Thèses

Mercredi 6 Mai 2020 à 14h00.

Impact des contraintes mécaniques sur le comportement de cellules cancéreuses

''Résumé :

Un des enjeux actuels majeurs dans la recherche contre le cancer est la rechute induite par la résistance aux anti-cancéreux, notamment d’une sous population cellulaire présentant une plasticité importante.
Au cours de l’évolution tumorale, l’environnement présente d’importantes modifications biochimiques mais également de ses propriétés mécaniques. Les cellules cancéreuses et les cellules du stroma, subissent des variations majeures des forces physiques qu’elles subissent : soit une augmentation importante due à une croissance rapide dans un espace fini, soit une diminution très importante lors d’un éventuel traitement anticancéreux. Ce phénomène n’est certainement pas sans conséquence pour le tissu concerné. Si l’effet du changement de rigidité de la matrice est largement étudié, un nombre d’étude assez limité s’intéresse aux rôles des différentes contraintes mécaniques.
L’objectif principal a donc été d’élaborer des microsystèmes permettant d’étudier l’impact à long terme de ces signaux mécaniques : d’abord en 2D puis en 3D. Les outils ont été élaborés en agarose, hydrogel naturel qui présente plusieurs avantages pour une utilisation en culture cellulaire et permet de garder des conditions physiologiques.
Le premier système conçu permet d’appliquer un confinement contrôlé sur une population de cellules en deux dimensions. Différentes applications ont été testées : des observations dynamiques en microscopie, des immunomarquages, des analyses moléculaires ou du criblage thérapeutique. Nous avons montré qu’il était tout à fait adapté à des analyses à long terme et qu’aucune différence de viabilité ou de prolifération n’est induite par le système en lui-même ; même après plusieurs jours. Une baisse de prolifération sous contrainte mécanique a été observée pour des cellules cancéreuses mais aussi pour des cellules issues du stroma et a été attestée par différentes techniques. Ensuite, des analyses de signalétiques ont été initiées, notamment concernant un facteur de transcription YAP (Yes-associated-Protein) : élément clefs de diverses voies de signalisation essentielles. La culture cellulaire en trois dimensions et le sphéroïde (agrégat multicellulaire) est de plus en plus utilisé notamment comme modèle de tumeurs solides. Cependant une production homogène et reproductible n’est pas toujours aisée. Le microsystème développé permet de produire plus d’une centaine de sphéroïdes par un seul pipetage et permet une compatibilité avec la microscopie à haute résolution.
Deux techniques ont ensuite été testées pour appliquer des contraintes sur les agrégats : une pression osmotique et le confinement dans une matrice d’agarose à rigidité ajustable. Une technique d’analyses d’images par suivi des déplacements de microsphères a permis de remonter aux forces induites par la croissance du sphéroïde mais a aussi montré un comportement non élastique de l’agarose à plus fortes déformations.''