Les organoïdes tumoraux, des avatars de tumeurs en 3D pour révolutionner la recherche sur le cancer

Publié le 17.01.2022

Dans le rayon des organoïdes, 3D-Hub, ORGAPRED et OrgaRES se sont entre autres spécialisées sur les organoïdes tumoraux. En plus d’accélérer la découverte de nouvelles thérapies, ces modèles de tumeurs en 3D ultraréalistes permettent d’explorer la chimiorésistance et même de prédire la réponse aux traitements, donnant les moyens de personnaliser la prise en charge des patients. Encouragées par IBiSA et le GDR Organoïdes, les trois plateformes se sont coordonnées pour faire progresser, ensemble, la recherche en oncologie.

Les organoïdes sont des mini-modèles d’organes en trois dimensions. Elaborés à partir de cellules souches pluripotentes induites (IPS) ou de cellules souches adultes isolées de tissus humains ou murins, ils reproduisent in vitro et en 3D l’ultrastructure d’un organe, avec au moins une de ses fonctions. Les plateformes 3D-Hub, ORGAPRED et OrgaRES se concentrent sur des organoïdes particuliers, les organoïdes tumoraux, ou « tumoroïdes », issus de tumeurs humaines. Beaucoup plus fidèles à la réalité que les cultures cellulaires en 2D, ces modèles sont représentatifs de la diversité cellulaire et génétique des tissus dont ils proviennent. Leur avantage est aussi de se conserver facilement, offrant aux chercheurs des collections d’échantillons biologiques qui expriment les caractéristiques pathologiques d’un maximum de phénotypes tumoraux retrouvés dans la population. Ces modèles ouvrent des champs d’investigation immenses, effaçant les frontières entre recherche fondamentale, recherche clinique, médecine prédictive et personnalisée.

Comprendre et prédire la réponse aux traitements

A Caen, ORGAPRED met au point, dans le contexte de protocoles cliniques, des organoïdes tumoraux issus de cancers de l’ovaire, du sein, des voies aérodigestives supérieures (VADS) ou encore, de la jonction œsogastrique. La plateforme étudie l’intérêt de ces modèles pour prédire, à l’aide de tests fonctionnels, la réponse des tumeurs aux traitements conventionnels (chimiothérapies, radiothérapies) et aux traitements innovants (thérapies ciblées, immunothérapies). Elle cherche également à identifier des signatures moléculaires prédictives. Dans la même veine, mais à partir d’organoïdes normaux et tumoraux d’origine digestive et pulmonaire, OrgaRES s’attache à élucider les mécanismes de résistance aux traitements, notamment aux combinaisons de chimiothérapies. Localisée à Lille, la plateforme génère des reconstitutions de modèles pharmacodynamiques adaptés à chaque type de thérapie, avec des organoïdes qui miment in vitro les résistances naturellement observées chez les patients.

Optimiser et personnaliser la prise en charge thérapeutique

Comme ses deux homologues, la plateforme 3D-Hub à Nice et Marseille produit des organoïdes normaux et tumoraux pour modéliser les cancers, l’apparition des tumeurs et leur comportement sous traitement. Sa spécialité est l’analyse des interactions multicellulaires qui font toute la complexité des tissus et conditionnent la performance in vivo des solutions thérapeutiques. En parallèle, la plateforme réalise du criblage moléculaire sur des sphéroïdes uni ou multicellulaires en 3D, en vue de découvrir de nouveaux composés aux propriétés anticancéreuses ou antimétastatiques. Les thérapies les plus innovantes sont testées sur des organoïdes tumoraux avant d’être mises à l’épreuve sur l’Homme au cours d’essais cliniques. 3D-Hub fabrique également des tumorosphères et des organoïdes tumoraux issues de biopsies de carcinomes humains pour aider les oncologues à orienter et personnaliser les décisions thérapeutiques en fonction des tumeurs et des facteurs susceptibles d’influencer leur réponse aux traitements.

Mettre à disposition et partager les modèles d'organoïdes

Les trois plateformes sont ouvertes à la communauté scientifique et à tout projet de recherche nécessitant des organoïdes tumoraux. ORGAPRED, OrgaRES et 3D-Hub assurent leur production, leur conservation, leur mise en collection, leur caractérisation histologique et moléculaire, ainsi que leur évaluation en termes de réponse et de résistance aux traitements. Les plateformes disposent des savoir-faire et des équipements associés, allant jusqu’à la production automatisée des cultures, la manipulation génétique des modèles avec des approches de type CRISPR-Cas9 et leur analyse à haut débit avec des techniques telles que l’imagerie cellulaire en temps réel.

3D-Hub, ORGAPRED et OrgaRES sont des plateformes complémentaires. Elles travaillent en réseau depuis 2020, partageant modèles, méthodes, protocoles et outils pour diversifier leurs ressources et leurs expertises. Leur volonté est aussi d’harmoniser leurs services et leur fonctionnement, en conservant toutes les spécificités de chaque site. C’est d’ailleurs ensemble que les plateformes ont présenté leur candidature à l’appel d’offres IBiSA 2021, décrochant toutes les trois un label à 2 ans. Cette démarche de structuration et de coordination s’étendra progressivement aux autres plateformes qui évoluent avec elles au sein du GDR Organoïdes porté par le CNRS.