L’organisation mondiale de Santé (OMS) classifie les glioblastomes (GBMs) comme des astrocytomes de haut grade (Louis et al, 2016). Les GBMs correspondent donc à des tumeurs cérébrales très agressives qui sont caractérisés par une forte hétérogénéité intra- et inter-tumorale, des zones nécrotiques, une prolifération micro-vasculaire ainsi qu’une invasion importante du parenchyme sain. La prise en charge thérapeutique des patients atteints de ces tumeurs se résume par un traitement chimio- thérapeutique basé sur l’utilisation du Témozolomide (TMZ, Temodal) de manière concomitante à la radiothérapie (Stupp et al, 2005). L’exérèse chirurgicale partielle ou totale de la tumeur, lorsqu’elle est réalisable, demeure un élément déterminant de cette prise en charge et améliore considérablement la survie des patients. Toutefois, malgré la lourdeur de cette stratégie thérapeutique, la survie des patients reste extrêmement faible et est aujourd’hui évaluée à environ 18 mois
L’objectif général de notre projet de recherche est d’étudier et de comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires mis en place par les cellules tumorales afin de mieux tolérer et survivre aux différents facteurs de stress présents dans leur microenvironnement (tel que la déprivation en nutriments, les faibles taux d’oxygène et l’exposition aux différents traitements). D’un point de vue fondamental, ce projet cherche à identifier des mécanismes moléculaires gouvernant l’adaptation des cellules tumorales de GBM aux différents types de stress.
D’un point de vue translationnel, ce projet permettra de révéler de nouveaux biomarqueurs et de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement des GBMs. Ici, nous proposons d’utiliser l’ingénierie tissulaire afin de générer un modèle complexe d’organoïdes vasculaires (immuno-déficients ou pas) permettant l’étude fonctionnelle de mono- et de co-culture de cellules souches de GBM, utilisée afin de reproduire l’hétérogénéité tumorale dans son ensemble : cellule cancéreuses (GBM) + cellule du cerveau sain (organoïde). Ce projet de recherche s’articule autour de deux axes principaux :
1/ L’identification des dépendances métaboliques des cellules souches de GBM en mono- ou en co- culture via l’analyse de différents processus biologiques in vitro et in vivo en situation de stress.
2/ L’identification des éléments régulateurs permettant l’adaptation et la tolérance au stress des cellules souches de GBM en utilisant une analyse du transcriptome et du protéome de ces cellules in vitro et in vivo en situation de stress.
Afin d’évaluer les réponses biologiques des cellules de GBM face aux différents stress présents dans leur microenvironnement, diverses conditions expérimentales seront analysées et comparées sur la base des résultats déjà obtenus au sein de notre laboratoire. Ici, le but est de complexifier notre approche expérimentale, en réalisant plusieurs comparaisons, tout d’abord les mono- et cocultures de cellules souches de GBM seront étudiées et comparées, dans un premier temps, dans différentes analyses biologiques et métaboliques, puis, seuls les modèles les plus pertinents de cocultures seront choisis pour être intégrés au modèle tissulaire représenté par l’organoïde neuro-vasculaire. Notre but est de comprendre comment les différents sous-types de GBM réagissent aux différents stress et comment l’hétérogénéité tumorale modélisée par les cocultures permet de tolérer et de s’adapter à ces différents types de stress. Enfin, le deuxième niveau de complexification vient de l’intégration des modèles cellulaires de GBM à l’organoïde neuro-vasculaire.
Afin d’identifier des nouvelles cibles thérapeutiques, deux approches, transcriptomique et protéomique, seront effectuées sur les meilleurs conditions identifiées (mono-, co-culture plus ou moins organoïde). Les meilleurs candidats seront ensuite analysés pour leur contribution à la tolérance et l’adaptation des cellules de GBM aux différents types de stress.