Glycolyse et cancers, un paradoxe élucidé
Une cellule cancéreuse se divise rapidement et a donc besoin de beaucoup d'énergie pour vivre et se multiplier. Il est donc particulièrement important d'étudier les relations entre énergétique cellulaire, métabolisme et cancer, car cela peut-être une voie de traitement de ces maladies. C'est pourquoi, ce domaine est très étudié au CSM et a déjà fait l’objet de plusieurs actualités. Rappellons ici le paradoxe énergétique : la glycolyse fermentative ou ‘effet Warburg’ produit pour une molécule de glucose fermentée 2 ATP + 2 Lactates au lieu de 34 ATP + 6 CO2 par la voie oxydative. Malgré cette différence, la glycolyse fermentative est la voie métabolique de la majorité des cancers (90%) mais aussi de tous les tissus normaux et embryons à division rapide. Cette glycolyse fermentative est aussi préférée de certains tissus différenciés comme le muscle, les cellules gliales qui comme on le sait ne se divisent pas mais fournissent le lactate aux neurones.
Il s’agit d’une des plus anciennes voies métaboliques connues sous le nom de ses découvreurs (Embden-Meyerof-Parnas), et exploitée par les micro-organismes (bactéries, levures) avant l’apparition de l’oxygène sur notre planète. Mais pourquoi a-t-elle donc persisté avec l’émergence de l’O2, et est-elle préférée par les cancers, et dans d’autres situations extrêmes de stress nutritionnels (hypoxie, jeûne) alors qu'elle est théoriquement moins efficace ?
Les solutions possibles de ce paradoxe sont la conséquence que la fermentation du glucose est : 1) capable de produire autant d’ATP, si ce n’est plus, que par la voie oxydative et ceci avec beaucoup plus de rapidité grâce à un flux glycolytique soutenu par une concentration unique d’enzymes (les enzymes de la glycolyse représentent 30% des protéines chez la levure), 2) ce flux métabolique, par son abondance, est capable d’apporter suffisamment de précurseurs carbonés (unités C3 pour synthèse de phospholipides, acides aminés…), et 3) la production de lactate sécrété, considéré longtemps comme un déchet du métabolisme, est en fait activement oxydé et recyclé en substrat énergétique et glycogène par l’excès d’ATP paradoxalement produit (voir Figures 1 et 2).
Cette synthèse parue dans l'un des journaux les plus connus du domaine, l'Annual Review of Cancer Biology, détaille ces divers processus et fait le point sur cette question d'actualité en concluant sur l'intérêt en recherche clinique de ces résultats fondamentaux.