Développement de modèles tri-dimensionnels de culture cellulaire in vitro pour l'étude de la progression tumorale et le criblage de molécules thérapeutiques

Development of three-dimensional cell culture models to study tumor progression and tor drug screening

• Auteur / Autrice : Camille Jubelin
• Direction : Dominique Heymann, Lisa Oliver
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 27/06/2023
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité en sciences biologiques et biotechnologies (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Boisson-Vidal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Lezot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Annie Schmid-Alliana, Laura Broutier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer -- Recherche

Mots clés libres

Culture 3D

Sphéroïde

Ostéosarcome

Dormance cancéreuse

3D culture

Spheroid

Osteosarcoma

Cancer dormancy

Résumé

Bien que les tumeurs malignes solides se développent en trois-dimensions (3D) dans l'organisme, les mécanismes impliqués dans les différentes étapes du cancer sont traditionnellement étudiés par le biais de modèles in vitro en monocouche adhérente (2D). L'objectif des travaux présentés dans ce manuscrit a été de développer des modèles de culture 3D et de mettre en évidence leur avantage par rapport aux culture 2D pour ce qui est du criblage de molécules, de l'étude de mécanismes de la progression tumorale et du développement de résistances aux thérapies. Pour ce faire, des lignées cellulaires de deux cancers communs (adénocarcinomes pulmonaire et prostatique) et de deux cancers rares (glioblastome et ostéosar-come) ont été cultivées par Liquid Overlay Technique ou Hanging Drop dans différents supports de culture afin de générer des sphéroïdes structurellement répétables. La diminution de la sensibilité à la doxorubicine des cellules d'ostéosarcome cultivées en sphéroïde souligne la pertinence de ces modèles dans le contexte du criblage de molécules thérapeutiques par rapport aux culture 2D. Ces modèles 3D ont également fait leur preuve dans le cas de la dormance tumorale, puisqu'un ralentissement de la prolifération cellulaire a pu être observée dans des sphéroïdes d'ostéosarcome par rapport à la culture 2D. Une signature transcriptomique de la dormance a ainsi pu être décrite et les différents gènes impliqués ont été étudiés. Pour conclure, les résultats présentés dans ce manuscrit encouragent ainsi une utilisation plus régulière des modèles 3D dans les projetsde recherche sur le cancer, car ils sont souvent plus représentatifs de la maladie que leurs équivalents 2D.

Although solid malignant tumors growin three-dimensions (3D) in the body, the mechanisms involved in the different steps of cancer progression are traditionally investigated using adherent monolayer (2D) in vitro cell models. The aim of the work described here was to develop 3D culture models and to demonstrate their advantages over 2D cultures, especially for drug screening, the study of tumor progression mechanisms and the development of drug resistance. Cell lines from two common cancers (lung and prostate adenocarcinomas) and two rare cancers (glioblastoma and osteosarcoma) were grown in 3D using Liquid Overlay Technique or Hanging Drop in different types of culture vessels to generate spheroids with a repeatable structurellement répétables. La diminution de la sensibilité à la doxorubicine des cellules d'ostéosarcome cultivées en sphéroïde souligne la pertinence de ces modèles dans le contexte du criblage de molécules thérapeutiques par rapport aux culture 2D. Ces modèles 3D ont également fait leur preuve dans le cas de la dormance tumorale, puisqu'un ralentissement de la prolifération cellulaire a pu être observée dans des sphéroïdes d'ostéosarcome par rapport à la culture 2D. Une signature transcriptomique de la dormance a ainsi pu être décrite et les différents gènes impliqués ont été étudiés. Pour conclure, les résultats présentés dans ce manuscrit encouragent ainsi une utilisation plus régulière des modèles 3D dans les projetsde recherche sur le cancer, car ils sont souvent plus représentatifs de la maladie que leurs équivalents 2D. organization. The decreased sensitivity to doxorubicin of osteosarcoma cells grown as spheroids underlines the relevance of this modelin the case of drug screening compared to 2D cultures. These 3D models also allowed to better study cancer dormancy, as a reduction in proliferation rate was observed in osteosarcoma cells grown as spheroids. Thanks to the 3D models, a transcriptomic signature of cancer dormancy was obtained, and the involvement of various genes was i nvestifated. ln conclusion, the results described here support a more frequent use of 3D models in cancer research projects, as they are often more suitable than their 2D counterparts.