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Yellow dots

Cancer (r)evolution
- A vous de jouer

Découvrez différentes représentations de l'évolution des populations de cellules !

Durée de l’activité : 30 minutes
Âge conseillé : dès 15  ans
Computational OncogenomicsMedical Data Science

Hero Cancer(r)evolution

Contexte

Le but de cette activité est de découvrir différents modèles utilisés pour représenter l’évolution des populations de cellules cancéreuses…et les similitudes avec l’évolution des populations de bactéries en présence d’un antibiotique!

Le cancer: une histoire d’évolution

Le cancer est la conséquence d’une prolifération anormale de cellules. Cet amoncellement de cellules conduit à la formation d’une tumeur.

Les cellules d’une tumeur, même si elles sont toutes dérivées d’une cellule ancêtre commun, sont très hétérogènes du point de vue génétique. Division après division, chaque cellule peut donner naissance à des populations cellulaires distinctes.

Ces différentes populations évoluent en fonction de l’environnement. Les pressions sélectives 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).

Des 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. Dans certains cas, plusieurs populations peuvent cohabiter.

Etudier le cancer en adoptant une vision évolutive permet donc d’apporter un nouvel éclairage sur la complexité des différents processus en jeu au sein d’une tumeur.

Divisions Cellulaires

L’évolution des cellules cancéreuses au cours du temps est toutefois 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 populations de cellules  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 des représentations de différents types d’évolution des populations de cellules au sein d’une tumeur.

A vous de faire correspondre les différents types d’évolution avec leurs représentations (graphique et arbre) et les explications qui vont avec en bougeant les cases verticalement.

 

  • Type d’évolution
  • Evolution linéaire
  • Evolution neutre
  • Evolution ramifiée
  • Evolution ponctuelle
  • Représentation ‘graphique’
  • Linear Evolution
  • Neutral Evolution
  • Branched Evolution
  • One-time Evolution
  • Représentation ‘arborescente’
  • Linear Evolution
  • Linear Evolution
  • Linear Evolution
  • Linear Evolution
  • Explication
  • Chaque nouvelle population remplace la population précédente.

  • Les différentes populations cohabitent.

  • Une ou plusieurs population(s) prend le dessus au cours du temps et remplace les autres.

  • Suite à un évènement ponctuel, une seule population devient majoritaire.

Un exemple similaire : les bactéries et la résistance aux antibiotiques

L’évolution rapide des populations de cellules cancéreuses peut se faire grâce  à l’apparition de nouvelles mutations à chaque génération et à l’hétérogénéité génétique des populations de cellules qui en découlent.

Le même processus biologiques a lieu dans une population de bactéries en présence d’un antibiotique: l’évolution de cette population de bactéries peut se faire grâce à l’apparition de nouvelles mutations à chaque génération.

Certaines bactéries, devenues ainsi résistantes à l’antibiotique, vont continuer à se multiplier. Alors que d’autres bactéries, sensibles à l’antibiotique, vont disparaître. Ces résistances peuvent être innée (présence de gènes de résistance)  ou acquises (apparition de mutations qui modifient par exemple l’expression de certains gènes).

L’évolution des populations de bactéries en direct…

La vidéo à droite (en anglais) montre la croissance d’une population de bactéries intestinales, appelées Escherichia coli (en blanc), cultivées sur une grande plaque couverte d’une gélose contenant des nutriments (en noir).

Cette plaque est composée de plusieurs bandes, chaque bande contient des concentrations croissantes d’un antibiotique, avec au centre la concentration la plus élevée (1000x).

A chaque changement de concentration d’antibiotique, la croissance des bactéries ralentit. De nouvelles populations de bactéries mutantes, résistantes à une concentration plus élevée de l’antibiotique, apparaissent et continuent à se diviser.

Les populations de bactéries qui se sont développées au centre de la plaque sont devenues résistantes à une concentration 1000 fois supérieure d’antibiotique, et ceci en l’espace de 11 jours !

D’où l’importance de suivre à la lettre la posologie des traitements antibiotiques qui nous sont prescrits !

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