Microfluidique pour la simulation du stress hydrodynamique sur les cellules circulantes et les amas de cellules – MyCIRCLE

Les cellules peuvent être physiologiquement non adhérentes (e.g. les cellules sanguines) ou se détacher de leur substrat dans des situations pathologiques. Dans le cas du cancer, les cellules tumorales circulantes (CTCs) provenant de tumeurs solides et libérées dans la circulation sanguine agissent comme des vecteurs de dissémination de la maladie et sont responsables de 90 % des décès liés au cancer. Les CTCs peuvent former des groupes homotypiques et hétérotypiques présentant un potentiel métastatique jusqu'à 50 fois supérieur à celui des CTC isolées. Outre ces vecteurs primaires, la niche métastatique est préparée par l'action des vésicules extracellulaires (EVs) qui sont transportées par la circulation sanguine et d'autres fluides corporels. Il est important de noter que la circulation sanguine n'est pas simplement un conduit passif pour la dissémination, mais qu'elle induit des contraintes et des déformations mécaniques, en particulier dans les micro-vaisseaux sanguins dont le diamètre peut être inférieur à la taille des noyaux cellulaires. Par conséquent, la circulation peut induire des altérations telles que des changements dans l'expression des facteurs de transcription ou une reprogrammation métabolique, qui peuvent à leur tour avoir un impact sur les fonctions cellulaires. La compréhension de ces processus est cruciale si l'on veut atténuer l’impact de ces entités circulantes dans l'augmentation de la probabilité de métastases.
Dans MyCIRCLE, nous décrypterons le comportement des clusters circulants en termes de changements morphologiques, de viabilité, de métabolisme et de production d'EVs dans des dispositifs microfluidiques de type lit capillaire sur l'échelle de temps de la persistance des CTCs dans la circulation sanguine. Nous nous concentrerons sur les clusters provenant de cellules tumorales du cancer du sein comme systèmes modèles pour valider nos approches. L'hypothèse clé de MyCIRCLE est que les forces hydrodynamiques induisent une production accrue d'EVs avec une signature protéomique spécifique au stress, et que la combinaison des forces hydrodynamiques et de la déformation dans les dispositifs microfluidiques de type lit capillaire stimule la production d'EVs. Nous visons également à établir un répertoire d'identités des EVs dans une large gamme de scénarios biomimétiques et physiologiques in vitro, contribuant ainsi à la mise en œuvre de normes de diagnostic plus précises basées sur les EVs. Au final, l'objectif scientifique de MyCIRCLE est de concevoir une stratégie visant à atténuer la dissémination du cancer par le biais de grappes, ce qui pourrait constituer une percée dans le traitement du cancer.
D'un point de vue technologique, MyCIRCLE est basé sur des développements de pointe dans le domaine de la microfluidique, avec pour objectif principal le futur développement d'un nouvel instrument permettant un contrôle précis de l'amplitude et des schémas temporels des flux à l'intérieur des dispositifs microfluidiques, ainsi que la possibilité d'échantillonner pendant l'expérience, deux fonctionnalités actuellement inaccessibles à l'aide des technologies conventionnelles.
L'ambition scientifique de MyCIRCLE repose sur la combinaison unique d'expertises au sein de son consortium. L'équipe du coordinateur (P#1, CNRS & Université Paris Cité) a de nombreuses années d'expérience dans les technologies microfluidiques pour les cellules cancéreuses circulantes, et dans les questions biophysiques associées. L'équipe possède également une solide expertise en métabolisme cellulaire. P#2 (CNRS & Institut Curie) a une connaissance approfondie de la bioproduction d'EVs, soutenue par une activité inventive soutenue, et de l'ingénierie des tissus, en particulier des sphéroïdes de très petite taille, similaires en taille aux clusters de CTC. Notre consortium implique également Fluigent (P#3, Kremlin Bicêtre), l'un des leaders mondiaux de l'instrumentation microfluidique.