Université PSL

La biomécanique des cellules cancéreuses en flux

La biomécanique des cellules cancéreuses en flux
Comprendre et combattre le processus métastatique est un défi majeur dans la lutte contre le cancer. Le plus souvent, il implique que les cellules migrent d'une tumeur primaire à un organe distant via la circulation sanguine. Une fois dans les vaisseaux sanguins, les cellules tumorales circulantes subissent un stress de cisaillement et rencontrent une série d’obstacles comme par exemple des vaisseaux étroits imposant des déformations mécaniques.

Nous avons développé des systèmes microfluidiques imitant les contraintes mécaniques de la circulation sanguine. Dans ce système, des lignées de cellules cancéreuses peuvent subir des dommages à l'ADN et des modifications de leurs voies mécanosensibles.

L'hypothèse centrale de ce projet réside dans l’impact significatif de la circulation sanguine sur les différentes facettes de la physiologie et du devenir des cellules tumorales circulantes (CTC), et par conséquent sur le processus métastatique dans son ensemble. Ce projet réunit des physiciens, des biologistes mais aussi des cliniciens, dans le but d’utiliser cette hypothèse dans le cadre d’une étude approfondie en oncologie.

Le but de cette étude consiste tout d'abord à explorer le rôle des voies précédemment identifiées comme étant affectées dans les cellules sous confinement statique ou quasi-statique, associées par exemple à la tension et à la rupture de la membrane nucléaire (entraînant des dommages à l'ADN), ou la régulation du volume au niveau de la cellule entière (visant la survie des cellules). Cette exploration utilisera des techniques de pointe en biologie telles qu’en microscopie, l’utilisation d’inhibiteurs pharmacologiques ou encore l’inactivation de gènes spécifiques. En parallèle, nous mettrons en place une approche transcriptomique pour identifier les voies spécifiquement affectées par les stimuli circulatoires. Nous utiliserons en premier lieu les cellules de lignées, y compris les lignées de CTC établies dans ce consortium, pour basculer ensuite vers des cellules primaires de patients « naïfs ».

Dans un premier temps, nous espérons identifier des molécules cibles susceptibles de réduire la résistance des CTC aux déformations mécaniques induites par la circulation sanguine, ou de limiter l'induction de phénotypes agressifs. Dans un deuxième temps, nous espérons trouver de nouveaux marqueurs du potentiel de survie et de diffusion des cellules cancéreuses en circulation dans le contexte d’un futur traitement thérapeutique.

Visitez leurs sites :
Equipe Macromolécules et Microsystèmes en Biologie et en Médecine

and
Equipe Biologie Cellulaire Systémique de la Polarité et de la Division


Illustration : Représentation schématique et superposition d'images montrant une cellule tumorale transitant dans un canal microfluidique mimant la circulation sanguine
Cognart, H. A., Viovy, J. L., & Villard, C. (2020). fluid shear stress coupled with narrow constrictions induce cell type-dependent morphological and molecular changes in SK-BR-3 and MDA-MB-231 cells. Scientific reports, 10(1), 1-14.