Optimisation d’un système microfluidique pour le test d’agents thérapeutiques avec la radiothérapie

Au moins 60% des patients atteints de cancer vont recevoir de la radiothérapie (RT). L’efficacité de la radiothérapie dans le traitement du cancer est limitée par le phénomène de radiorésistance des cellules cancéreuses et par la toxicité des radiations sur les tissus sains. La découverte de nouveaux agents radiosensibilisants et radioprotecteurs permettrait de surmonter ces difficultés. Les modèles cellulaires 3D tels que les sphéroïdes, émergent motivés par le besoin de modèles précliniques plus proches des tumeurs in vivo. L’objectif du projet est d’optimiser un système microfluidique pour tester facilement et à faible coût des agents thérapeutiques avec la RT sur des sphéroïdes dans un contexte de repositionnement. Le système microfluidique développé permet la formation de 336 sphéroïdes homogènes en deux jours avec intervention minimale de l’utilisateur. Les sphéroïdes sont répartis dans 16 chambres de culture séparées par un système de valve magnétique pour éviter des effets bystander entre sphéroïdes irradiés et non-irradiés. Une nouvelle technique d’irradiation a été développée permettant d’exposer un système à 4 doses de radiation différentes. En tout, 4 doses de radiation et 4 concentrations d’agents thérapeutiques peuvent être testées par système. En utilisant cette approche, l’efficacité de trois agents avec la RT a été évaluée avec des tests de survie clonogénique. Nous avons démontré que le Talazoparib, un inhibiteur de PARP, radiosensibilise les cellules de sarcome de tissus mous (STS) cultivés en sphéroïdes à 2 Gy. Le système développé permet d’évaluer le potentiel d’agents thérapeutiques avec la RT et contribue à l’adoption des sphéroïdes comme modèle préclinique. At least 60% of cancer patients will receive radiotherapy (RT) as part of their treatment. The efficacy of radiotherapy in the treatment of cancer is limited by the phenomenon of radioresistance of cancer cells and by the toxicity of radiation on healthy tissues. The discovery of new radiosensitizers and radioprotectors is essential to overcome these challenges. 3D cellular models such as spheroids emerge motivated by the need for better preclinical models. The objective of the project was to optimize a microfluidic system for easy, fast and low-cost testing of therapeutic agents with RT on spheroids. The developed microfluidic system allows the formation of 336 homogeneous spheroids in two days with minimal user intervention. The spheroids are distributed in 16 culture chambers separated by a magnetic valve system to avoid bystander effects between irradiated and unirradiated spheroids. A new irradiation technique has been developed to expose a system with 4 different radiation doses. In total, 4 radiation doses and 4 concentrations of therapeutic agents can be tested per system. Using this approach, the efficacy of three agents with RT was evaluated with clonogenic assays.  Radiosensitizing properties of Talazoparib, a PARP inhibitor, on soft tissue sarcoma (STS) cells cultured as spheroids at 2 Gy were demonstrated. The developed system enables the evaluation of therapeutic agents with RT and contributes to the wide adoption of spheroids as a preclinical model.

Keyphrases: Radiothérapie, Radiosensibilisant, Radioprotecteur, Sphéroïde, Microfluidique, Repositionnement, Sarcome, Radiotherapy, Radiosensitizer, Radioprotector, Spheroid, Microfluidic, Repurposing, Sarcoma, Orthovoltage