Impact des contraintes mécaniques sur la division cellulaire : analyse dans modèle tumoral multicellulaire en 3 dimensions : le sphéroïde

Une tumeur est une structure hautement organisee en 3D, integrant des relations entre les cellules et avec son environnement. Le remodelage de l'environnement par la tumeur et sa croissance dans un environnement restreint induisent un desequilibre de l'homeostasie tissulaire et l'accumulation d'un stress mecanique au niveau de la tumeur. Il a ete montre que ce stress mecanique est un parametre important du developpement tumoral qui influence, entre autre, la migration et la proliferation des cellules tumorales. Un des aspects majeurs du controle de la proliferation cellulaire est la regulation du cycle cellulaire. De nombreuses etudes montrent que le deroulement de la mitose, etape de division du cycle cellulaire, est regulee par les proprietes mecaniques de l'environnement cellulaire. Cependant, l'impact des contraintes mecaniques sur la progression en mitose a essentiellement ete etudie sur des modeles de culture en monocouche et les consequences induites sur le developpement tumoral sont encore meconnues. Dans ce contexte, l'objectif de mes travaux est d'etudier l'impact des contraintes mecaniques sur la division cellulaire, dans un modele tumoral multicellulaire 3D, le spheroide. Ce modele mime l'organisation multicellulaire et l'heterogeneite cellulaire telles qu'elles existent in vivo dans des microregions tumorales. Afin de mimer un environnement confine, des microsdispositifs ont ete fabriques pour restreindre la croissance et contraindre mecaniquement les spheroides. Ces conditions experimentales nous ont permis de demontrer que la contrainte mecanique altere la division des cellules au sein des spheroides. L'etude de la dynamique de progression en mitose de spheroides contraints dans un dispositif en agarose adapte a l'imagerie en temps reel, a revele un delai en prometaphase induit par la contrainte mecanique, probablement du a un defaut transitoire de mise en place du fuseau bipolaire et impliquant le cytosquelette d'actomyosine. Ce defaut ne semble pas induire un defaut d'orientation preferentiel de l'axe de division observe dans les spheroides. De plus, ces resultats montrent qu'en condition de croissance en presence d'un stress mecanique, des traitements destabilisant le cytosquelette d'actomyosine n'induisent pas d'alteration de la mitose, suggerant que des voies de signalisation permettant d'eviter les erreurs de progression en mitose soient activees. L'ensemble de ces resultats suggerent que la contrainte mecanique induite par la croissance progressive des spheroides dans un environnement confine ralentit la progression en mitose. Ce ralentissement peut etre responsable d'erreurs de segregations des chromosomes induisant une augmentation de l'instabilite genetique et une heterogeneite cellulaire. Cette heterogeneite est caracteristique des tumeurs et souvent responsable de l'efficacite limitee des strategies therapeutiques actuelles. Les travaux realises viennent enrichir les connaissances de la reponse des cellules tumorales a leur environnement mecanique tel qu'il existe in vivo et ses consequences sur le developpement tumoral. Il permet aussi d'identifier les caracteristiques importantes des parametres mecaniques a prendre en compte pour definir l'efficacite des traitements, et ouvre de nouvelles perspectives de therapies antitumorales.