves de l’hôte pour alimenter ses biosynthèses, tandis qu’elle secrète des déchets (NO, polyamines, ammoniac, lactate…) qui favorisent la croissance tumorale. Une coopération « symbiotique » pourrait s’établir au sein des cellules tumorales et/ou avec les cellules environnementales, afin d’optimiser la production d’ATP en fonction des ressources et de la concentration en oxygène.

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Abstract

Cancer cells activate glycolysis, glutaminolysis and β-oxidation to promote their biosynthesis. The low activity of pyruvate kinase, reexpressed in its embryonic isoform PKM2, generates a bottleneck at the end of glycolysis, which reorients glucose catabolism towards formation of molecules implied in numerous synthesis: ribose for nucleic acids, glycerol for lipid synthesis, etc. However, a part of glucose is transformed in pyruvate, which also comes from aminoacids catabolism. Due to the inhibition of pyruvate dehydrogenase, pyruvate is preferentially transformed into lactate, either in the presence of oxygen (Warburg effect). Lactate dehydrogenase reaction furnishes lactic acid, which acidifies the tumoral microenvironment, a process which favors the cellular growth and regenerates NAD+, a crucial cofactor for the functioning of various metabolic pathways (glycolysis, DNA synthesis and repair…). Cancer cells consume a lot of glutamine, which replenish Krebs cycle (coupled with ATP production), and/or furnishes aspartate for nucleotides synthesis. This particular metabolism is sustained by activation of oncogenes (Myc, AKT, etc.) and suppressors inactivation (P53, PTEN…). Like a parasite, cells draw on reserves of the host to supply their own biosynthesis, while they secrete waste products (NO, polyamines, ammonia, lactate…) that promote cellular growth. A “symbiotic” cooperation could be established between tumor cells themselves, and/or with environmental cells, to maximize ATP production in relation with resources and oxygen concentration.

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Mots clés : métabolisme énergétique, voies biochimiques, cancer, glycolyse, glutaminolyse

Key words : energetic metabolism, biochemical pathways, cancer, glycolysis, glutaminolysis


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P. 427-433 - mai 2013 Retour au numéro
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