Le cancer respecte-t-il les règles des mathématiques?

By | Septembre 16, 2017

Franziska Michor, biomatatique née en Autriche et âgée de 32 ans, estime que les cellules cancéreuses peuvent se comporter de manière prévisible, ce qui peut être compris grâce aux progrès de la mathématique.

Le cancer respecte-t-il les règles des mathématiques?

Le cancer respecte-t-il les règles des mathématiques?


La biologiste évolutionniste Franziska Michor, qui a obtenu son doctorat En biologie de l'évolution à l'Université Harvard de 2005, à l'âge de 22, je savais depuis mon enfance que je voulais être mathématicien.

Que veut dire "évoluer" dans le cancer?

Le cancer, explique le Dr Michor, n’évolue pas vraiment en ce sens que les humains ont évolué à partir d’anciens hominidés ou que les créatures terrestres ont évolué à partir de créatures marines. Ce n'est pas une progression naturelle des cellules normales aux cellules cancéreuses, comme si la cellule cancéreuse était, au sens où la plupart des gens le comprennent, "plus évoluée". Au lieu de cela, l'évolution du cancer récapitule ce qui se passe réellement dans l'évolution des organismes.
Le corps humain contient des milliards de cellules. La plupart d'entre eux travaillent normalement. Sur des milliards de cellules, cependant, des millions, voire des milliards, portent un ADN muté. Les cellules peuvent parfois réparer l'ADN muté et retrouver une fonction normale. Les cellules meurent parfois d’erreurs dans leur code génétique et sont retirées du système immunitaire en raison d’une inflammation. Certaines cellules à ADN muté deviennent cancéreuses et se multiplient pour provoquer la maladie.

Si on permet aux cellules cancéreuses de se multiplier de manière incontrôlable, elles forment dans la plupart des cas des tumeurs, envahissent les tissus voisins, développent leurs propres vaisseaux sanguins et pénètrent dans le vaisseau sanguin pour se fixer aux nouveaux organes.

Le résultat final de la croissance du cancer sans restriction est la mort. Les traitements contre le cancer, comme il est compréhensible, se concentrent sur l’élimination des cellules cancéreuses. Cependant, des traitements inexacts, tels que la chimiothérapie, tuent à la fois les cellules cancéreuses et les cellules saines, lancent les dés qui tueront plus de cellules cancéreuses que de cellules saines et apporteront un bénéfice net au patient. Les traitements les plus précis, tels que la radiothérapie moderne, détruisent les cellules cancéreuses et parfois uniquement les cellules cancéreuses, mais le corps doit encore éliminer les restes atteints d'inflammation. Même les immunothérapies les plus modernes provoquent une hypertrophie temporaire des tumeurs (pouvant exercer une pression sur les vaisseaux sanguins et les organes adjacents), lorsqu'elles atteignent la maladie.

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Innovation du Dr. Michor

Les travaux de Franziska Michor portent sur l'utilisation de méthodes modernes pour affiner les traitements du cancer couramment disponibles. La chimiothérapieMalgré ses nombreux détracteurs, il a tendance à faire plus de bien que de mal, du moins les premières fois qu'il est utilisé, et il est relativement bon marché et largement disponible. Michor utilise les mathématiques pour calculer les doses de chimiothérapie les moins nocives utilisées au moment optimal pour interrompre la multiplication ordonnée et prévisible des cellules cancéreuses à l'aide des mathématiques modernes. Son approche a donné lieu à d’importants succès dont nous traiterons plus loin.

Pour ses innovations, Michor a reçu le prix Vilcek pour la promesse créative en sciences biomédicales, décerné aux immigrants américains qui apportent une contribution notable à «des immigrants qui ont apporté une contribution durable à la société américaine grâce à leurs extraordinaires réalisations en matière de recherche biomédicale. et des arts et des humanités ». L'utilisation des mathématiques pour minimiser la chimiothérapie entre certainement dans cette catégorie.

Rendre Gleevec plus efficace contre la leucémie

Les travaux primés du Dr Michor ont porté sur la dose et le moment d'administration de Gleevec, principal traitement de la leucémie myéloïde chronique. En ce qui concerne les chimiothérapies, Gleevec est probablement le meilleur de la médecine moderne. Parce qu'il est lié à la compensation d'un seul défaut dans un seul gène, au lieu d'une série complexe de mutations, ce qui contribue à la majorité des cas de leucémie myéloïde chronique en rémission. Le problème est que, dès que le traitement est arrêté, le cancer réapparaît, parfois même plus sévèrement qu'avant le traitement.
Michor s'est rendu compte que le problème était probablement que la dose correcte de Gleevec n'était pas délivrée au bon moment. Pour la délicatesse des schémas posologiques, elle a examiné une énorme quantité de données de tests sanguins fournies par un collègue australien.

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Ce que le scientifique formé à Harvard a découvert est le suivant:

  • Gleevec tue les cellules leucémiques, mais n'a aucun effet sur les cellules souches dont elles sont issues.
  • Gleevec convient parfaitement au traitement de cette forme de leucémie, mais il ne peut jamais parvenir à guérir.
  • Bien que Gleevec soit un médicament "intelligent" pour ce type de cancer, le cancer est plus intelligent.

Cela a conduit Michor à une question que presque tous les cancérologues considèrent pour chaque patient, à savoir une meilleure dose continue de chimiothérapie répartie dans le temps, ou une dose élevée de chimiothérapie parsemée de "vacances de chimiothérapie" afin de minimiser les effets effets secondaires toxiques La réponse, a calculé Michor, est que de fortes doses de Gleevec, interrompues par des pauses pour permettre à l'organisme de se remettre des effets secondaires, fonctionnent vraiment mieux pour maintenir le cancer.

Michor, cependant, est la première personne à tirer cette conclusion à partir de données réelles, froides et difficiles, plutôt que de l'expérience clinique.

Il s'avère que beaucoup de médecins n'aiment pas l'idée d'un algorithme pour faire leur travail. Au lieu d'être acclamé pour son travail novateur en mathématiques du cancer, Michor a été attaqué. La plupart des chercheurs ont refusé de partager des données avec elle pour analyse. Cependant, Michor s'est vu proposer un poste au centre anticancéreux Sloan-Kettering à New York, où il a désormais accès à de grandes quantités de données sur différents types de cancer et sur leur réponse aux traitements conventionnels.
Depuis que Michor a quitté Harvard (puis est retourné à l'Université de Harvard), ses recherches ont porté sur des questions très fondamentales, centrées sur le patient:

  • Quand faut-il traiter un glioblastome, une forme particulièrement agressive de cancer du cerveau? Est-il nécessaire de le faire irradier au milieu de la nuit pour ne pas perdre une partie de la veille? commencer le traitement? Michor et ses collègues ont constaté que frapper un enfant de 8 au calendrier de 17: 00 fonctionnait très bien (et donnait certainement aux patients et à leurs familles davantage de possibilités pour les autres).
  • Est-ce un type de chimiothérapie suffisant ou faut-il combattre les cancers avec plusieurs médicaments de chimiothérapie? Michor et ses collègues ont développé un concept "d'effet tunnel stochastique", dans lequel les cancers causés par une mutation peuvent développer une seconde mutation avant que la première mutation ne puisse être traitée par un traitement. L'implication est qu'un type de chimiothérapie n'entraîne généralement pas de cancer en rémission.
  • Le taux de survie à cinq ans ne dit-il rien sur l'état de santé des patients dans les années suivant le diagnostic de cancer? Michor et ses collègues ont déterminé que les données indiquent que la survie est un indicateur de l'état de santé des patients, et pas seulement du délai de leur décès.

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Michor a collaboré à plus que 100 d'études sur les mathématiques du cancer. Ses outils conceptuels non invasifs peuvent conduire à de meilleurs traitements avec moins d'effets secondaires pour des millions de personnes atteintes de cancer.

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