Une équipe dirigée par des chercheurs du Baylor College of Medicine a identifié des flavonoïdes, des composés naturels trouvés dans les plantes, qui sont toxiques pour les cellules cancéreuses de la vessie cultivées en laboratoire. Le rapport des chercheurs dans la revue Recherche pharmacologique – produits naturels Cette technologie de peinture cellulaire leur permet non seulement d'identifier les composés ayant des propriétés anticancéreuses potentielles, mais aussi de révéler des informations sur leur mécanisme d'action.
« La peinture cellulaire utilise une microscopie à haut débit pour mettre en évidence les structures cellulaires et, via des pipelines d'analyse d'images personnalisés, quantifier les changements dans les populations de cellules cultivées », a déclaré l'auteur correspondant, le Dr Michael Mancini, professeur de biologie moléculaire et cellulaire et directeur du noyau de microscopie intégré de longue date de Baylor et du Gulf Coast Consortium Center for Advanced Microscopy and Image Informatics (CAMII, colocalisé chez Baylor et le Texas A&M Institute for Bioscience and Technology). « Cette innovation permet une compréhension plus détaillée de la façon dont les médicaments interagissent avec les cellules, révélant des changements dans les caractéristiques d'une cellule et de ses structures internes individuelles. »
L'analyse de la peinture cellulaire génère délibérément de très grands ensembles de données (plus de 57 000 images confocales à haut débit par plaque scannée), qui sont impossibles à collecter manuellement et sont intrinsèquement difficiles à analyser au niveau des cellules individuelles, en particulier lorsqu'ils manquent de grandes ressources de traitement informatique.
En 2024, Mancini et ses collègues ont signalé le développement d'un puissant outil de calcul appelé espace, pour une analyse phénotypique rapide des cellules, pour analyser individuellement des milliers de cellules parmi des dizaines de plaques et également signaler l'hétérogénéité de la sous-population. Surtout, en raison de la programmation rationalisée, il est désormais possible d'analyser les ensembles de données de dépistage de médicaments à grande échelle sur un ordinateur de bureau standard, ce qui rend ce processus à la disposition des laboratoires de tailles variables.
Avec cet outil puissant en main, nous avons analysé 244 composés flavonoïdes pour la toxicité des cellules cancéreuses de la vessie. Le cancer de la vessie est le cinquième cancer le plus courant aux États-Unis, et il fait plus de 16 000 décès par an. Bien que les traitements actuels aident à éliminer les tumeurs et les rechutes de contrôle, les problèmes persistent avec un cancer résiduel qui pourrait se propager davantage. Dans cette étude, nous avons évalué la valeur de la peinture cellulaire pour identifier de nouveaux flavonoïdes qui pourraient potentiellement être développés en nouvelles thérapies pour améliorer le traitement du cancer de la vessie. «
Dr Michael J. Bolt, premier auteur, professeur adjoint de biologie moléculaire et cellulaire à Baylor
L'équipe a testé les flavonoïdes dans trois lignées cellulaires de cancer de la vessie courantes cultivées en laboratoire. Ils ont découvert six flavonoïdes qui ont tué les cellules cancéreuses, y compris (comme prévu) deux flavonoïdes toxiques connus (flavopiridol et roténone). L'analyse de l'espace a révélé que certains de ces composés ont tué les cellules cancéreuses en causant des dommages à l'ADN tandis que d'autres modifiaient les fonctions mitochondriales, perturbant leur capacité à fournir de l'énergie aux cellules.
« Surtout, nous avons également identifié trois flavonoïdes qui ont réduit la croissance des cultures de cancer de la vessie 3D appelées systèmes de membrane sphéroïdes et chorioallantoïques, qui sont considérés comme plus de systèmes de culture physiologique, mais ces flavonoïdes n'ont pas affecté la croissance normale des cellules de la vessie », a déclaré Mancini. « Nous avons également observé des composés, notamment de la degénéline, de la cardamonine, de la biochannine A et du xanthohumol, qui étaient toxiques mais qui avaient peu ou pas d'effet sur les caractéristiques de l'ADN. »
« Notamment, nous avons découvert que la mise à mort induite par le xanthumol des cellules cancéreuses de la vessie était accompagnée d'une diminution du métabolisme des lipides dans ces cellules et d'une réduction frappante du nombre de gouttelettes lipidiques par cellule », a déclaré Bolt.
Le xanthohumol se trouve dans certaines bières en quantités similaires à celles utilisées dans ces expériences. « Il serait intéressant de déterminer la survenue d'un cancer de la vessie chez les patients qui consomment fréquemment des bières riches en xanthumol », a déclaré Bolt.
Mancini a déclaré que « les flavonoïdes se trouvent dans les plantes que nous consommons pour la nourriture et les boissons et certains de ces composés peuvent être naturellement protecteurs contre différentes maladies. Avec le dépistage de la peinture cellulaire, nous pouvons désormais sonder rapidement les bibliothèques de ces composés utilisant l'espace pour les étudier et découvrir leur valeur thérapeutique potentielle. »
Les études futures évalueront l'innocuité et l'efficacité de ces flavonoïdes dans les modèles animaux vivants de cancer de la vessie, y compris les modèles portant des tumeurs cancéreuses de la vessie humaine, puis dans des essais cliniques humains. L'objectif est d'évaluer la possibilité de développer certains de ces composés en thérapies contre le cancer qui pourraient faire partie des options de traitement actuelles et améliorer les résultats cliniques.
Jessica Oceguera, Alejandra Rivera Tostado, Christopher D. Candler, Elina Mosa, Kazem Safari et Maureen G. Mancini ont également contribué à ce travail. Au cours de la production de ce manuscrit, ces auteurs ont été affiliés à une ou plusieurs des institutions suivantes: Baylor College of Medicine, le GCC Center for Advanced Microscopy and Image Informatics and Texas A&M University.
Cette étude a été soutenue via le GCC Center for Advanced Microscopy and Image Informatics (RP170719) et partiellement financée par le GCC Center for Precision Environmental Health (P30ES0285A). Un soutien supplémentaire a été fourni par le Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center (P30 CA125123).
