Une puce humaine suit le cancer du sein vers les os et les poumons

Les cellules cancéreuses pénètrent dans une minuscule circulation, rencontrent une paroi vasculaire et se dirigent vers deux destinations bio-ingénierées : des tissus humains osseux et pulmonaires. À Columbia Engineering, l’équipe de Gordana Vunjak-Novakovic a conçu une puce multi-organes qui permet aux chercheurs d’observer ce parcours en laboratoire, grâce à des compartiments contenant des tissus de quelques millimètres reliés par un flux vasculaire.

Le défi se situe au moment où une cellule cancéreuse quitte la tumeur initiale. Elle doit adhérer à l’endothélium — la paroi interne des vaisseaux sanguins — et le traverser, puis survivre dans un nouvel organe et remodeler son environnement. Les métastases sont à l’origine d’au moins deux tiers des décès par cancer, tandis que les modèles animaux ne reproduisent pas toujours les différences entre la biologie des rongeurs et celle des humains susceptibles d’influencer l’efficacité des médicaments.

Le dispositif de Columbia sépare les tissus bio-ingénierés du canal vasculaire par une barrière endothéliale sélectivement perméable, tout en permettant aux compartiments de communiquer par la circulation. Les tissus osseux, pulmonaires et vasculaires ont été fabriqués à partir de cellules souches pluripotentes induites, ou iPSCs, puis maintenus dans des compartiments conçus pour leur maturation et leur fonctionnement à long terme. Les chercheurs ont introduit des cellules humaines circulantes de cancer du sein et comparé les sites où différents types de cellules cancéreuses se sont installés.

Les profils observés correspondaient aux préférences de chaque organe. Les cellules qui se dirigent habituellement vers les os ont montré une colonisation osseuse plus importante et provoqué une dégénérescence osseuse plus marquée. Les cellules qui se dirigent habituellement vers les poumons ont davantage perturbé le tissu pulmonaire et n’ont que modestement colonisé l’os. L’équipe a également trouvé des signes de formation d’une niche pré-métastatique : les cellules cancéreuses ont conditionné les deux tissus distants pour les rendre plus réceptifs avant de les coloniser.

Et concrètement ? Pour les chercheurs en cancérologie, cette puce fournit un environnement contrôlé composé de tissus humains pour étudier la propagation propre à chaque organe, les voies moléculaires et de potentielles cibles thérapeutiques, notamment avec des cellules et des tissus issus de patients. Il s’agit d’une plateforme de recherche en laboratoire, et non d’un traitement ; son rôle est de compléter les modèles animaux.