Modèles 3D de cellules cancéreuses
Cellules tumorales se développent généralement dans des configurations tridimensionnelles. Le microenvironnement tumoral environnant est composé de cellules non tumorales et de matrice extracellulaire (MEC). Dans ce microenvironnement, les cellules tumorales sont confrontées à des conditions de croissance difficiles, notamment une faible exposition à l'oxygène et de faibles niveaux de nutriments, ainsi qu'une sensibilité aux interactions cellule-cellule et aux signaux cellulaires provenant des cellules non tumorales environnantes.
En traditionnel Cultures monocouches 2D le microenvironnement environnant n'est pas répliqué in vitro, ce qui donne lieu à un comportement cellulaire qui n'est pas représentatif de celui in vivo. À cet effet, au cours des dernières décennies, de nombreuses techniques de culture cellulaire 3D ont été développées pour tenter de recréer les conditions de croissance in vivo des cellules tumorales, afin d’obtenir une vision plus précise et plus complète du comportement des cellules tumorales (1).
Modèles de culture 3D de cellules cancéreuses : Une classification
Les modèles 3D de cellules cancéreuses actuellement disponibles diffèrent de trois manières, à savoir la source des cellules cancéreuses, le protocole de manipulation et le temps nécessaire pour produire des cultures 3D. Il existe quatre techniques principales pour obtenir un modèle 3D de cellules cancéreuses.
1) Sphéroïdes multicellulaires organotypiques/explants organotypiques
– Méthode en bref : Cellules cancéreuses sont mécaniquement dissociées et cultivées avec les cellules non tumorales et les cellules stromales que l'on trouve généralement dans le microenvironnement tumoral in vivo.
– Avantages : Les cellules cancéreuses conservent la majorité des caractéristiques phénotypiques et l’hétérogénéité cellulaire du cancer primitif.
– Variations : sphéroïdes provenant de tissus cancéreux (les tissus cancéreux sont légèrement dissociés avec des traitements enzymatiques pour extraire des sphéroïdes cancéreux hétérogènes) (2).
2) Sphéroïdes tumoraux multicellulaires
– Méthode en bref : Des cultures sont produits à partir de lignées de cellules cancéreuses, dans des milieux conventionnels complétés par du FBS. Méthodologiquement similaire aux cultures 2D, à l'exception des cellules cultivées en suspension dans des sphères pour faciliter l'adhésion cellule-cellule.
– Avantages : Bien qu’avec une ressemblance histologique limitée, ces cultures imitent étroitement les gradients métaboliques et prolifératifs associés aux tumeurs in vivo et indiquent une chimiorésistance multicellulaire cliniquement représentative. Les cultures sont faciles à reproduire, nécessitent peu d’entretien et des manipulations génétiques faciles à introduire. Candidat principal pour le dépistage de médicaments à haut débit (3,4).
3) Organoïdes dérivés de tumeurs
– Méthode en bref : les cellules sont cultivées dans des conditions de croissance précises qui comprennent une matrice/un échafaudage de membrane basale, des agonistes Wnt, des agonistes des récepteurs de la tyrosine kinase et des protéines morphogénétiques osseuses. Un modèle de carcinogenèse en plusieurs étapes peut être développé par des introductions séquentielles de mutations du gène suppresseur de tumeur dans des organoïdes non tumoraux.
– Avantages : sert actuellement de plate-forme puissante pour l’organogenèse ex vivo (5-8).
4) Sphéroïdes dérivés de tumeurs (tumorosphères)
– Méthode en bref : Les techniques de culture sont similaires aux sphéroïdes tumoraux multicellulaires. De plus, un milieu de culture sans sérum peut être utilisé pour produire des états cellulaires semblables à ceux des cellules souches.
– Avantages : Principalement utilisé comme système de support pour analyser les caractéristiques des cellules souches cancéreuses in vitro.
Bibliographie
1) Ishiguro T, Ohata H, Sato A, Yamawaki K, Enomoto T, Okamoto K. Sphéroïdes dérivés de tumeurs : pertinence pour les cellules souches cancéreuses et les applications cliniques. Cancer Sci. mars 2017 ; 108(3):283-289.
2) Kondo J, Endo H, Okuyama Het al. Le maintien du contact cellule-cellule permet la préparation et la culture de sphéroïdes composés de cellules cancéreuses primaires pures provenant du cancer colorectal. Proc Natl Acad Sci USA 2011 ; 108 : 6235-40.
3) Durand RE, Olive PL. Résistance des cellules tumorales à la chimiothérapie et à la radiothérapie modulée par l'architecture tridimensionnelle des tumeurs solides et des sphéroïdes. Méthodes Cell Biol 2001;64 : 211–33.7
4) Friedrich J, Seidel C, Ebner R, Kunz-Schughart LA. Dépistage de médicaments basé sur des sphéroïdes : considérations et approche pratique. Protocole Nat 2009 ; 4 : 309–24.
5) Sato T, Stange DE, Ferrante Met al. Expansion à long terme des organoïdes épithéliaux du côlon humain, de l'adénome, de l'adénocarcinome et de l'épithélium de Barrett. Gastroentérologie 2011 ; 141 : 1762-72.9
6) Clevers H. Modélisation du développement et des maladies avec des organoïdes. Cellule 2016 ; 165 : 1586-97.10
7) Sato T, Clevers H. SnapShot : culture d'organoïdes à partir de cellules souches. Cellule 2015 ; 161 : 1700.e1.11
8) Drost J, Artegiani B, Clevers H. La génération d'organoïdes pour l'étude de la signalisation Wnt. Méthodes Mol Biol 2016 ; 1481 : 141-59.
9) Weiswald LB, Bellet D, Dangles-Marie V. Modèles de cancer sphériques en biologie des tumeurs. Néoplasie 2015 ; 17 : 1-15.
