Les leucémies sont des cancers du sang, qui produisent de
façon anarchique des cellules anormales qui perturbent les fonctions vitales de
notre système sanguin. Les mécanismes qui participent à cette dérégulation sont
difficiles à étudier car ces cellules résident dans la moelle, là où les
microscopes n’ont pas accès. Des chercheurs du CEA-Irig (équipe CytoMorpho Lab) ont trouvé un moyen de contourner ce problème et sont
parvenus à observer ces cellules tumorales en action.
A l'aide de puces microfluidiques (ensemble de micro-canaux connectés entre eux et reliés à l'extérieur par des entrées et des sorties percées à travers la puce), l'équipe a en effet pu recréer une « niche artificielle », qui reproduit de façon minimaliste et structurée l'environnement dans lequel se trouvent les cellules souches, saines ou tumorales, dans la moelle osseuse. Dans ces puces, à la géométrie régulière, où le nombre et la position des cellules souches peuvent être contrôlés, et dont la transparence laisse libre accès aux meilleurs microscopes, l'équipe a pu observer la forme et même l'architecture intérieure des cellules leucémiques.
Puce microfluidique: ensemble de micro-canaux connectés entre eux et reliés à l'extérieur par des entrées et des sorties percées à travers la puce (© CEA-Irig).
Au sein d'une cellule, tout est très bien organisé. L'espace est compartimenté, et les protéines sont transportées selon un axe bien défini. L'orientation du transport intracellulaire constitue l'axe de polarité des cellules. Il détermine la façon dont les cellules communiquent avec leurs cellules voisines. C'est l'orientation de cet axe de polarité que les chercheurs du CytoMorpho Lab ont pu mesurer dans des cellules souches saines et des cellules tumorales.
Ces cellules, celles de patients suivis à l'hôpital Saint Louis pour le traitement de leur leucémie, ont été récupérées et ont été insérées dans ces niches artificielles préalablement chargées de cellules stromales pour mimer leur environnement naturel dans la moelle. A l'aide d'un microscope confocal, les composants de l'architecture des cellules ont été observés et l'orientation de leur axe de polarité (révélé par la position du centrosome, en rouge dans l'image ci-jointe) a été relevée. C'est ainsi qu'il a été découvert que les cellules souches sanguines prélevées chez des patients sains orientaient leur polarité vers leur point de contact avec les cellules stromales, alors que celles prélevées chez les patients leucémiques étaient orientées aléatoirement.
En plus de l'ouverture de nouveaux axes de recherches possibles sur les causes et progressions des leucémies, le dispositif microfluidique transparent utilisé dans ces travaux pourraient permettre la mise au point de nouveaux tests diagnostiques basés sur l'observation de la morphologie et du comportement des cellules de patients. Par ailleurs, la capacité de ces puces à accueillir des cellules primaires humaines pour mimer des conditions physiologiques proches de celles du patient, pourrait également servir à de nouvelles stratégies thérapeutiques.