Mécanotransduction de microtumeurs vascularisées en culture 3D. Apport de la microscopie à feuille de lumière

Mechanotransduction of 3-D vascularized microtumor analyzed by light-sheet microscopy

• Auteur / Autrice : Yoann Atlas
• Direction : Stéphane Germain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bio-ingénierie
• Date : Soutenance le 16/12/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physiologie, Physiopathologie et Thérapeutique (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Recherche en Biologie (Paris ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Thibaud Coradin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Chaussain-Miller, Thomas Bertero, Philippe Girard, Laurent Muller
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Louis Casteilla, Simona Mura

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie de fluorescence

Néovascularisation

Mécanotransduction cellulaire

Mots clés libres

Angiogenèse

Matrice extracellulaire

Mécanotransduction

Microtumeur

CcRCC

Microscopie à feuille de lumière

Culture 3D

LOXL2

Angiogenesis

Extracellular matrix

Mechanotransduction

Microtumor

Fluorescent light-sheet microscope

Résumé

La matrice extracellulaire (MEC), le sécrétome tumoraux et l‘angiogenèse tumorale sont perturbés du fait de mutations de gènes et de l’environnement hypoxique, participant à la progression tumorale. Mon travail de thèse a consisté en l’analyse de l’impact du microenvironnement sur l’agressivité de tumeurs de ccRCC et des conséquences sur la morphogenèse vasculaire, grâce au développement simultané d’un microscope de fluorescence à feuille de lumière (DSLM) et d’un modèle de culture 3-D de microtumeurs vascularisées présentant une couverture périvasculaire et dont les propriétés mécaniques sont contrôlées.J’ai d’abord caractérisé un modèle de culture 3-D de recrutement périvasculaire de cellules souches mésenchymateuses, fournissant un outil pour l’analyse des interactions cellulaires périvasculaires et tumorales avec les cellules endothéliales.J’ai ensuite caractérisé le remodelage de la MEC au cours de l’angiogenèse, et développé une approche de réticulation par la lysyl oxydase like-2 (LOXL2) d’hydrogel de collagène afin de moduler les propriétés physiques de la MEC et d’optimiser la formation de capillaires. Ayant développé ces deux outils, je me suis intéressé au rôle de l’EMT dont j’ai montré son impact synergique avec les facteurs paracrines sécrétés et mécaniques de la MEC sur l’invasion tumorale. La vascularisation des sphéroïdes a permis d’observer des interactions directes entre cellules endothéliales et tumorales, selon un mécanisme s’apparentant à la co-option vasculaire.L’ensemble de ces résultats permettra d’approfondir la compréhension du rôle du microenvironnement sur la modulation de l’angiogenèse et l’invasion tumorale induite par la mutation de VHL.

The extracellular matrix (ECM), tumor secretome and tumor angiogenesis are highly dysregulated as a result of gene mutations and of the hypoxic microenvironment, promoting tumor progression. My PhD work aimed to investigate the impact of microenvironment on ccRCC tumor aggressiveness and its consequences on vascular morphogenesis, thanks to the simultaneous development of a digitally scanned laser fluorescent light-sheet microscope (DSLM) built in-house and of a 3-D vascularized microtumor model displaying perivascular coverage and controlled ECM physical properties.I first characterized a 3-D in vitro model of perivascular recruitment of mesemchymal stem cells, providing an essential tool for elucidating interactions of perivascular and tumor cells with endothelial cells.I then analyzed the ECM remodeling associated with angiogenesis, and developed a biomimetic strategy with LOXL2 for cross-linking collagen I hydrogels in order to modulate ECM physical properties and to enhance capillary formation. Once development of these tools achieved, I demonstrated the synergistic impact of EMT, paracrine factors and physical properties of the microenvironment on tumor invasion of ccRCC cell line. Vascularized tumor spheroids allowed observation of direct interactions between tumor cells and endothelial cells through a process reminiscent of vascular co-option by tumor cells.Altogether these data further understanding on the role of the microenvironment in modulation of angiogenesis and in tumor invasiveness driven by VHL mutation.