Les chercheurs du CSHL mettent au point une nouvelle méthode pour suivre la progression du cancer de la prostate

- Publicité -

Les chercheurs du CSHL ont mis au point une nouvelle méthode pour suivre la progression du cancer de la prostate chez la souris, de sa naissance à sa propagation dans d’autres tissus. Cette approche permet aux chercheurs d’étudier les origines du cancer de la prostate dans un contexte plus réaliste que ne le permettent les méthodes traditionnelles.


Trouver une seule cellule tumorale dans un organe entier, c’est comme trouver une aiguille dans une botte de foin. Dans cette reconstruction en 3D d’une prostate de souris, les chercheurs ont découvert cette «aiguille», une seule tumeur bourgeonnante colorée en rouge. Image: © Laboratoire de Taranda/Osten.

Selon l’OMS 1,41 million de cas de cancer de la prostate ont été recencé dans le Monde en 2020. Chez les hommes aux États-Unis, le cancer de la prostate (PC) est le cancer le plus souvent diagnostiqué et la deuxième cause de décès liés au cancer (Siegel et al., 2020). Étant donné que la maladie n’est cliniquement identifiée que lorsque de grosses tumeurs comprenant des centaines de millions de cellules cancéreuses sont présentes, des études sur des modèles animaux fidèles appliquant des méthodes sensibles d’imagerie de l’ensemble des organes et d’analyse des tissus sont nécessaires pour comprendre l’initiation et la progression précoce de la PC, y compris la propagation métastatique précoce à tissus distants.

Les progrès de la microscopie d’organes entiers, tels que la tomographie en série à deux photons (STPT) introduite par Cold Spring Harbor Laboratory pour étudier l’anatomie et la pathologie du cerveau (; ; ; ; ; ) et la microscopie à fluorescence à couche lumineuse (LSFM) utilisée avec des tissus chimiquement nettoyés (; ), ont apporté de nouvelles opportunités pour l’imagerie du cancer à haute résolution spatiale à travers des organes entiers, promettant une visualisation des stades précoces de la maladie comprenant seulement quelques cellules cancéreuses, qui seraient difficiles à détecter par des analyses traditionnelles basées sur des coupes de tissus.

Récemment, les méthodes LSFM ont en effet été appliquées pour visualiser des cellules cancéreuses dans des tissus de souris disséqués () et même au niveau de l’animal entier (; ; ; ). Cependant, il a été démontré que la délipidation chimique nécessaire à l’élimination des tissus dans le LSFM endommage la membrane cellulaire (), ce qui suggère que cela peut, au moins dans une certaine mesure, limiter la fiabilité de l’utilisation des méthodes LSFM en combinaison avec les méthodes traditionnelles d’immunocoloration et de cytologie utilisées dans l’étude de la pathologie cancéreuse. La nécessité d’une telle imagerie combinée d’organes entiers et d’analyses cellulaires traditionnelles est illustrée dans l’adénocarcinome de la prostate, au centre de notre étude, où les cellules cancéreuses perturbent la cytoarchitecture de la glande épithéliale, y compris la couche basale, où se trouvent des cellules invasives disséminées ().

A présent, le professeur agrégé Pavel Osten du Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) et le professeur Lloyd Trotman ont mis au point une nouvelle façon d’étudier l’histoire de la vie du cancer de la prostate chez la souris. Le duo a combiné son expertise en imagerie d’organes entiers et en cancer de la prostate pour suivre comment les cellules cancéreuses de la prostate se transforment en tumeurs et se propagent à d’autres organes. Leur méthode permet aux scientifiques d’étudier le comportement et les propriétés du cancer de la prostate, pour la première fois, dans un cadre qui imite avec précision la maladie dans la vie réelle.

La méthode et les résultats

L’étude menée par Julian Taranda, ancien post-doctorant au laboratoire d’Osten, a été publiée dans Cell Reports, et décrit la nouvelle approche pour étudier les processus d’initiation, de progression et de métastase du cancer de la prostate (PC) dans un modèle de souris RapidCaP génétiquement modifié, qui combine l’imagerie de l’organe entier par tomographie en série à deux photons (STPT), la quantification informatique de la distribution putative des cellules cancéreuses à travers les organes imagés et l’analyse par immunofluorescence (IF) des sections de tissus épais générées au cours de l’imagerie STPT pour valider et caractériser davantage la combinaison de la pathologie moléculaire et morphologique.

Concrètement, les chercheurs ont tout d’abord établit l’application de STPT à l’imagerie post-mortem de la prostate à haute résolution après détection de bioluminescence in vivo de Cancer de la Prostate dans le modèle RapidCaP. Deuxièmement, ils ont quantifié l’évolution temporelle de la progression de la maladie dans la prostate de 1 à 50 jours après le début. Troisièmement, ils ont utilisé des coupes de tissu prostatique générées lors de l’imagerie STPT pour l’analyse par immunofluorescence (IF) des réarrangements du cytosquelette au cours de la progression de la maladie. Et quatrièmement, ils ont utilisé STPT pour détecter et étudier les micro-métastases dans le foie et le cerveau, en identifiant et en quantifiant la distribution spatiale de plusieurs foyers de maladie.

Une reconstruction 3D d’une prostate de souris 50 jours après le début du cancer. La masse rouge représente la tumeur en croissance, le vert et le violet représentent les cellules de la prostate et le bleu représente l’ADN. À l’aide d’une nouvelle méthode développée au CSHL, les chercheurs peuvent suivre la progression du cancer de la prostate de la naissance à sa propagation dans d’autres organes. Sur l’image, les petites boules rouges détachées de la masse rouge sont des cellules cancéreuses qui commencent à migrer. Image: © Julian Taranda/laboratoire d’Osten.

Dans leurs résultats, on note que le STPT permet la détection de cellules initiatrices de tumeurs uniques dans l’ensemble de la prostate, et l’analyse IF qui en résulte révèle une transition du tissu épithélial normal au tissu épithélial transformé et une fuite des cellules du foyer tumoral. L’imagerie STPT du foie et du cerveau révèle la distribution de plusieurs foyers métastatiques dans le foie et une invasion cellulaire métastatique à un stade précoce dans le cerveau.  En résumé, la plate-forme STPT, comprenant l’imagerie automatisée des organes, la reconstruction d’organes 3D, l’analyse informatique de la distribution des cellules cancéreuses primaires et métastatiques et l’analyse par immunofluorescence (IF) des caractéristiques pathologiques cellulaires, fournit un dosage quantitatif haute résolution pour l’analyse de l’initiation et de la progression du Cancer de la Prostate, y compris la cartographie de la propagation métastatique.

Dans ce cerveau de souris, une cellule cancéreuse de la prostate (rouge) est logée au milieu des astrocytes (vert), un type de cellule cérébrale non neuronale. La cellule cancéreuse a migré de la prostate au cerveau. Image: © Laboratoire de Taranda/Osten

Implications et perspectives

Osten dit que c’est important parce que: “Dans les derniers stades du cancer, vous avez une grande quantité de cellules cancéreuses et il est facile de les trouver. Au début, vous pouvez avoir très peu de cellules dans l’organe. Et donc chercher avec des méthodes traditionnelles est vraiment douloureux parce que vous devez trancher et chercher et trouver”. Les chercheurs ont pu suivre la progression des cellules cancéreuses de la prostate depuis leur naissance jusqu’à 20 jours plus tard, lorsqu’elles ont commencé à se propager dans l’organe. Plus tard, ces cellules fugitives ont commencé à migrer vers le foie et, de manière inattendue, le cerveau.

Les scientifiques espèrent que cette nouvelle méthode polyvalente aidera à résoudre des questions inexplorées sur les premières étapes de la croissance du cancer et sa fuite dans d’autres organes, où qu’il commence. Car ce pipeline d’imagerie et d’analyse de données peut être facilement appliqué à d’autres modèles murins de cancer, offrant une plate-forme d’organes entiers très polyvalente pour étudier les mécanismes in situ de l’initiation et de la progression du cancer.

Voir la publication

Taranda, J., et al., “Combined whole-organ imaging at single-cell resolution and immunohistochemical analysis of prostate cancer and its liver and brain metastases”, Cell Reports, November 16, 2021. DOI: 10.1016/j.celrep.2021.110027

Sur les mêmes sujets

-- Annonce --
Total
0
Share