La radiothérapie est l'un des traitements anticancéreux les plus courants, prolongeant efficacement les durées de survie et augmentant les taux de guérison des patients atteints de cancer. Cependant, les lésions osseuses induites par la radiothérapie - y compris la réduction de la masse osseuse, l'augmentation de la fragilité osseuse et le risque accru de fractures et d'ostéonécrose - restent un problème courant qui manque actuellement de contre-mesures efficaces.
Le rayonnement provoque ces dommages en supprimant la croissance, la survie et la maturation des cellules formant les os appelées ostéoblastes, inhibant ainsi la formation osseuse. Un remède potentiel pourrait être l'exposition à des champs électromagnétiques non invasifs (CEM), qui sont connus pour stimuler la croissance et la différenciation des ostéoblastes, et pourraient atténuer les effets de l'irradiation. Maintenant, une équipe de recherche en Chine a identifié la forme d'onde CEM optimale pour maximiser l'efficacité d'un tel traitement, rapportant les résultats dans Science Advances.
Da Jing, de Quatrième université médicale militaire, et ses collègues ont d'abord soumis des cellules osseuses à une stimulation CEM à l'aide de diverses formes d'onde, y compris les CEM sinusoïdales, les CEM à impulsion unique et les CEM à rafale pulsée (CEMP). Pour évaluer la réponse des cellules, ils ont surveillé en temps réel l'ion calcium intracellulaire (Ca2+) signalisation, l'une des premières réponses cellulaires aux stimuli externes.
L'équipe a découvert que le CEMP induisait du Ca intracellulaire plus robuste2+ signalisation dans les ostéoblastes irradiés que les autres formes d'onde, caractérisée par un Ca unique2+ oscillations avec plusieurs Ca2+ pointes. D'autres analyses ont montré qu'une forme d'onde PEMF non identifiée auparavant avec une intensité de champ magnétique de 2 mT et une fréquence de 15 Hz a suscité la réponse la plus forte chez les ostéoblastes. En revanche, cette forme d'onde PEMF n'a eu aucun effet sur les autres types de cellules osseuses irradiées (ostéoclastes et ostéocytes).
Ensuite, les chercheurs ont cherché à savoir si le CEMP administré à l'aide de ces paramètres optimaux pouvait atténuer la perte osseuse induite par les radiations in vivo. Dans des études sur des rats, ils ont exposé un membre postérieur à deux doses de 8 Gy de rayonnement focal (à un jour d'intervalle) et ont utilisé un micro-CT pour évaluer la structure osseuse 45 jours plus tard. Les membres irradiés présentaient une perte osseuse trabéculaire significative, y compris une diminution d'environ 50 % de la fraction volumique osseuse et de la densité minérale osseuse par rapport au côté non irradié.
Un deuxième groupe de rats a reçu quotidiennement du CEMP corps entier (2 h/jour) pendant les 45 jours suivant l'irradiation. Ce traitement a restauré la masse osseuse et les propriétés mécaniques des membres postérieurs irradiés au niveau des membres non irradiés, en sauvant les ostéoblastes. L'équipe note que le CEMP n'a eu aucun effet sur le poids corporel ou l'apport alimentaire des animaux.
Ayant montré que l'exposition au CEMP pouvait atténuer la perte osseuse induite par les radiations, il est également essentiel que le CEMP n'ait pas d'impact négatif sur le traitement de la tumeur. Dans cette optique, les chercheurs ont comparé la sensibilité des ostéoblastes et de diverses cellules tumorales (cellules du cancer du sein, du côlon, du mélanome malin et de l'ostéosarcome) aux CEMP.
L'irradiation a réduit la viabilité cellulaire et favorisé l'apoptose dans tous les types de cellules. Fondamentalement, bien que le CEMP ait amélioré la viabilité des ostéoblastes et inhibé l'apoptose des ostéoblastes, il n'a eu aucun effet sur la viabilité ou l'apoptose dans aucune des cellules tumorales à aucun moment.
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Les chercheurs attribuent cette sélectivité à la présence de cils primaires - des organites sensoriels qui détectent et traduisent les signaux mécaniques extracellulaires - qui agissent comme des capteurs PEMF. Ces cils primaires sont très abondants dans les ostéoblastes, mais absents dans la plupart des cellules tumorales. Dans une expérience où la génération de cils primaires dans les ostéoblastes irradiés a été bloquée, l'augmentation médiée par le CEMP de la survie et de la différenciation des ostéoblastes a presque complètement disparu.
« Considérant que, parmi tous les types de cellules osseuses, les ostéoblastes sont particulièrement sensibles aux radiations, ce régime PEMF, qui induit l'activation spécifique des ostéoblastes, semble être une approche prometteuse et très efficace contre les lésions osseuses induites par les radiations », concluent les chercheurs.
