Les métastases sont un processus en plusieurs étapes, où les cellules tumorales surmontent plusieurs défis pour se propager à partir du site primaire pour former des tumeurs secondaires dans le corps. Aussi peu qu’une cellule sur un million parvient à développer des métastases.

Les cellules normales sont confinées à leur tissu d’origine par l’adhésion cellule-cellule et la membrane basale, qui est une barrière physique présente entre les tissus. Les cellules cancéreuses surmontent les contraintes tissulaires par un processus appelé transition épithéliale à mésenchymateuse ou EMT.

Cette transition active deux facteurs de transcription, Snail et Twist, qui favorisent l’expression des gènes impliqués dans la migration cellulaire et régulent à la baisse les facteurs d’adhésion cellulaire tels que l’E-cadhérine.

Les cellules transformées pénètrent ensuite dans la membrane basale en étendant les invadopodes, les protubérances riches en actine. Les Invadopodia sécrètent des protéases, qui dégradent la membrane basale.

Une fois libérées des contraintes tissulaires, les cellules transformées atteignent le vaisseau sanguin en modifiant la matrice extracellulaire.

Les cellules tumorales brisent ensuite la membrane basale du vaisseau et se faufilent à travers les jonctions serrées des cellules épithéliales pour entrer dans la circulation sanguine par un processus appelé intravasation.

La majorité des cellules tumorales circulantes ou CTC meurent pendant la circulation en raison d’un manque d’adhésion cellule-cellule et également par la surveillance immunitaire. Certains CTC sécrètent des substances comme la thrombine et le procoagulant anticancéreux pour stimuler l’enrobage plaquettaire autour d’eux. Cela aide les CTC à échapper à la contrainte de cisaillement pendant la circulation et également à échapper à la surveillance immunitaire.

De plus, certains CTC expriment des protéines de survivine qui suppriment l’action des cellules tueuses naturelles cytotoxiques.

Initialement, les CTC adhèrent faiblement aux cellules endothéliales via des molécules d’adhésion et roulent le long de la paroi du vaisseau jusqu’à ce qu’elles forment une attache ferme au vaisseau. Ensuite, ils se faufilent à travers la muqueuse endothéliale du vaisseau, digèrent la membrane basale et pénètrent dans un nouveau tissu distant par un processus appelé extravasation.

Une fois dans le nouveau site, les cellules tumorales s’adaptent à l’environnement des tissus étrangers pour former des microcolonies et finissent par proliférer pour former des tumeurs secondaires macroscopiques.