Une métastase (du grec ancien : , de , « je change de place ») est, au sens large, une croissance cellulaire qui se produit à distance du site primaire de cette croissance et sans contact direct avec elle — cette définition inclut en principe les métastases infectieuses ou tumorales, qu’elles s’effectuent par voie hématogène ou lymphatique.
En médecine clinique courante, l’usage du terme est restreint aux métastases cancéreuses. qui sont responsables de 90% des décès par cancer .
Généralités sur les métastases en cancérologie Les organes les plus fréquemment concernés par le développement de métastases sont toujours les mêmes, certaines tumeurs tendant à essaimer dans des organes particuliers, comme l'a suggéré il y a plus d’un siècle, en 1889, la « théorie de la graine et du sol » due à Stéphane Paget.
Le cancer de la prostate, par exemple, métastase généralement dans les os. De la même façon, le cancer du côlon tend à métastaser dans le foie. Chez les femmes, le cancer de l'estomac métastase souvent dans les ovaires, où il forme une tumeur de Krukenberg. On avait remarqué que le plus souvent les principaux organes-cibles des métastases sont ceux qui jouent un rôle de filtre dans le corps sain ( foie) ou dans le système immunitaire ( glandes surrénales). Le foie accueille le plus de métastases d'adénocarcinomes, même quand ces derniers se développent dans l'enfance. On pensait que c'était surtout parce qu'il filtre la circulation digestive, en provenance de la veine porte, mais une étude. publiée en 2010 laisse penser que le système immunitaire pourrait en être la raison principale ; cette étude a utilisé des souris mutantes comme modèle animal. Une souche mutante développait spontanément un cancer du pancréas, une autre présentait un cancer avancé du côlon, se propageant à l'abdomen. Les chercheurs ont observé dans le foie — dès les premiers stades de développement du cancer — une expansion de deux types de cellules immunitaires myeloïdes suppressives dans le foie présentant des phénotypes (CD11b+ Gr1+) et caractéristiques fonctionnelles différentes. Ces cellules deviennent alors les leucocytes hépatiques dominants, concomitamment aux phénomènes de cancérisation du foie. Lutter contre ces cellules immunitaires de suppression (tueuses de lymphocytes T) dans le foie lors du développement d'un cancer pourrait empêcher la propagation du cancer au foie. Après le foie, ce sont les poumons qui sont le plus touchés (ils voient passer toute la circulation du corps). Mais les os, le cerveau, et bien que moins souvent, la plupart des autres organes peuvent également être touchés.
Les métastases sont souvent groupées, réalisant, lors des examens (radiographie de poumons, échographie hépatique), un véritable lâcher de ballons.
Les métastases font toute la gravité du cancer car l'extirpation chirurgicale complète d'une tumeur cancéreuse ne permet pas d'avoir la certitude qu'une métastase ne se découvrira pas, des mois ou des années plus tard.
À partir d’une tumeur primaire, les cellules cancéreuses peuvent pénétrer dans les vaisseaux lymphatiques et sanguins puis circuler ailleurs dans le corps grâce au système sanguin jusqu’à un centre éloigné et croître (« métastaser ») dans des tissus normaux.
La métastase définit la tumeur qui est soit bénigne, soit maligne : les tumeurs malignes sont celles qui peuvent se propager par invasion et métastases tandis que des tumeurs bénignes ne peuvent que grandir sur place. Par définition, le terme « cancer » ne s’applique qu’aux tumeurs malignes. Cependant, quelques tumeurs avec histologie bénigne peuvent se comporter comme des tumeurs malignes, par exemple dans le cas de tumeurs cérébrales, et là le traitement doit être aussi agressif qu’avec la forme maligne.
C’est la capacité de s’étendre à d’autres tissus et d’autres organes qui fait du cancer une maladie potentiellement mortelle. C’est pourquoi il y a grand intérêt à comprendre ce qui rend possible des métastases dans le cas d'une tumeur cancéreuse maligne. En effet, l'apparition de métastases traduit en général l'entrée de la maladie cancéreuse dans sa phase terminale.
Quand les cellules cancéreuses diffusent pour former une nouvelle tumeur, on parle de tumeur secondaire ou métastatique. Bien que les cellules métastatiques soient originaires de la tumeur primitive, elles ne sont pas exactement identiques aux cellules de cette dernière. En effet, ces cellules doivent acquérir un certain nombre de caractères (perte d'adhésion cellulaire, migration, invasion) leur permettant de passer du phénotype cancéreux à métastatique. Ces cellules se caractérisent par un comportement similaires aux cellules souches et peuvent alors être qualifiées de cellules souches cancéreuses. Ainsi, si le cancer du sein métastase dans le poumon, la tumeur secondaire est composée de cellules de sein malade (et non des cellules de poumon malade). La maladie dans le poumon est le cancer du sein métastatique (et non le cancer de poumon).
Les cellules cancéreuses peuvent s’étendre aux ganglions lymphatiques (ganglions lymphatiques régionaux) dans la zone de drainage de la tumeur primaire. On parle alors d’envahissement ganglionnaire, de ganglions envahis, ou de maladie régionale. La diffusion dont la localisation se limite aux ganglions lymphatiques régionaux près de la tumeur primaire n’est pas normalement comptée comme métastase, bien que ce soit une indication de pronostic plus mauvais.
Facteurs entrant en jeu Le phénomène de métastase est une série complexe d’étapes au cours desquelles des cellules cancéreuses quittent le site originel (tumeur primaire) et migrent vers d'autres parties du corps en utilisant le système lymphatique et/ou le système sanguin. Pour ce faire, des cellules malignes se séparent de la tumeur primaire et s’attachent en les dégradant aux protéines qui composent la matrice extracellulaire (ECM), laquelle sépare la tumeur des tissus voisins. En dégradant ces protéines, les cellules cancéreuses sont capables de briser l'ECM et de s’évader. Quand des formations cancéreuses orales métastasent, elles voyagent généralement par le système lymphatique vers les ganglions lymphatiques du cou. On dit alors que le cancer est « métastasé ».
En étudiant les conditions nécessaires pour la métastase des cancers, des chercheurs ont découvert qu'un des événements critiques requis est la croissance d'un nouveau réseau de vaisseaux sanguins. Ce processus de formation de nouveaux vaisseaux sanguins est appelé angiogenèse tumorale.
thumb|right|Image écho-Doppler montrant l'hypervascularisation
L’angiogenèse tumorale est la prolifération d'un réseau des vaisseaux sanguins qui pénètrent dans les croissances cancéreuses, fournissant des substances nutritives et de l'oxygène et enlevant les déchets : le chercheur Judah Folkman montre en 1971 que la tumeur ne peut grossir sans angiogenèse au-delà de .. La tumeur angiogénétique commence en réalité lorsque des cellules de tumeur cancéreuses laissent échapper des molécules qui envoient des signaux au tissu hôte normal qui l’entoure. Cette signalisation active certains gènes dans le tissu hôte, lequel, à son tour, permet aux protéines de susciter la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins.
Patricia Steeg, de l'Institut national du cancer de Bethesda (Maryland) a donné ce commentaire : « Les auteurs montrent que les cellules cancéreuses peuvent mobiliser des cellules de moelle osseuse normales, les amenant à migrer vers des régions particulières et à modifier l'environnement local afin d'attirer une métastase et de l’aider à se développer. » Les cellules se multiplient sur le site de la métastase et produisent une protéine appelée fibronectine, qui agit comme une sorte de glu pour attirer et prendre au piège les cellules de moelle osseuse, créant ainsi un terrain d’accueil ou un nid pour les cellules cancéreuses. « Ces nids fournissent aux cellules cancéreuses la possibilité de s’attacher ; elles peuvent ainsi s’implanter et croître. C’est non seulement une occasion de se lier ensemble mais de proliférer. Une fois que tout cela s’est produit, nous sommes en présence d’un site métastatique entièrement formé, c’est-à-dire d’une tumeur secondaire », a dit Lyden. « C'est la première fois que quelqu’un a découvert ce que nous appelons la niche prémétastatique ».
Différentes étapes conduisant à la métastase cancéreuse vignette| redresse=2.5|center|Aperçu de la cascade métastatique : les cinq étapes clés de la métastase comprennent la dissémination, l'intravasation, la circulation, l'extravasation et la colonisation.
Dissémination Élément déclencheur: l'instabilité chromosomique thumb|left|Déterminants de la dissémination des cellules cancéreuses La dissémination des cellules cancéreuses précède les étapes initiales de la cascade invasion-métastase. Cette cascade est la conséquence de l'instabilité chromosomique provoquée par des erreurs continues dans la ségrégation des chromosomes au cours de la mitose. Les défauts de ségrégation chromosomique provoquent la rupture des micronoyaux et la sécrétion d'ADN génomique dans le cytosol, qui active ensuite les voies de détection de l'ADN cytosolique.
La recherche suggère que la nature de la cellule cancéreuse primaire détermine les différentes propriétés métastatiques comme la croissance et la réponse au traitement.
Transition épithélio-mésenchymateuse vignette|La transition épithélio-mésenchymateuse se produit par dissémination unicellulaire ou par migration collective. Le processus comprend plusieurs étapes de transition entre la cellule épithéliale initiale et la cellule mésenchymateuse invasive. La transition épithélio-mésenchymateuse est le processus d'acquisition des cellules épithéliales qui développent la capacité d'envahir, de résister et de se disséminerHanahan, D. & Weinberg, R. A. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell 144, 646–674 (2011).. Les cellules épithéliales sont étroitement liées les unes aux autres et à la matrice extracellulaireFouad, Y. A. & Aanei, C. Revisiting the hallmarks of cancer. Am. J. Cancer Res. 7, 1016–1036 (2017). La transition épithélio-mésenchymateuse régit les altérations biochimiques réversibles qui permettent à une cellule épithéliale d'atteindre un phénotype mésenchymateux et confère une plasticité épithéliale-mésenchymateuse à la cellule épithélialeYe, X. & Weinberg, R. A. Epithelial-mesenchymal plasticity: a central regulator of cancer progression. Trends Cell Biol. 25, 675–686 (2015)., ce qui est crucial pour la progression du cancer et des métastases. Cependant, toutes les cellules provenant du site tumoral primaire ne contribuent pas au développement de métastases.