Les cellules cancéreuses présentent un phénotype mutateur caractérisé par des mécanismes de réparation de l’ADN défectueux qui conduisent à des taux de mutation plus élevés que la normale. Leur tolérance aux mutations, même dans les gènes critiques du cycle cellulaire, leur confère des avantages de survie par rapport aux cellules normales.

Par exemple, les cellules normales cessent de se diviser lorsqu’elles entrent en contact avec une autre cellule, dans un phénomène connu sous le nom d’inhibition de contact. Cependant, certaines cellules peuvent muter pour surmonter l’inhibition de contact et s’empiler les unes sur les autres, formant une masse tumorale.

Néanmoins, ces cellules tumorales ne peuvent pas continuer à proliférer indéfiniment. À un moment donné, ils peuvent subir une sénescence cellulaire réplicative, un phénomène où les cellules cessent de se diviser après un certain nombre de divisions cellulaires.

Ainsi, certaines cellules tumorales mutent davantage pour surmonter cet obstacle et devenir cancéreuses. Tout d’abord, ils augmentent leur taux de division cellulaire pour compenser la perte de cellules due à la sénescence cellulaire. Deuxièmement, ils peuvent échapper à l’apoptose, ce qui entraîne la survie prolongée des cellules anciennes et endommagées.

La tumeur se développe, les cellules à l’intérieur d’une grosse tumeur reçoivent moins d’oxygène - un phénomène appelé hypoxie. Cela limite la capacité des cellules à se développer et peut déclencher une nécrose cellulaire à l’intérieur de la tumeur.

Les cellules cancéreuses surmontent ce défi grâce à deux mutations avantageuses. Tout d’abord, ils favorisent l’angiogenèse - le processus de formation de nouveaux vaisseaux sanguins autour de la tumeur en croissance qui peut fournir plus d’oxygène et de nutriments aux cellules.

Le second est un passage métabolique du métabolisme oxydatif au métabolisme glycolytique.

Dans les cellules normales, le glucose est métabolisé en pyruvate par glycolyse. Dans des conditions aérobies, le pyruvate est métabolisé par phosphorylation oxydative pour produire un rendement en ATP important mais plus lent. Dans des conditions anaérobies, comme lors d’une activité musculaire intense, les cellules métabolisent le pyruvate en lactate par glycolyse anaérobie avec un rendement faible mais rapide en ATP.

Pour alimenter une croissance rapide, les cellules cancéreuses absorbent 100 fois plus de glucose que les cellules normales, qui est converti en pyruvate par glycolyse. Ensuite, le pyruvate est rapidement métabolisé en lactate par glycolyse anaérobie, indépendamment de la disponibilité de l’oxygène. Ce phénomène s’appelle l’effet Warburg.

Même si la glycolyse anaérobie est moins efficace que la phosphorylation oxydative, elle fournit des rafales rapides d’ATP pour la prolifération du cancer.