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Culture 3D des cellules tumorales : modèles ex vivo et in vivo
Intro
3 grands types de modèles
In vitro : lignée tumorale en suspension, monocouche, sphéroïde ou organoïde
Ex vivo : lignée primaire en explant
In vivo : lignée tumorale dans animaux transg ou PDX (Patient-derived xenogreffe)
Lignée tumorale monocouche : support plastique, interaction cell/cell en périphérie seulement, env uniforme (abs gradient nutrition et O2)
Impact d'un env 3D : adhésion, morpho/polarisation, survie, prolif, dif°, mécanotransduction, réponse cellulaire à des FC
Modèles ex vivo et in vivo : Explants tumoraux, tumeur sur puce, shpère tumorales (shperoïde, tumorosphère, organoïde tumoraux et sphère de tissu tumoral)
Exmplants
= tranche
Test de viabilité et immunohistochimie
Avantages : proche tumeur, pas de sélection de sous pop°, délai établissement court, fort taux de succès de l'établissement, garde stroma (cell immunitaire, fb...), corrélation avec tumeur d'origine (87% de précision dans la prédiction)
Désavantages : culture court terme (48h), reproductibilité, ncssite large qté de matériel tumoral
Applications : éval° strat thérapeutique (faible débit), médecine personnalisée, identif° et validation cibles thérapeutiques et biomarqueurs
Sphéroïdes
Obtenue par culture cell non adhérente → compaction → sphéroïde (pas pour toutes les lignées)
Proche in vivo pour croissance tumorale et phénotype MDR
Modèle de microtumeurs avasculaires ou
micrométastases
Protocoles d'obtention
Protocole différents mais principe de non adhésion des cell pour qu'elles puissent adhérer entre elles
Système de culture rotatif : :check: prod d'une large qté de sphéroïdes de tailles différentes :red_cross: besoin de déterminer c° cellulaires optimales
Méthode de la goutte suspendue : :check: 1 seul spheroide/gouttes, homogénité et reproductibilité :red_cross: besoin de transferer les spheroides
Méthode "liquid-overlay" : :check: 1 seul spheroide/micropuits, homogénéité, reproductibilité, possibilité d'automatisation :red_cross: ncssité de coater les plaques
Plaques "ultra-low attachment" : :check: homogénéité, reproductibilité :red_cross: lente prolif et apparition éventuelle nécrose en raison du confinement
Lévitation magnétique : :check: 1 seul spheroide.puits :red_cross: nombre limité de spheroides, billes couteuses et potentiellement toxiques à forte c°
Caractéristiques phénotypiques : morpho, interaction c/c, cinétique de croissance, hypoxie, hétérogénité tumorale (cell proliférantes, quiescentes et mortes)
Avantages : peu couteux, reproductibilité, possibilité criblage haut débit, manipulables génétiquement
Inconvénients : établis à partir de lignées cellulaires tumorales, très compliqués à obtenir à partir de tissus tumoraux, seulement obtenus à partir de certaines lignées
Applications : test d'agents anticancéreux, chimiorésistance et radiorésistance, migration et invasion, survie, hypoxie
Cellules souches cancéreuses
Cellules initiatrices de tumeurs
Modèle d'oncogenèse : stochastique vs hiérarchique vs plasticité (dif° bidirectionnelle)
Proprio : auto renouv, prolif, dif°
A l'origine du maintien de la tumeur, des récidives, de la chimioresistance et des métastases (CSC migratrices?)
Tumorosphères
Modèle d'expansion des CSC : mise en culture de suspension cell tumorales, support faible adhérence, milieu cS sans sérum avec FC
Avantages : présence quasi exclusive de CSC, rétablit hétérogénéité de la tumeur in vivo, dif° en présence de sérum
Inconvénients : lente prolif, faible taux d'établissement, pas d'hétérogénéité tumorale, pas de corrélation avec réponse du patient
Applications : étude CSC, tumorigénicité, migration/invasion, résistance
Sphères de tissu tumoral
Protocole d'obtention : dssociation partielle (mécanique ou enzymatique), support faible d'adhérence ou traité culture, formation en 1-3 jours, culture "short term", filtration préalable
Exclusivement composées de cell tumorales
Avantages : très proche tumeur d'origine, établissement rapide, rétablit hétérogénéité tumorale in vivo, corrélation avec réponse in vivo de PDX
Inconvénients : culture court terme, obtention à partir de certains types tumoraux, pas de stroma, succès établissement et nbr sphères variables
Organoïdes
Mini organe, long terme, générés grâce aux proprios d'auto renouv et de dif° des cS (adulte, induite ou embryonnaire)
Différents types cellulaires spé de l'organe, capacité à reproduire certaines fonctions spé de l'organe et auto organisation dans l'espace de façon similaire à l'organe
Protocole d'obtention : tumeur → dôme de matrice → milieu culture enrichi → organoïde
Phénotypes (cancer ovaire) : cystique, lumen, dense ou grappe
Avantages : très proche tumeur d'origine, taux d'établissement élevé, possibilité d'avoir organoides normaux, manipulables génétiquement, evidences de correlation avec clinique
Inconvénients : pas de stroma, couteux, possibilité contamination par cell normales
Applications : médecine perso, test agent anticancereux, tumorigenese, heterogenité tumorale
Tumeur sur puce
Technologie de la microfluidique
Intro de différentes pop° cellulaire
Hypoxie et gradients de nutriments, transport mol, grande variétés de syst, étude RI, tumeur sur puce vascularisée
Avantages : µenv, récapitule interface tissu/tissu, gradients chimiques, signaux mécaniques et perfusion vasculaire
Inconvénients : utilisation complexe, diminution viabilité cell à long terme, haut début compliqué, influence du PDMS (ex dispositif)
Applications : progression tumorale, migration/invasion, angio