Développement et caractérisation d'organoïdes de tumeurs cérébrales pédiatriques utilisés en recherche fondamentale et translationnelle

Development and characterization of pediatric brain tumor organoids for basic and translational research

• Auteur / Autrice : Arthur Tourbez
• Direction : Laura Broutier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 13/11/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon
• Jury : Président / Présidente : David Meyronet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laura Broutier, Natacha Entz-Werlé, Caroline Mysiorek, Eddy Pasquier, Hervé Chneiweiss
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Natacha Entz-Werlé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Criblage pharmacologique

Cancer -- Thérapeutique

Épendymome

Chez l'enfant

Tumeurs cérébrales

Mots clés libres

Gliomes de haut grade

Épendymomes

Cancers pédiatriques

Tumoroïdes

Criblage de médicaments

High grade glioma

Ependymomas

Pediatric cancers

Tumoroids

Drug screening

Résumé

Les gliomes de haut grade pédiatriques (pHGG) et les épendymomes de la fosse postérieure de type A (EPN-PFA) représentent l'un des plus grands défis de la neuro-oncologie pédiatrique. Leur singularité se manifeste par une remarquable hétérogénéité inter- et intra-tumorale qui complique le développement de stratégies thérapeutiques efficaces. Afin d'améliorer les perspectives cliniques pour les patients atteints de ces cancers, il est impératif de disposer de modèles pré-cliniques capables de refléter fidèlement les principales caractéristiques de leurs tumeurs d'origine. Au cours de mon doctorat, j'ai élaboré un protocole pour la création et la conservation de tumoroïdes pHGG (pHGG_O) et de tumoroïdes de EPN-PFA (EPN-PFA_O). Ces modèles peuvent être cultivés plusieurs mois/années. De plus, des analyses histologiques et moléculaires approfondies ont permis de montrer que ces modèles préservent l'hétérogénéité inter- et intra-tumorale de leur tumeur d'origine, et ce même après plusieurs passages en culture et cryopréservation. J'ai également démontré que ces modèles peuvent servir à l'évaluation de la réponse aux traitements qui reste comparable à celle observée chez les patients. De plus, ces modèles ont révélé leur potentiel pré-clinique (1) en permettant d'identifier l'ONC201, un inhibiteur de DRD2, comme un agent thérapeutique d'intérêt pour les tumeurs H3K27 nonaltérées, et (2) en contribuant à élaborer des stratégies de combinaison visant à amplifier la réponse thérapeutique à l'ONC201. Ces modèles sont donc des outils pré-cliniques robustes et puissants, en particulier pour l'appréciation des profils de réponses aux traitements et la recherche de nouvelles combinaisons de médicaments efficaces.

Pediatric high-grade gliomas (pHGG) and posterior fossa type A ependymomas (EPN-PFA) remain one of the biggest challenges in pediatric oncology. They exhibit vast inter- and intra-tumoral heterogeneity, complicating the development of effective therapeutic strategies. Then to improve their clinical outcome, we absolutely need pre-clinical models that recapitulate key features of their corresponding parental tumors. During my PhD, I developed an optimized protocol for the establishment and biobanking of pHGG organoids (pHGG_O) and EPN-PFA organoids (EPN-PFA_O). These models can be grown long-term and comprehensive histological and molecular analyses showed that they recapitulate inter- and intra-tumoral heterogeneity of their parental tumor even after several passages and cryopreservation as 3D cultures. I further showed that they can be employed to test responses to standard of care therapy as well as new therapeutic options, including drugs from clinical trials as they accurately capture the clinical phenotypes of their respective parental tumors. Moreover, these models led to the identification of the DRD2 inhibitor ONC201 as an unexpected potential therapeutic agent for H3K27M non-altered pediatric brain tumors and helped identify combination strategies to increase the therapeutic response to ONC201. Thus, those models are positioned to support powerful and innovative preclinical studies, particularly those related to personalized assessments of treatment response profiles and identification of novel efficient drug combinations.