Un modèle révolutionnaire de métastases osseuses du cancer du sein
La métastase est la propagation de cellules cancéreuses d’une partie du corps à une autre par la circulation sanguine ou le système lymphatique. Il s’agit d’un processus complexe comprenant différentes étapes, notamment l’invasion cellulaire, l’intravasation, la survie dans la circulation, l’extravasation et la colonisation d’organes distants. La métastase est l’une des principales causes de décès liés au cancer, alors que les options thérapeutiques se limitent à contrôler la croissance et la propagation du cancer et à soulager les symptômes. Le cancer du sein est le deuxième cancer le plus fréquent chez les femmes, avec des millions de cas répertoriés chaque année. Malgré les programmes de dépistage, de nombreux cas sont diagnostiqués tardivement, lorsque le cancer s’est déjà propagé à d’autres parties du corps.
Un modèle de métastase du cancer du sein pertinent sur le plan clinique
Il est essentiel de comprendre les mécanismes des métastases pour développer des traitements plus efficaces. Toutefois, les efforts visant à découvrir des médicaments sont entravés par le manque de modèles qui reproduisent fidèlement le phénomène des métastases dans le corps humain. Le principal objectif du projet B2B, financé par l’UE, était de mettre au point un modèle in vitro de métastases du cancer du sein dans les os, l’un des sites les plus courants de colonisation des cellules cancéreuses. Les modèles in vitro reposent généralement sur des cultures cellulaires monocouches ou des sphéroïdes tumoraux, et ne présentent pas la complexité dynamique 3D des organes natifs et de l’environnement in vivo. Quant aux modèles animaux, ils ne reproduisent pas la physiologie humaine et ne sont pas pertinents d’un point de vue clinique pour prédire la réponse aux médicaments chez l’homme. «B2B a développé un dispositif unique qui utilise des tissus tumoraux à grande échelle provenant de patients, dont les dimensions sont cliniquement pertinentes, et qui sont cultivés dans un réseau capillaire microvasculaire auto-assemblé», explique la coordinatrice du projet, Silvia Scaglione.
Conception du dispositif B2B
Le dispositif se compose d’une plateforme fluidique à chambres multiples conçue pour reproduire in vitro le processus de métastase du cancer du sein dans les os, dans une première application. La première chambre contient le tissu du cancer du sein et la seconde un osselet. L’os a été généré à partir de constructions minéralisées et d’autres types de cellules. L’objectif consistait à reproduire et étudier les interactions cellulaires complexes susceptibles de jouer un rôle dans les métastases osseuses. La connexion entre les deux chambres est assurée par un système circulatoire reposant sur une pompe, constitué d’un réseau de macro-canaux relié à des microcapillaires auto-assemblés dans les tissus à base de polymères. Il est conçu pour reproduire fidèlement les vaisseaux sanguins humains. Ce système macrovasculaire a été bio-imprimé et recouvert de cellules endothéliales. Deux circuits fluidiques capillaires indépendants sont à l’œuvre: le premier maintient la circulation du milieu de culture dans les organoïdes, et le second assure la connexion dynamique nécessaire entre les organoïdes du sein et de l’os.
Performance du dispositif B2B
Le dispositif a fait l’objet de nombreux tests et optimisations afin de parvenir à une conception avancée offrant les performances souhaitées et une prédisposition réduite à la contamination. Les résultats ont confirmé la capacité des connexions micro- et macrovasculaires à maintenir la prolifération et l’agrégation des cellules cancéreuses en amas entourés de structures vasculaires. Il est important de noter que le dispositif B2B a généré spontanément des cellules tumorales circulantes viables capables de former des colonies secondaires. Ces cellules ont également été caractérisées sur le plan moléculaire et ont migré vers le tissu osseux. «Nous pensons que, dans un avenir proche, le dispositif B2B facilitera l’étude du parcours des cellules cancéreuses du sein, entre le moment où elles quittent la tumeur primaire et celui où elles atteignent le site métastatique», souligne Silvia Scaglione.
Mots‑clés
B2B, métastase, cancer du sein, os, modèle in vitro, plateforme fluidique
