Yellow dots

Cancer(r)evolution
- A vous de jouer

Découvrez différentes représentations de l'évolution des cellules cancéreuses !

Durée de l’activité : 30 minutes
Âge conseillé : dès 15  ans

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Contexte

Le but de cette activité est de découvrir différents modèles utilisés pour représentés l’évolution des cellules cancéreuses.

Le cancer: une histoire d’évolution

Les cellules d’une tumeur, même si elles sont toutes dérivées d’une cellule ancêtre commun sont très hétérogènes du point de vue génétique. Chaque cellule peut donner naissance à des sous-populations distinctes.

Les pressions sélectives sur ces populations cellulaires varient au cours du temps sous l’effet de facteurs endogènes (environnement de la tumeur, barrière géographique, système immunitaire du patient) et exogènes (traitements médicamenteux).

De nombreuses populations de cellules dominantes à un moment donné peuvent se retrouver dans des impasses évolutives et disparaître, tandis qu’une population de cellules minoritaire peut être capable de persister et devenir dominante.

 

L’évolution des tumeurs au cours du temps est difficile à étudier chez les patients. Il n’est pas possible de faire des prélèvements réguliers tout au long de la maladie.

La plupart des études prédisent l’évolution des tumeurs à partir de quelques échantillons prélevés ponctuellement et font appel à des modèles mathématiques qui utilisent des notions d’évolution des espèces, d’écologie et de génétique des populations !

 

A vous de jouer

Voici différentes représentations et modèles mathématiques de l’évolution des populations de cellules cancéreuses au sein d’une même tumeur.

  • Ligne 1: le  nom des différents modèles utilisés pour étudier l’évolution des cellules cancéreuses.
  • Ligne 2: une représentation shématique des cellules présentes dans une tumeur au cours du temps: chaque cellule génétiquement différente est représentée par une couleur différente.
  • Ligne 3: une représentation graphique de l’évolution des cellules au cours du temps.
  • Ligne 4: une représentation de l’évolution des cellules sous forme d’arbre.

Grouper les informations qui correspondantes à un même type d’évolution dans une même colonne, en bougeant les cases horizontalement.

Explication:

Branching Evolution (BE): différentes sous-populations de cellules apparaissent au cours du temps et évoluent en parallèle dans la masse tumorale.

Linear Evolution (LE) : chaque nouvelle sous-population de cellules qui apparaît au cours du temps remplace les sous-populations précédentes.

Neutral Evolution (NE) : aucune sous-population de cellules ne prend le dessus : la masse tumorale est génétiquement très hétérogène.

Punctuated Evolution (PE) : (aussi appelée macroevolution ou big bang). Une anomalie génétique majeure se produit et conduit à l’apparition d’une sous-population de cellules dominantes dans la masse tumorale.

L’évolution d’une population de cellules en temps réel:

La résistance aux antibiotiques

L’évolution d’une cellule pré-cancéreuse en une cellule cancéreuse maligne et la progression de la tumeur nécessitent donc l’apparition de multiples mutations qui confèrent un avantage sélectif à différentes sous-population sous la pression sélective du microenvironnement de la tumeur et du traitement.

Le même type de processus biologiques a lieu dans une population de bactéries sous la pression sélective de concentrations croissantes d’antibiotiques: la formation de populations de cellules très hétérogènes du point de vue génétique.

La vidéo ci-dessous montre une population de bactéries intestinales E. coli (en blanc) qui croit sur une grande plaque. Cette plaque est composée de plusieurs bandes, chacune avec des concentrations croissantes d’antibiotique, avec au centre la concentration la plus élevée (1000x).

A chaque changement de concentration d’antibiotique, la croissance des bactéries ralentit et apparaissent peu à peu de nouvelles sous-populations de bactéries devenues résistantes.

Les populations de bactéries qui arrivent au centre de la plaque sont devenues résistantes à des concentrations 1000 fois supérieures d’antibiotique,  en l’espace de 11 jours !

De l’importance de suivreà la lettre les traitements prescrits !

Video of Evolution in Action (2016) (EN) : https://www.wired.com/2016/09/gorgeous-unsettling-video-evolution-action/

ou https://www.youtube.com/watch?v=plVk4NVIUh8

ou https://www.youtube.com/watch?v=_aASQd0Hwgw (audiodescription)

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