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. L’équipe du
CytoMorpho Lab (CEA-Irig) a trouvé un moyen de contourner ce problème et est parvenue à observer ces cellules tumorales à l’action.
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
A l’aide de puces microfluidiques, 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.
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.
Observation par microscopie confocale des composants de l'architecture cellulaire : l'orientation de l' axe de polarité des cellules est révélée par la position du centrosome (en rouge).
© CEA-Irig
Il a ainsi 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.
Financements:
Les travaux dirigés par Manuel Théry ont été financés par l'Agence Nationale pour la Recherche (AAPG2022-PRC-SHARP et ANR-23-CHBS-0013), la fondation Bettencourt-Schueller, la fondation Schlumberger pour l'éducation et la recherche (en soutien aux travaux de M.T.), le centre national de médecine de précision sur les leucémies (THEMA) de l'Institut de Recherche Saint Louis et la société Bristol Myers Squibb. Les travaux dirigés par Lina Benajiba ont été financés par, l'Institut National du Cancer (PRTK 2022-192), la Ligue Nationale Contre le Cancer, le programme ATIP-Avenir de la fondation Bettencourt-Schueller, le Site de Recherche Intégrée sur le Cancer “InsiTu" et l'Institut de la Leucémie Paris Saint Louis.
Collaboration : Lina Benajiba, INSERM U944 & INSERM 1427, Institut de Recherche Saint Louis (IRSL), Centre d'Investigation Clinique, Hôpital Saint Louis, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris (AP-HP), Université Paris Cité, Paris, France.
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