modèles multi-échelle pour les réseaux bioélectriques pour comprendre l'amorce, la progression et la promotion du cancer – ELECTROSCOPE

La signalisation bioélectrique est un acteur clé de la carcinogenèse, et dont le cœur est le dérèglement des potentiels transmembranaire cellulaire (TMRP), c'est-à-dire de la différence de charges électriques entre les espaces intra- et extra- cellulaires. Ces potentiels émergent de l'équilibre subtil entre l'activité de la cellule elle-même et de son couplage avec son microenvironnement, y compris les cellules voisines via des jonctions communicantes. La regulation de la distribution de TMRP permet donc le traitement de l'information à plus grande échelle, ce qui en fait un élément central de la structure des tissus. La carcinogenèse perturbe cet équilibre, déclenchant une cascade d'événements qu'il est difficile d'appréhender expérimentalement en raison de la nature multi-échelle des couplages qui sous-tendent ces potentiels.
Je propose ici ELECTROSCOPE, un cadre interdisciplinaire avec à la base un modèle mathématique dérivé des approaches millieux poreux, décrivant la distribution spatio-temporelles des TMRP dans les tissus vivants comme un réseau dynamique. Bien que général de par sa conception, le modèle sera dérivé pour le carcinome hépatocellulaire (HC), un des cancer les moins bien traité associé à un tissus avec une riche activité bioélectrique (foie) comme preuve de concept. Le modèle sera informé à l'aide de mesures expérimentales in vitro dédiées de distributions de TMRPs réalisées dans des scénarios de complexité croissante, de la monoculture 2D d'hépatocytes à la co-culture 3D d'hépatocytes et de sphéroïdes tumoraux et incluera le couplage avec l'application de champ electriques externes à la base de nouvelles thérapies.
Le modèle permettra alors, pour la première fois, d'étudier la signalisation bioélectrique dans la cancérogenèse en tant que processus émergeant de l'activité collective des cellules, comblant ainsi le fossé entre les échelles cellulaire et tissulaire pendant l'initiation, la promotion et la progression du cancer.