En évaluant à quel point les cellules tumorales «collantes» sont, les chercheurs de l'Université de Californie San Diego ont trouvé un moyen potentiel de prédire si le cancer du sein à un stade précoce d'un patient est susceptible de se propager. La découverte, rendue possible par un dispositif microfluidique spécialement conçu, pourrait aider les médecins à identifier les patients à haut risque et à adapter leurs traitements en conséquence.
Le dispositif, qui a été testé dans un essai initié par les chercheurs, fonctionne en poussant les cellules tumorales à travers des chambres remplies de liquide et en les triant en fonction de la façon dont ils adhèrent aux parois de la chambre. Lorsqu'elles sont testées sur des cellules tumorales obtenues à partir de patientes atteintes de différents stades de cancer du sein, les chercheurs ont trouvé un schéma frappant: les cellules de patients atteints de cancers agressives étaient faiblement adhérentes (moins collantes), tandis que les cellules de patients présentant des cancers moins agressives étaient fortement adhérentes (plus collantes).
Les résultats ont été publiés le 5 mars en Rapports cellulaires.
Ce que nous avons pu montrer dans cet essai, c'est que la propriété physique de la façon dont les cellules tumorales adhésives pouvaient être une métrique clé pour trier les patients en cancers plus ou moins agressifs. Si nous pouvons améliorer les capacités de diagnostic avec cette méthode, nous pourrions mieux personnaliser les plans de traitement en fonction des tumeurs des patients. «
Adam Engler, Étude d'auteur principal, Professeur dans le département de bio-ingénierie de Shu Chien-Gene, UC San Diego Jacobs School of Engineering
Des recherches antérieures d'Engler's Lab, en collaboration avec Anne Wallace, directrice du Centre de santé du sein complète du Moores Cancer Center à UC San Diego Health, avaient déjà établi que les cellules cancéreuses faiblement adhérentes sont plus susceptibles de migrer et d'envahir d'autres tissus par rapport aux cellules fortement adhérentes. Maintenant, avec les tumeurs du patient, l'équipe a poussé cette idée plus loin, démontrant que la force d'adhésion des cellules tumorales est variable et que l'étape suivante consistera à déterminer si l'adhésion peut aider à prévoir si le cancer d'un patient est susceptible de métastaser.
Leur dernière étude a examiné l'adhésion cellulaire dans un cancer du sein à un stade précoce connu sous le nom de carcinome canalaire in situ (DCIS). Souvent classé comme cancer du sein de stade zéro, le DCIS peut rester inoffensif, ne progressant jamais au-delà des canaux de lait où il se forme. Mais dans certains cas, il se transforme en cancer du sein invasif qui pourrait être potentiellement mortel. Les scientifiques et les médecins ont passé des années à essayer de déterminer quels cas nécessitent un traitement agressif et lequel peut être laissé seul, mais les réponses sont restées insaisissables.
Les décisions cliniques actuelles reposent souvent sur la taille et le grade de la lésion DCIS, mais ces facteurs ne prédisent pas toujours son comportement.
« Avoir un mécanisme pour mieux prédire quel DCIS va se comporter plus agressivement, comme on le voit avec ce modèle d'adhésion, pourrait être très prometteur pour nous aider à traiter plus agressivement ce type de cancer », a déclaré Wallace. « Nous ne voulons pas trop traiter avec une chirurgie agressive, des médicaments et des radiations si cela n'est pas nécessaire, mais nous devons les utiliser lorsque le cancer a un potentiel invasif plus élevé. Nous voulons continuer à personnaliser la thérapie. »
« Pour le moment, nous n'avons pas de moyen fiable d'identifier les patientes DCIS risquées de développer un cancer du sein plus agressif », a déclaré Engler. « Notre appareil pourrait changer cela. »
Le dispositif de l'équipe, qui est à peu près de la taille d'une fiche, se compose de chambres microfluidiques recouvertes de protéines adhésives trouvées dans le tissu mammaire, comme la fibronectine. Lorsque les cellules tumorales sont placées dans les chambres, elles adhèrent au revêtement de fibronectine. Ils sont ensuite soumis à l'augmentation de la contrainte de cisaillement lorsque le fluide s'écoule à travers les chambres. En observant où les cellules se détachent sous des niveaux de stress spécifiques, les chercheurs les classent comme faiblement ou fortement adhérents.
L'équipe a testé l'appareil sur des échantillons de 16 patients. Ces échantillons étaient composés de tissu mammaire normal, de tumeurs DCIS et de tumeurs de cancer du sein agressives obtenues de patientes atteintes de carcinomes canalaires et lobulaires invasifs. Les expériences ont révélé que les échantillons de cancer du sein agressif contenaient des cellules faiblement adhérentes, tandis que les échantillons de tissu mammaire normal contenaient des cellules fortement adhérentes. Les échantillons DCIS ont montré des niveaux d'adhésion intermédiaires, mais avec une variabilité significative chez les patients.
« Ce qui est intéressant, c'est qu'il y a beaucoup d'hétérogénéité du patient à un patient au sein d'un seul sous-type de maladie », a déclaré Madison Kane, co-primitive auteur de l'étude, un doctorat de bio-ingénierie. Étudiant dans le laboratoire d'Engler. « Parmi les patients atteints de DCIS, par exemple, nous avons trouvé certains avec des cellules tumorales fortement adhérentes et d'autres avec des cellules faiblement adhérentes. Nous émettons l'hypothèse que ceux qui souffrent de cellules faiblement adhérentes sont plus à risque de développer un cancer invasif, et ils sont probablement sous-diagnostiqués au début de leur plan de soins des patients. »
L'équipe prévoit de suivre les patients DCIS au cours des cinq prochaines années pour déterminer si la force d'adhésion est en corrélation avec la progression métastatique. Si leur hypothèse est valable, l'appareil pourrait offrir aux oncologues un nouvel outil puissant pour guider les stratégies de traitement, recommandant des interventions plus agressives pour les patients dont les cellules tumorales présentent une faible adhésion.
« Nous espérons que cet appareil nous permettra d'identifier de manière prospective les plus à risque, afin que nous puissions intervenir avant que les métastases ne se produisent », a déclaré Engler.
Ce projet met en évidence l'importance de la collaboration interdisciplinaire. L'équipe de bio-ingénierie d'Engler a travaillé en étroite collaboration avec l'équipe de Wallace au Moores Cancer Center, qui a fourni des échantillons de patients et un soutien. Le financement des National Institutes of Health (NIH), qui comprend des subventions qui soutiennent les ressources et les installations partagées du Moores Cancer Center, ainsi que des subventions de formation pour les étudiants chercheurs travaillant sur le projet, ont joué un rôle crucial dans le développement de l'appareil et l'étude clinique.
« Ce fut un excellent partenariat avec le Dr Wallace et le Moores Cancer Center », a déclaré Engler. « Leur soutien a contribué à faire progresser des essais initiés par les enquêts comme celui-ci. Nous sommes également extrêmement reconnaissants pour tous les différents mécanismes de financement qui soutiennent les installations, la formation et le travail de laboratoire, qui rendent les recherches comme celle-ci possibles. »
