Vignette (© Brigitte Sola)

En dépit de remarquables avancées dans la compréhension des évènements moléculaires, en particulier des mutations somatiques, responsables de la prolifération et de la progression tumorales, certaines thérapies en développement se révèlent malheureusement souvent inefficaces lors des essais cliniques chez les malades. En effet, les biomarqueurs qui sont utilisés ne permettent pas encore une stratification de ces patients qui soit adéquate selon leur susceptibilité aux traitements et donc de prédire leur réponse. Ces dernières années, les données expérimentales, accumulées grâce aux techniques de biologie moléculaire à haut débit, ont confirmé l’hétérogénéité tumorale au sein d’un même sous-type de tumeur et de la tumeur elle-même, expliquant certains échecs thérapeutiques et la survenue de mécanismes de résistance des tumeurs aux traitements. En reproduisant l’hétérogénéité inter- et intra-tumorale ainsi que les interactions entre cellules tumorales et microenvironnement tumoral, les modèles de xénogreffe de tumeur dérivée de patients (PDX pour patient-derived xenograft ) favorisent en fait la dynamique clonale de la tumeur d’origine. Les PDX conservent en effet leur architecture 3D et reproduisent les interactions (coopération et compétition) entre cellules tumorales, cellules stromales et microenvironnement [ ^{16 , 17} ]. Le modèle CAM apparaît comme parfaitement adapté à la greffe de PDX provenant de cancers solides et d’hémopathies malignes [ ^{18 - 20} ]. Les données de la littérature confirment en effet que les greffes de cellules primaires dérivées de patients sur les CAM sont aussi efficaces que les greffes de lignées cellulaires, les tumeurs qui se développent sur la CAM conservant les caractéristiques de la tumeur initiale, en particulier leur hétérogénéité. Comme chez la souris, les tumeurs issues des PDX peuvent être prélevées à partir des greffes originales puis regreffées sur de nouvelles CAM. Cela permet de reproduire la dynamique clonale de l’évolution de la tumeur. La longévité des PDX après plusieurs greffes sur de nouvelles CAM (c’est-à-dire le nombre de passages des PDX) reste néanmoins inconnue et la durée de chaque expérience étant courte (sept jours), elle pourrait ne pas être suffisante pour observer la survenue de mécanismes secondaires permettant une sélection clonale (de type darwinien) des cellules tumorales. En revanche, l’hétérogénéité intra-tumorale peut être reproduite sur les CAM. Différentes biopsies provenant de la même tumeur peuvent en effet être greffées indépendamment et simultanément, et suivies au cours du temps [ ¹⁸ ]. Cultivées de façon indépendantes, ces xénogreffes sur CAM permettent ainsi de tester des drogues, en monothérapie ou en associations, qui peuvent être adaptées à l’hétérogénéité de la tumeur elle-même, dans la perspective d’une médecine personnalisée. La courte durée de ces expériences est un atout et des banques de PDX réalisées sur des CAM, similaires à celles qui existent chez la souris, pourraient être développées et ainsi aider la recherche ³ .

Les tumeurs sont des écosystèmes complexes dans lesquels les cellules cancéreuses établissent un dialogue dynamique avec leur microenvironnement constitué de matrice extracellulaire et de plusieurs types de cellules, dont les cellules stromales et les cellules immunitaires [ ²¹ ]. Ce microenvironnement tumoral complexe module la croissance de la tumeur et sa réponse aux drogues anti-tumorales [ ²² ]. Une des limitations majeures des modèles de xénogreffe chez la souris immunodéprimée est la difficulté de tester l’effet d’immunomodulateurs ou d’inhibiteurs de points de contrôle immunitaire. Le recours à des souris humanisées, dans lesquelles on rétablit un système immunitaire par injection de cellules souches CD34 ⁺ dérivées de sang de cordon (hu-CD34-NSG), ou de cellules mononucléées de sang périphérique (hu-PBMC-NSG), est très contraignant, pour des raisons de temps et de coût. Cette technique ne règle pas, de plus, les problèmes éthiques liés à l’utilisation de mammifères [ ²³ ]. Peu de données sont disponibles concernant les effets de drogues ciblant le système immunitaire (immunomodulateurs ou inhibiteurs de points de contrôle immunitaire) dans le modèle de CAM [ ²⁴ ]. Cependant, la cinétique de la maturation du système immunitaire chez l’embryon de poule et les différences et similitudes des systèmes immunitaires humain et aviaire sont connus [ ²⁵ ]. Le thymus (impliqué dans la maturation des lymphocytes T) et la bourse de Fabricius (responsable de la lymphopoïèse des lymphocytes B chez l’oiseau) ⁴ ne se mettent en place, chez la poule, qu’à partir des J3 et J4 du développement, et ne sont fonctionnels, respectivement, qu’à J13 et J18. Parallèlement, les lymphocytes T apparaissent à J10. Mais ils ne sont immunocompétents qu’à partir de J18. Les lymphocytes B apparaissent à J12 et, comme les lymphocytes T, ne sont immunocompétents qu’à J18. Cette immuno-incompétence permet donc la greffe des cellules humaines et ainsi la croissance des tumeurs provenant des patients. Mais aux jours J10-15 du développement embryonnaire de l’oiseau, les cellules hétérophiles (les analogues aviaires des neutrophiles) et les monocytes, les cellules inflammatoires présentes et susceptibles d’infiltrer les xénogreffes, pourraient provoquer des réactions inflammatoires non spécifiques [ ²⁶ ]. Ces différentes cellules peuvent mimer ce qui survient dans le compartiment non tumoral de la tumeur (son microenvironnement), c’est-à-dire l’infiltration de la tumeur par des cellules immunitaires, notamment par des macrophages, par des cellules mésenchymateuses, et par des fibroblastes [ ²¹ ]. Dans le système de xénogreffe de cellules de lymphome de Burkitt réalisée sur la CAM, les tumeurs qui se développent sont infiltrées par des macrophages, des lymphocytes et des hétérophiles aviaires [ ²⁷ ], ce qui reproduit les interactions entre cellules tumorales et microenvironnement tumoral. Comme cela a été suggéré par l’étude du développement du système immunitaire de l’embryon de poule [ ²⁵ ], le modèle CAM serait donc probablement pertinent pour étudier l’efficacité des drogues ciblant le système immunitaire et des immunomodulateurs.

Le modèle CAM semble un modèle alternatif puissant capable de se substituer, au moins en partie, aux modèles murins. En effet, il peut facilement être utilisé pour mettre en place de véritables plateformes de tests diagnostiques et théranostiques, en association avec des techniques à haut débit (transcriptomique, protéomique, métabolomique, etc.) qui semblent actuellement indispensables à la caractérisation des tumeurs. Seule la durée courte des expériences, qui est par ailleurs un atout dans la perspective d’une médecine personnalisée, limite l’étude de l’évolution des tumeurs dans le temps, ainsi que la réponse à long-terme des tumeurs aux drogues. En revanche, il permet d’obtenir rapidement des données quantifiables sur l’efficacité des drogues, leur toxicité sur les organes embryonnaires, et leur bio-distribution. Certes, des données complémentaires restent nécessaires à acquérir pour mieux connaître : (1) les interactions des tumeurs avec leur microenvironnement, interactions qui se mettent en place lors de la croissance de la greffe, ainsi que (2) les remaniements de la membrane chorio-allantoïdienne lorsque celle-ci est au contact de la tumeur.

Le modèle CAM reste peu coûteux et simple à mettre en œuvre, puisqu’il ne nécessite pas d’animalerie dédiée et que, au moins en France et en Europe, les protocoles expérimentaux faisant appel aux œufs de poule ne doivent pas être approuvés par un comité d’éthique…

Les auteures déclarent n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.