Développement d'organoïdes 3D comme outils de caractérisation des mécanismes à l'origine de la résistance aux traitements et rechute dans les sarcomes pédiatriques – CHILD-SARC

Ces tumoroïdes de sarcomes pédiatriques seront dérivés directement de prélèvements de patients et co-cultivés avec des cellules stromales et immunitaires, afin de reproduire au plus près leur microenvironnement. Au-delà de leur intérêt pour la communauté scientifique, nous utiliserons à moyen terme ces outils pour disséquer les mécanismes de résistance à la mort cellulaire associés à ces cancers, qu’ils soient intrinsèques ou non aux cellules cancéreuses. Les résultats obtenus permettront d’identifier de nouvelles cibles potentiellement activables et ouvriront la voie au développement de thérapies ciblées.

Au cours de ces 18 derniers mois, nous avons mis au point des conditions de culture permettant la génération et la croissance, en culture 3D, d'organoïdes tumoraux de RMS (RMS-TO) à partir de biopsies et/ou de xénogreffes dérivées de patients.

Nos résultats préliminaires indiquent que ces RMS-TO récapitulent les caractéristiques histologiques, la diversité cellulaire et le profil d'expression génétique de leurs tumeurs parentales, même après une expansion à long terme en culture. Nos modèles de RMS-TO constituent donc le premier système physipathologique 3D de RMS (brevet en cours).

Demande de brevet EP21305446.3

Les rhabdomyosarcomes (RMS) et les ostéosarcomes (OS) sont les formes les plus fréquentes de sarcomes des tissus mous et osseux chez les patients de moins de 18 ans. Malgré l’utilisation de traitements multimodaux, et la mise en œuvre de nombreux essais cliniques, les taux de survie associés aux sarcomes pédiatriques n’évoluent plus depuis 20 ans. De plus, ces traitements intensifs ne sont pas sans conséquence en termes de séquelles à long terme pour les enfants. Le devoir des pédiatres oncologues est de proposer le traitement le plus approprié pour soigner les enfants tout en préservant leur qualité de vie future. Il est donc indispensable de déterminer les bases moléculaires et les spécificités de ces cancers afin de développer de nouvelles solutions thérapeutiques adaptées aux enfants. Or à l’heure actuelle, l’un des principaux écueils est le manque de modèles expérimentaux dédiés et représentatifs de ces tumeurs. Récemment, le développement de cultures 3D dérivées de cellules souches (CS), désignées sous le terme d’organoïdes, a ouvert de nouvelles perspectives pour étudier le développement des tissus, le comportement des CS et les mécanismes physiologiques ou pathologiques sous-jacents. Un organoïde peut être défini comme un ensemble cellulaire dérivé de cellules souches/progénitrices, dans lequel les cellules s'auto-organisent spontanément en 3D et reproduisent au moins certaines fonctions de l'organe modèle. Dans ce cadre, l'établissement d'organoïdes dérivés de cancers (également appelés tumoroïdes) a récemment émergé comme un outil prometteur pour améliorer notre compréhension des cancers chez l'homme. En effet, les tumoroïdes présentent tous les critères d’un modèle robuste : ils préservent notamment l’histologie, la signature transcriptomique, génomique et épigénomique, l’hétérogénéité intra-tumorale qu’elle soit génétique (populations sous-clonales) ou fonctionnelle (présence de cellules souches cancéreuses (CSC) et de cellules plus différenciées au sein du même organoïde), ou encore le potentiel métastatique de leur tumeur d'origine et ce, même à long terme. De plus la technologie organoïde s’applique à des quantités très limitées de matériel de départ, telles que des biopsies, ce qui est crucial dans le domaine de l'oncologie pédiatrique où les échantillons sont rares et très souvent de petite taille. Ainsi, les tumoroïdes présentent de nombreux avantages à la fois pour la compréhension de la biologie des cancers pédiatriques et pour l’élaboration d’approches thérapeutiques ciblées et/ou personnalisées. Cependant, cette technique n’a pas encore été appliquée aux sarcomes pédiatriques. Or Des travaux récents montrent que ces cancers sont organisés hiérarchiquement et possèdent des CSC : la technologie organoïde pourrait donc fournir des modèles de sarcomes pédiatriques fiables et inédits pour identifier de nouveaux processus oncogéniques et développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. En conséquence, profitant de mon expertise, je propose ici de développer, caractériser et utiliser des modèles organoïdes pour les RMS et OS. Ces cultures seront dérivées directement des tissus du patient et co-cultivées avec des cellules du micro-environnement afin de reproduire au plus près la tumeur d’origine. Au-delà de leur intérêt pour la communauté scientifique, j’utiliserai ces outils pour disséquer les modalités de résistance aux thérapies des sarcomes pédiatriques, en m’intéressant en particulier à leur hétérogénéité intratumorale et leur plasticité. Ceci devrait permettre le développement de stratégies thérapeutiques innovantes et adaptées à des organismes en cours de développement.