Les chercheurs créent une nouvelle méthode pour une meilleure modélisation 3D des cancers complexes

Une équipe internationale de chercheurs multidisciplinaires a réussi à créer une méthode permettant une meilleure modélisation 3D de cancers complexes.

Une équipe de l’Université de Waterloo a combiné des techniques de bio-impression de pointe avec des structures artificielles ou des puces microfluidiques. Cette méthode aidera les chercheurs en laboratoire à mieux comprendre les tumeurs hétérogènes : des tumeurs qui contiennent plus d’un type de cellules cancéreuses, qui sont souvent dispersées selon des schémas inattendus.

Traditionnellement, les médecins biopsient la tumeur d’un patient, extraient les cellules, puis les cultivent dans des boîtes de Pétri plates en laboratoire.

Depuis cinquante ans, c’est ainsi que les biologistes appréhendent les tumeurs. Mais il y a dix ans, des échecs répétés des traitements lors d’essais sur l’homme ont fait comprendre aux scientifiques que le modèle 2D ne capturait pas la véritable structure de la tumeur à l’intérieur du corps.

Nafisa Moqimi, chercheuse postdoctorale en mathématiques appliquées et auteur principal de l’étude

Les recherches de l’équipe abordent ce problème en créant un modèle 3D qui reflète non seulement la complexité de la tumeur, mais imite également son environnement.

La recherche, menée au Laboratoire de médecine du sport sous la direction du professeur de mathématiques appliquées Muhammad Kuhandal, a réuni les développements de plusieurs disciplines.

« Nous faisons quelque chose de très, très nouveau au Canada. Seuls deux laboratoires font probablement quelque chose de proche de cette recherche », a déclaré Mojimi.

Tout d’abord, l’équipe a créé des « puces microfluidiques » polymères : de petites structures gravées de canaux qui imitent le flux sanguin et d’autres fluides entourant la tumeur d’un patient.

L’équipe a ensuite cultivé plusieurs types de cellules cancéreuses et a suspendu ces cultures cellulaires dans leur bioink personnalisé : un mélange de gélatine, d’alginate et d’autres nutriments conçus pour maintenir les cultures cellulaires en vie.

Enfin, ils ont utilisé une bio-imprimante par extrusion – un dispositif similaire à une imprimante 3D mais pour les matériaux organiques – pour placer différents types de cellules cancéreuses sur des puces microfluidiques préparées.

Le résultat est un modèle 3D vivant de cancers complexes que les scientifiques peuvent ensuite utiliser pour tester différents modes de traitement, tels que différents médicaments de chimiothérapie.

Mogimi et son équipe s’intéressent particulièrement à la création de modèles complexes de cancer du sein. Après le cancer de la peau, le cancer du sein est le cancer le plus répandu chez la femme.

Le cancer du sein est particulièrement difficile à traiter car il se présente sous la forme de tumeurs complexes contenant plusieurs types de cellules lorsqu’il se propage. S’appuyer sur les cellules d’une ou deux biopsies pour représenter avec précision la totalité de la tumeur peut conduire à des plans de traitement inefficaces et à de mauvais résultats.

Les modèles de tumeurs imprimés en 3D illustrent comment les nouvelles technologies permettent des traitements plus rapides, moins coûteux et moins douloureux pour des maladies graves telles que le cancer du sein à un stade avancé.