Les cellules cancéreuses du sein utilisent la force pour ouvrir des canaux à travers les tissus


Les cellules cancéreuses du sein utilisent des forces pour ouvrir des canaux à travers les tissus

Une vue microscopique illustrée d’une culture 3D de cellules cancéreuses. Une cancéreuse génère forces (en rouge) qui déplacent le matériel tissulaire. La nouvelle technique détecte le mouvement des matériaux calculer forces cellulaires. Crédit photo : Juho Pokki/Université Aalto

La recherche sur la façon dont le cancer se développe et se propage a traditionnellement été menée sur des cultures de cellules plates bidimensionnelles, qui diffèrent grandement de la structure tridimensionnelle des cellules dans le corps. Des cultures cellulaires 3D contenant du matériel tissulaire ont été développées, mais les méthodes pour mesurer comment les cellules cancéreuses utilisent la force pour se propager faisaient défaut.

Les chercheurs ont maintenant développé une nouvelle méthode de culture 3D pour quantifier avec précision la façon dont les cellules cancéreuses génèrent des forces pour se propager à travers les tissus. « Nous avons appliqué la méthode pour étudier la progression précoce du cancer du sein », explique Juho Pokki, chercheur principal à l’Université Aalto qui a dirigé la recherche.

Cette étude, une collaboration entre des scientifiques de l’Université Aalto et de l’Université de Stanford, a été publiée dans la revue nano lettres.

Les nanosphères mesurent les impulsions de force qui s’accumulent en forces plus fortes

Une tumeur primaire peut se former dans le canal galactophore du sein, où les cellules cancéreuses sont entourées d’une membrane spéciale appelée membrane basale. Les cellules cancéreuses du sein sont plus grandes que les pores de ces membranes, elles doivent donc traverser pour se propager à d’autres tissus. Les chercheurs avaient l’habitude de penser que les cellules utilisaient des enzymes pour décomposer les membranes, mais on sait maintenant que les cellules cancéreuses du sein utilisent un mécanisme différent impliquant des protubérances cellulaires pour traverser les membranes.

« Dans ce mécanisme, les cellules cancéreuses du sein utilisent les forces générées par les saillies pour des canaux dans le matériau de la membrane. Les cellules cancéreuses envahissent alors les tissus environnants et peuvent se déplacer plus loin vers les vaisseaux sanguins pour se propager au reste du corps. En fait, les vaisseaux sanguins sont également entourés d’une membrane basale. « Le groupe du professeur Ovijit Chaudhuri à Stanford a initialement découvert ce mécanisme de protrusion en 2018. La collaboration avec son groupe a été la clé de la signification physiologique de ce travail », explique Pokki.

Les cellules cancéreuses du sein utilisent des forces pour ouvrir des canaux à travers les tissus

Une nouvelle technique mesure les forces générées par les cellules cancéreuses à l’aide d’un microscope biologique qui détecte les billes biocompatibles dans le matériau tissulaire. Les forces cellulaires sont calculées à l’aide d’informations sur deux types de sphères, l’une détectant le mouvement à l’ nanométrique et l’autre mesurant les propriétés mécaniques. La technique montre que les cellules cancéreuses génèrent des forces de manière incrémentielle et que les forces s’accumulent dans le matériau tissulaire entourant une tumeur cancéreuse du sein. Crédit photo : Juho Pokki/Université Aalto

La nouvelle étude utilise des cultures cellulaires 3D composées de cellules cancéreuses du sein et d’un matériau de membrane basale standard. Dans les cultures 3D, les chercheurs ont intégré deux types de sphères biocompatibles : un type se déplaçait avec les forces générées par les cellules cancéreuses, et l’autre type mesurait la mécanique limitant la force. Un microscope à fluorescence modifié a été utilisé pour enregistrer des vidéos de ces sphères et les suivre à l’échelle nanométrique.

Cela a permis aux chercheurs de mesurer les impulsions de force émises par les cellules cancéreuses. « Des études précédentes avaient mesuré le mouvement des protubérances cellulaires sur de plus longues périodes, mais notre étude a montré que beaucoup de choses peuvent se produire en seulement 15 minutes. Nous avons vu des mouvements à l’échelle nanométrique et des impulsions de force en quelques secondes, ce qui est terrifiant. De plus, ces moments s’accumulent, ce qui entraîne des forces plus fortes sur le matériau de la membrane », explique Pokki.

« C’est actuellement le moyen le plus précis de mesurer la façon dont les forces cellulaires sont générées dans la culture 3D », ajoute Pokki.

Vers un développement de médicaments plus efficace et personnalisé

Le cancer du sein est le type de cancer le plus courant chez les femmes dans le monde. Dans la seule Union européenne, plus de 350 000 femmes reçoivent un diagnostic de cancer du sein chaque année.

Le développement de médicaments pour le cancer du sein est coûteux, lent et souvent inefficace, avec moins de 5 % des candidats-médicaments sélectionnés à l’aide de cultures cellulaires 2D et d’études animales montrant une efficacité dans les essais cliniques humains.

« Nos méthodes fournissent des données de calcul plus précises sur les forces cellulaires lors de l’invasion des cellules cancéreuses du sein. Notre groupe combine les méthodes avec la technologie de la microscopie pour rendre les expériences de culture cellulaire 3D plus reproductibles. Je crois que les développements technologiques permettront à terme de booster la recherche préclinique. » . Nous avons déjà lancé un projet correspondant dans le domaine de la médecine personnalisée du cancer », révèle Pokki.


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Plus d’information:
Luka Sikic et al., Le suivi à l’échelle nanométrique combiné à la microrhéologie à l’échelle cellulaire révèle les forces par étapes générées par les protrusions des cellules cancéreuses, nano lettres (2022). DOI : 10.1021/acs.nanolett.2c01327

Fourni par l’Université Aalto

Citation: Breast Cancer Cells Use Force to Open Channels Across Tissue (12 août 2022) Extrait le 13 août 2022 de https://phys.org/news/2022-08-breast-cancer-cells-channels-tissue.html

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