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Publié le 1 janvier 2018 | Mis à jour le 2 novembre 2023

Biophysical Characterization of Cancer Cell Plasticity

Partenaire 1: Alain Puisieux, CRCL, UMR INSERM 1052 - CNRS 5286 – CENTRE LÉON BÉRARD - UCBL
Partenaire 2: Hélène Delanoë-Ayari, Biophysics team, Institut Lumière Matière, UMR5306 - Université Lyon 1 – CNRS

La plasticité des cellules tumorales est un obstacle majeur au traitement du cancer. En effet, la plasticité phénotypique et fonctionnelle sous-tend l'adaptabilité des cellules précancéreuses et cancéreuses aux pressions sélectives rencontrées au cours du développement tumoral ainsi qu'au cours du traitement.

Objectifs :

Ce projet qui rassemble une équipe leader dans le domaine de la plasticité liée à la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) et une équipe spécialisée dans les approches biophysiques pour la motilité cellulaire et les mesures de force, vise à générer des processus biophysiques innovants permettant une évaluation quantitative de la plasticité intrinsèque des cellules malignes, dans le modèle des cancers du sein triple négatif (TNBC).

Méthodologie

A) Velocity field on HMEC-EMTi monolayers whose nuclei have been stained with DAPI. B) Spatial velocity autocorrelation function obtained from the velocity field at different time points
A) Velocity field on HMEC-EMTi monolayers whose nuclei have been stained with DAPI. B) Spatial velocity autocorrelation function obtained from the velocity field at different time points

Une méthode de mesure biophysique multi-paramètres a été développée, permettant de caractériser la plasticité intrinsèque des cellules tumorales mammaires. Une évaluation de la nature dynamique de la plasticité cellulaire a été mesurée via la réponse précoce des lignées cellulaires humaines TNBC suite à un stress biophysique ou biologique. Les tests ont été effectués sur une série de modèles cellulaires de cellules épithéliales mammaires basales humaines (HMEC-EMTi) récapitulant l'ensemble du spectre des phénotypes induits par la TEM à partir de cellules entièrement épithéliales à entièrement mésenchymateux en ajoutant de la doxycycline dans le milieu de culture. Grâce au système Operetta disponible au CRCL, la dynamique des monocouches cellulaires vers la TEM a été déclenchée pendant plusieurs jours. Ce suivi a été réalisé via des techniques de flux optique optimisées pour suivre les vitesses du noyau sur des cellules colorées au DAPI toutes les 15 min et un calcul de la fonction d'autocorrélation spatiale effectué.

Résultats

Il a été montré qu'une transition vers la TEM déclenche très rapidement une décorrélation complète de la vitesse dans le dispositif HMEC-EMTi. Cette découverte est en accord avec la perte de E-cadhérine à la jonction cellule-cellule pendant la TEM ce qui entraîne une perte d'intégrité mécanique de la monocouche et inhibe la possibilité de mouvements cellulaires. Cette mesure semble être un marqueur très intéressant, précoce et non invasif de la TEM. Ce calcul d'autocorrélation a été réitéré sur des cellules épithéliales mammaires humaines exprimant un HRAS oncogène (cellules HME-RAS), où la plasticité a été déclenchée après ajout de TGF-β. Une décorrélation a été rapidement observée démontrant la pertinence de la démarche.

Valorisation

New early biophysical markers of EMT transitions and cell plasticity based on cellular movement correlation in monolayers. A. Pluta, A.P. Morel, A. Puisieux & H. Delanoë-Ayari, in préparation.