Etude comparative des cellules souches cancéreuses issues de tumeurs primitives et de métastases de cancer colorectal

Comparative study of cancer stem cells from primitive tumors and metastasis of colorectal cancer

• Auteur / Autrice : Celine Hervieu
• Direction : Muriel Mathonnet, Serge Battu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Oncologie
• Date : Soutenance le 06/07/2022
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Biologiques et Santé (Limoges ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Contrôle de l’Activation Cellulaire, Progression Tumorale et Résistance thérapeutique
• Jury : Président / Présidente : Corinne Bousquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Muriel Mathonnet, Serge Battu, Mireille Verdier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Audrey Ferrand, Céline Gongora

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer colorectal

Cellules souches

Mots clés libres

Cellules souches cancéreuses

Tri cellulaire

Cancer colorectal

Chimiorésistance

Cancer stem cells

Label-free cell sorting

Colorectal cancer

Chemoresistance

Résumé

Le cancer colorectal (CCR) est l’une des principales causes de décès par cancer dans le monde. L’évolution d’un stade localisé en un stade métastatique est particulièrement critique pour la survie des patients. Cette transition est souvent associée au développement de résistances thérapeutiques, attribuées aux cellules souches cancéreuses (CSC), à l’origine des récidives et de la survenue de métastases. Ainsi, les CSC représentent une cible thérapeutique prometteuse. L’étude de ces cellules nécessite leur identification et leur isolement, qui constituent un réel défi en raison de leur faible proportion au sein de la tumeur et de leur nature dynamique. Mes travaux de thèse ont porté sur l’étude comparative des CSC issues de tumeurs primaires et de métastases de CCR, en terme de caractéristiques et de réponse aux chimiothérapies. La plasticité des CSC, notamment phénotypique, complique leur isolement via des marqueurs de surface. Dans ce projet, nous avons utilisé la technique de fractionnement par couplage flux-force de sédimentation pour trier les cellules en fonction de leurs propriétés biophysiques. Trois sous-populations cellulaires ont été isolées à partir de lignées cellulaires et de cultures primaires, représentatives des différents stades de CCR. Les caractérisations phénotypiques et fonctionnelles des sous-populations triées ont révélé que l’une d’entre elles possède des propriétés de CSC, en particulier une quiescence, une clonogénicité et une capacité à générer des tumeurs in vivo. De plus, les tests de sensibilité ont mis en évidence le caractère chimiorésistant de cette sous-population. Ainsi, cette approche « label-free » permet d’étudier l’impact de l’hétérogénéité cellulaire intratumorale et des CSC sur les réponses aux chimiothérapies, utilisées en clinique, quel que soit la matrice cellulaire et le stade tumoral. Ces travaux ouvrent donc de nouvelles perspectives pour étudier la réponse individualisée de chaque compartiment cellulaire tumoral et les résistances thérapeutiques. In fine, ce projet pourrait permettre la personnalisation des thérapies systémiques, afin d’optimiser leur efficacité et prévenir les récidives.

Colorectal cancer (CRC) is one of the leading causes of cancer deaths worldwide. The progression from a localized stage to a metastatic stage is critical for patient survival. This transition is often associated with the development of therapeutic resistance, attributed to cancer stem cells (CSCs), which lead to recurrence and metastasis. Thus, CSCs represent a promising therapeutic target. The study of these cells requires their identification and isolation, which is a challenge due to their low proportion within the tumor and their dynamic nature. My research project focused on the comparative study of CSCs from primary tumors and metastases of CRC, in terms of features and response to chemotherapies. The plasticity of CSCs, especially phenotypic, complicates their isolation using surface markers. In this study, we used the sedimentation field-flow fractionation technique to sort cells according to their biophysical properties. Three cell subpopulations were isolated from cell lines and primary cultures, representative of different CRC stages. Phenotypic and functional characterizations of the sorted subpopulations revealed that one of them possesses CSC properties, in particular quiescence, clonogenicity and the ability to generate tumors in vivo. Moreover, sensitivity tests have highlighted the chemoresistant nature of this subpopulation. Thus, this "label-free" approach enables us to study the impact of intratumoral cellular heterogeneity and CSCs on the responses to chemotherapies used in the clinic, regardless of cell matrix and tumor stage. This work opens new perspectives to study the individualized response of each tumor cell compartment and chemoresistance. Ultimately, this project could allow the personalization of systemic therapies in order to optimize their efficacy and prevent recurrence.