Explorer la complexité des tumeurs est un des grands défis de l’oncologie. Dans le microcosme tumoral, des cellules de multiples natures cohabitent : cellules immunitaires, cellules des vaisseaux sanguins, cellules de soutien du tissu (les fibroblastes), différentes cellules cancéreuses… Toutes ces populations s’influencent les unes les autres et, globalement, concourent à la prolifération des cellules cancéreuses. Pour comprendre ces interactions et observer l’effet des thérapies, l’équipe de Maria Carla Parrini (Institut Curie, Paris), soutenue par la Fondation ARC, associée à des chercheurs de l’Université de Rome, ont mis au point un outil particulièrement efficace.

Comment reconstituer la complexité tumorale sous un microscope ? Depuis plusieurs années, les chercheurs se penchent sur le problème. Une option, exploitée par les chercheurs franco-italiens, est la construction de « tumeurs sur puce ». Concrètement, la technique consiste à cultiver les différentes populations de cellules présentes dans une tumeur dans une matrice de gel, dans laquelle les cellules peuvent s’organiser dans les trois dimensions de l’espace. Une condition majeure pour rétablir les connexions et les coopérations qui régissent la biologie tumorale. Mais pour mieux suivre les répercussions de telle ou telle variation dans ce microcosme reconstitué, les chercheurs ont opéré deux modifications dans les cellules cancéreuses utilisées, issues de cancers du sein ou du poumon : une première pour qu’elles produisent une protéine émettrice d’une lumière fluorescente rouge, visible au microscope, la seconde afin qu’elles produisent une lumière fluorescente verte lorsque les protéines qui déclenchent un mécanisme de mort cellulaire programmée deviennent actives.

Grâce à ces signaux lumineux, les chercheurs peuvent observer de façon dynamique (en vidéomicroscopie) la position précise des cellules cancéreuses qui sont vivantes (rouges) et de celles qui meurent (vertes). Les chercheurs peuvent ainsi voir en direct, par exemple, l’éventuelle action de cellules immunitaires ou de différents traitements testés, en analysant la transition du rouge au vert du signal lumineux à l’aide d’un outil informatique.

Les résultats publiés dernièrement ont ainsi montré que les fibroblastes tumoraux jouaient un rôle important dans la résistance aux chimiothérapie des cancers du sein. Autre découverte, étonnante, celle de la transmission d’un signal de mort : lorsqu’une cellule cancéreuse exposée à la chimiothérapie ou à une cellule immunitaire tueuse venait à mourir, un signal se propageait et provoquait la mort des cellules cancéreuses voisines. 

Outre la compréhension de ces mécanismes, dont certains ne sont que très peu connus, ce nouveau modèle expérimental promet de nombreuses avancées dans l’évaluation précoce de pistes thérapeutiques et surtout dans l’émergence de stratégies fondées sur les équilibres qui s’établissent entre les cellules cancéreuses et leur environnement.

R.D.

Source : Veith, I. et al; Apoptosis mapping in space and timee of 3D tumor ecosystems reveals transmissibility of cytotoxic cancer death; PLOS computational biology; 30 mars 2021