FC3R : Pouvez-vous vous présenter et nous parler de votre parcours ?
Je suis chercheuse post-doctorante au Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon (CRCL), sur le site du Centre Léon Bérard, dans l'équipe « États cellulaires et cancers de l'enfant » codirigée par le Dr Marie Castets et le Pr Jean-Yves Blay. Nous travaillons spécifiquement sur les cancers pédiatriques, notamment les sarcomes et les tumeurs cérébrales.
Lors de mon doctorat au Laboratoire de la Barrière Hémato-Encéphalique à Lens, j’ai développé des modèles in vitro multicellulaires en 2D pour étudier les interactions entre les cellules de la barrière hémato-encéphalique et les cellules de gliome infiltrant du tronc cérébral, un cancer pédiatrique très agressif plus communément appelé par son acronyme anglais « DIPG ». J’ai ensuite voulu aller plus loin dans la modélisation des tumeurs cérébrales pédiatriques en rejoignant le groupe du Dr Laura Broutier au CRCL pour mon postdoctorat. Je travaille depuis sur le développement de modèles organoïdes tumoraux en 3D, aussi appelés tumoroïdes, de gliomes pédiatriques de haut grade incluant les DIPG.
Ces modèles tumoroïdes nous permettent d'appliquer le principe des 3R puisque nous n’utilisons pas l’animal pour modéliser et étudier ces tumeurs particulières.
FC3R : Pouvez-vous nous parler des travaux récompensés ?
Les cancers de l’enfant sont des tumeurs rares, environ 1 à 2% seulement de tous les cancers. Ils représentent néanmoins la première cause de mortalité par maladie chez les enfants. Bien qu’on soigne désormais jusqu’à 80% des enfants atteints d’un cancer, soit quatre enfants sur cinq, certains cancers comme les gliomes de haut grade et les épendymomes de la fosse postérieure restent très difficiles à éradiquer.
Cet échec thérapeutique provient en partie de l’hétérogénéité de ces tumeurs. Il existe de multiples sous-types de gliomes de haut grade : on parle d’hétérogénéité inter-tumorale. Il existe de plus une hétérogénéité dite intra-tumorale, c’est-à-dire qu’il y a plusieurs populations de cellules à l’intérieur même de la tumeur, et certaines populations vont être résistantes aux traitements.
C’est dans ce contexte, et sous l’impulsion de Laura Broutier et Arthur Tourbez, que nous avons développé des modèles tumoroïdes des tumeurs gliales pédiatriques les plus létales, c’est-à-dire les gliomes pédiatriques de haut grade, incluant les DIPG, et les épendymomes de la fosse postérieure. Les tumoroïdes sont des mini-répliques des tumeurs que nous générons in vitro en laboratoire. Ces modèles représentent fidèlement l’hétérogénéité des tumeurs d’origine, et nous permettent d’identifier quels traitements ou quelles combinaisons de traitements sont les plus efficaces contre ces tumeurs.
J’en profite pour préciser que ces travaux représentent la collaboration de toute une équipe que je tiens à remercier.
FC3R : Comment sont générés ces modèles organoïdes ? A partir de biopsies ou à partir de cellules souches embryonnaires humaines ?
Nous collaborons avec des chirurgiens et des anatomopathologistes des Hospices Civils de Lyon qui nous donnent accès à des échantillons de biopsies et de résections chirurgicales. Même à partir de petits fragments de tumeurs, nous réussissons à mettre en culture des modèles tumoroïdes grâce aux protocoles que nous avons mis au point, et ainsi à amplifier le matériel de départ. Ces modèles peuvent être cultivés de façon stable pendant des mois, voire des années, et peuvent être congelés et décongelés au besoin de nos projets.
FC3R : On dit souvent que les organoïdes ne sont pas « matures » par rapport aux tissus d’origine chez l'adulte. Est-ce le cas de vos tumoroïdes ?
Nous avons fait une caractérisation très complète de nos modèles tumoroïdes au niveau histologique, transcriptomique, génomique, épigénomique et fonctionnel. Cette caractérisation exhaustive nous a permis de démontrer que nos modèles tumoroïdes reproduisaient fidèlement les caractéristiques des tumeurs d’origine.
FC3R : Il est souvent rapporté que les tumeurs ne sont pas homogènes d’un point de vue cellulaire et même au niveau génétique.
Effectivement les tumeurs ne sont pas constituées d’une seule population de cellules mais de plusieurs populations cellulaires qui peuvent avoir des contenus génétiques différents, en particulier des mutations génétiques qui peuvent induire des résistances. Nous avons démontré par targeted DNAseq et à l’aide d’analyses bio-informatiques que l’on retrouvait bien les mêmes mutations clonales dans nos modèles que celles retrouvées dans les tumeurs d'origine, et ce dans des proportions similaires. Nous avons aussi vérifié la présence des différents états cellulaires retrouvés dans des biopsies de gliomes de haut grade, grâce à la technique de single-cell RNAseq. C’est vraiment un des points forts de notre étude car l’hétérogénéité intra-tumorale est source de résistances aux traitements, il est donc essentiel de reproduire cette diversité dans nos modèles pour représenter les mêmes mécanismes de résistance retrouvés chez les patients.
FC3R : Les modèles in vitro à partir de cellules humaines, organoïdes inclus, sont pertinents pour l’homme mais le sont-ils également au niveau clinique ?
Effectivement le « clinically relevant » est un critère essentiel pour les modèles utilisés en recherche translationnelle, afin de générer des résultats robustes et transférables « from bench to bedside ».
Dans notre étude, nous avons établi des modèles tumoroïdes avant et après la chimiothérapie chez deux patients. Nous avons ensuite exposé ces tumoroïdes au même traitement reçu par le patient, et nous avons observé une réponse in vitro qui reproduit la réponse clinique. Nous avons ainsi pu démontrer le potentiel prédictif et donc « clinically relevant » de nos modèles, qui est un grand point fort de notre étude et nous permet d’aller vers des perspectives de médecine personnalisée.
FC3R : Comment appliquez-vous le principe des 3R dans vos recherches ?
La capacité de nos modèles tumoroïdes à générer des résultats suffisamment pertinents d’un point de vue clinique leur permettent de remplacer, au moins partiellement, les modèles animaux pour des études précliniques critiques, comme l’évaluation de la réponse aux médicaments ou l’identification de mécanismes de résistance. De plus, en permettant une sélection in vitro des combinaisons thérapeutiques les plus prometteuses avant toute validation in vivo, nos modèles améliorent le bien-être animal en limitant leur exposition à des protocoles expérimentaux inefficaces ou invasifs.
FC3R : Utilisez-vous une étape de « repiquage et amplification » chez des souris immunodéficientes ?
Nous, nous n’avons pas besoin de passer par cette étape. Grâce au travail de mise au point du protocole de dissociation du tissu tumoral et du milieu de culture, nous réussissons à obtenir suffisamment de cellules viables qui prolifèrent directement in vitro et conservent leurs caractéristiques d’origine. Cette méthode d’amplification directement in vitro nous permet d’éviter de contaminer le matériel humain avec des cellules murines, ce qui peut arriver lors de xénogreffes chez la souris.
FC3R : Comment partagez-vous ces avancées ?
Nous sommes en faveur d’une science ouverte et collaborative, permettant d’accélérer la recherche en cancérologie pédiatrique.
Toutes nos données transcriptomiques et génomiques sont disponibles en « open access » sur le site du journal Neuro-Oncology. Nos données -omiques seront également accessibles via la plateforme Share4Kids, un entrepôt de données multi-omiques en cancérologie pédiatrique partagées à l’ensemble de la communauté scientifique Ce projet a été lancé par le Dr Marie Castets en 2018 et récompensé par le prix Unicancer en 2023.
Nos modèles sont aussi disponibles via Model4Kids, sous la forme de collaborations académiques et industrielles, afin d’avancer dans la découverte de médicaments ou de combinaisons thérapeutiques plus efficaces et moins toxiques.
FC3R : Et le futur ?
Nous souhaitons nous diriger vers la médecine personnalisée, en collaboration avec le Dr Pierre Leblond qui est médecin oncopédiatre à l’IHOPe. En parallèle du profilage moléculaire réalisé en routine lors de la prise en charge d’un enfant atteint d’une tumeur cérébrale, nous allons mettre en culture les cellules tumorales en laboratoire et tester différents médicaments dans un délai de 2 semaines pour savoir lesquels sont les plus efficaces in vitro. Nous obtenons ainsi rapidement une carte personnalisée des sensibilités thérapeutiques qui indique au clinicien quels médicaments ont le plus de chances de fonctionner pour chaque enfant, notamment en cas d'échec du premier traitement. Cette perspective permettrait également d’éliminer des traitements prescrits par habitude et qui seraient totalement inefficaces chez le patient, et ainsi lui éviter d’être exposé à des toxicités « inutiles ».
FC3R : Que représente pour vous ce prix 3R « Recherche » ?
Je n’ai jamais travaillé moi-même sur l’animal, que ce soit au cours de ma thèse ou de mon postdoctorat. J’ai toujours eu à cœur de contribuer au développement de modèles in vitro de plus en plus complexes, et je reste fascinée des progrès technologiques réalisés pour représenter de mieux en mieux les tissus sains et tumoraux in vitro en incorporant leurs microenvironnements. Créer ce pont entre les modèles animaux et les modèles organoïdes est important. Je ne dis pas que l'on pourra totalement remplacer les modèles animaux, mais nous pouvons les limiter considérablement en les réservant à des études précliniques plus tardives. Ce prix 3R représente donc une reconnaissance de ces efforts pour développer des modèles précliniques plus éthiques, et potentiellement plus prédictifs, pour accélérer dans la découverte de traitements plus efficaces et moins toxiques en cancérologie pédiatrique.