Carlo Maley est chercheur au Biodesign Center for Biocomputing, Security and Society de l’Arizona State University. Maley est également chercheur au Biodesign Center for Immunotherapy, Vaccines and Virotherapy et au Biodesign Center for Mechanisms of Evolution de l’Arizona State University. Il est professeur agrégé à l’École des sciences de la vie de l’ASU et directeur de l’Arizona Cancer Evolution Center. Crédit : The Biodesign Institute de l’Arizona State University
Les cellules du corps peuvent être considérées comme de minuscules cibles de tir à l’arc, chacune vulnérable à la flèche mortelle du cancer. Plus un animal a de cellules et plus il vit longtemps, plus il risque d’accumuler des mutations cellulaires nocives qui peuvent éventuellement conduire au cancer. Ou du moins, c’est ce que suggère l’intuition.
Néanmoins, de nombreux animaux de très grande taille portant d’énormes populations cellulaires, y compris les éléphants et les baleines, non seulement survivent jusqu’à un âge avancé, mais ont des taux de cancer remarquablement bas. Cette énigme biologique porte le nom de paradoxe de Peto. En bref, le paradoxe dit que la taille et la longévité des espèces devraient être proportionnelles à l’incidence du cancer, mais les données du monde réel à travers les espèces suggèrent que cette association ne tient pas.
Dans une nouvelle étude publiée dans la revue La nature, Carlo Maley, chercheur au Biodesign Center for Biocomputing, Security and Society de l’Arizona State University, avec des collègues internationaux, explore les récentes implications du paradoxe de Peto et met en lumière ce que la science apprend sur le cancer à travers l’arbre de la vie.
Les chercheurs analysent la plus grande base de données inter-espèces de ce type, un pool de mammifères adultes provenant d’enregistrements de zoo qui comprend 110 148 individus couvrant 191 espèces.
L’objectif est d’évaluer les taux de mortalité par cancer spécifiques aux espèces sur un large assortiment de mammifères, de réexaminer les allégations du paradoxe de Peto d’une manière rigoureusement quantitative et d’explorer les mécanismes de suppression du cancer pertinents pour lutter contre la maladie chez les humains et les animaux.
L’étude fournit l’évaluation la plus approfondie du paradoxe de Peto à ce jour. Les résultats offrent une preuve concluante que le risque de mortalité par cancer est largement indépendant à la fois de la masse corporelle et de l’espérance de vie adulte d’une espèce à l’autre.
La solution au paradoxe réside dans le fait que l’évolution vers une plus grande taille et longévité des espèces s’est accompagnée de la co-évolution de puissants mécanismes de résistance au cancer.
Maley est également chercheur au Biodesign Center for Immunotherapy, Vaccines and Virotherapy et au Biodesign Center for Mechanisms of Evolution de l’Arizona State University.
Il est professeur agrégé à l’École des sciences de la vie de l’ASU et directeur de l’Arizona Cancer Evolution Center.
Bataille incessante
La lutte contre le cancer a enregistré quelques victoires récentes. Les statistiques annuelles pour 2020 révèlent la plus forte baisse en une seule année de la mortalité par cancer jamais enregistrée, selon le Société américaine du cancer. Pourtant, malgré des avancées significatives dans le diagnostic et le traitement du cancer, la maladie reste l’une des principales causes de mortalité, avec un bilan estimé à plus de 600 000 l’année dernière aux États-Unis seulement.
Le fléau ne se limite pas aux humains. En effet, la nouvelle étude fait état d’un fardeau important du cancer dans toutes les espèces, en particulier chez certains mammifères soignés par l’homme, où le nombre de décès dus au cancer dans la population adulte peut atteindre un taux étonnant de 20 à 40 %.
Alors que le cancer est une réalité dans toute la gamme des espèces multicellulaires sur terre, la maladie n’est guère démocratique dans la sélection de ses victimes. Certaines espèces ont des taux de cancer significativement plus élevés ou plus faibles, pour des raisons que les chercheurs s’efforcent encore d’élucider.
La nouvelle étude explore certaines des surprises, notamment la vulnérabilité inhabituellement élevée au cancer de certains mammifères carnivores. La disparité s’est avérée être étroitement associée au régime alimentaire, les taux de cancer les plus élevés étant observés chez les mammifères qui consomment d’autres mammifères, bien que d’autres facteurs jouent également un rôle important.
Plus de cellules, plus de problèmes ?
Les organismes multicellulaires, du plus simple au très complexe, sont confrontés à des défis lorsque leurs cellules se divisent. Des mutations cellulaires peuvent survenir lorsque ADN les mécanismes de copie ne parviennent pas à dupliquer fidèlement les 6 milliards de paires de bases du code génétique. Des facteurs environnementaux tels que les rayonnements peuvent également endommager l’intégrité de l’ADN, entraînant des mutations.
La plupart de ces mutations n’ont aucun effet perceptible sur la santé d’un organisme. Certains, cependant, déclenchent une réaction en chaîne dévastatrice, entraînant le cancer, une affliction souvent mortelle.
Le problème peut être exacerbé lorsque les organismes grandissent et acquièrent plus de cellules dans leur corps. Un autre facteur clé est l’accumulation de mutations au fil du temps, l’âge représentant un facteur de risque clé de cancer. La tendance est facilement observée chez une variété d’espèces, y compris les chiens et les humains.
Mais alors que cette règle de bon sens s’applique au sein d’une espèce donnée, les chercheurs voient quelque chose de tout à fait différent lorsqu’ils examinent un large éventail d’espèces diverses, où les grandes espèces à longue durée de vie sont souvent vues prospérer avec de faibles taux de cancer.
Cette apparente contradiction a été exprimée pour la première fois par l’épidémiologiste Richard Peto. Il a étudié les taux de cancer chez les humains et les souris, trouvant l’incidence du cancer chez les deux espèces à peu près équivalente. Étant donné que les humains ont environ 1000 fois plus de cellules que les souris et vivent 30 fois plus longtemps, cela présente une énigme. Encore plus surprenante est l’observation selon laquelle les grands animaux sauvages à longue durée de vie ne semblent pas montrer une propension nettement plus élevée au cancer.
Il apparaît que la nature a affronté le problème du cancer chez les espèces de grande taille et à vie longue et est parvenue à un certain nombre de solutions, qui diffèrent selon les espèces concernées. Ces mécanismes de suppression du cancer peuvent offrir des indices pour supprimer le cancer chez d’autres animaux, y compris les humains.
Sonder un paradoxe
Bien que les idées fondamentales du paradoxe de Peto soient reconnues depuis longtemps, la confirmation scientifique a été difficile. Jusqu’à présent, les données disponibles étaient insuffisantes en termes de taille d’échantillon, de répartition par âge, de parenté avec les espèces et de cause de mortalité pour tirer des conclusions fermes à l’appui du paradoxe de Peto.
La présente étude tire parti d’un vaste ensemble de données connu sous le nom de Zoological Information Management System (ZIMS), qui compile des informations détaillées sur l’âge, le sexe, le statut mort/vivant et les données pathologiques post mortem pour les mammifères adultes non domestiqués. Ce riche entrepôt d’informations inter-espèces était crucial pour une analyse approfondie du paradoxe de Peto.
Un risque élevé de cancer a été observé dans l’enquête zoologique chez les carnivores. Cela peut être dû à l’utilisation de progestatifs et d’autres formes de contraception hormonale ainsi qu’au report de la gestation chez les animaux de zoo. Les deux facteurs ont été liés au développement de cancers humains, ainsi que chez les chats non domestiques.
Pourtant, les chercheurs ont déterminé que les pratiques contraceptives ne peuvent pas pleinement expliquer le risque accru de cancer chez les carnivores. S’ils le pouvaient, un biais sexuel clair dans les données serait évident, les carnivores femelles affichant des taux de cancer plus élevés. Au contraire, un déterminant clé semble être l’alimentation.
L’alimentation comme destin ?
Les carnivores consomment généralement une alimentation riche en graisses et pauvre en fibres, ce qui est un facteur de risque connu de cancer. Parce que les carnivores sont au sommet de la chaîne alimentaire, ils peuvent ingérer des polluants ou d’autres composés cancérigènes à des niveaux plus concentrés que les animaux qui apparaissent plus bas dans la chaîne alimentaire.
De plus, la consommation de viande peut exposer les carnivores à divers agents pathogènes qui ont été liés aux processus de formation du cancer. Les virus, en particulier, peuvent présenter un risque de cancer considérable, avec 10 à 20 % de tous les cancers censés avoir une origine virale.
Une analyse plus approfondie des données du zoo a montré que parmi les carnivores, ceux qui consommaient d’autres vertébrés dans le cadre de leur alimentation avaient les taux de cancer les plus élevés, par rapport aux carnivores qui consommaient rarement ou jamais d’autres mammifères. Les données suggèrent un coût élevé en termes de risque de cancer pour un régime carnivore, en particulier riche en proies mammifères.
D’autres facteurs qui pourraient affecter les taux de cancer chez ces animaux comprennent la faible diversité du microbiome, le degré d’exercice physique en captivité ou d’autres facteurs physiologiques. Contrairement aux carnivores, les ruminants présentent le risque de cancer le plus faible parmi les mammifères.
Parler aux animaux
Les résultats de l’étude confirment les hypothèses centrales du paradoxe de Peto. Les données ne montrent aucune association significative entre le risque de mortalité par cancer et la masse corporelle entre les espèces, ce qui suggère que la sélection naturelle des mécanismes de résistance au cancer chez les grands animaux est ce qui réduit considérablement leur risque de cancérogenèse.
Ces mécanismes variés sont déjà devenus l’objet de recherches intensives pour leur potentiel à prévenir cette maladie mortelle, à la fois chez les animaux sauvages et chez l’homme, bien que beaucoup de choses restent inconnues. L’étude fournit la base pour d’autres explorations dans ce domaine et met en évidence la puissance des données zoologiques pour la recherche future sur le cancer.
Reference: “Cancer risk across mammals” by Orsolya Vincze, Fernando Colchero, Jean-Francois Lemaître, Dalia A. Conde, Samuel Pavard, Margaux Bieuville, Araxi O. Urrutia, Beata Ujvari, Amy M. Boddy, Carlo C. Maley, Frédéric Thomas and Mathieu Giraudeau, 22 December 2021, La nature.
DOI : 10.1038 / s41586-021-04224-5
