Le microenvironnement tumoral est une niche très complexe et extrêmement importante pour le maintien et la progression des cellules tumorales1. Il est formé non seulement par les cellules cancéreuses, mais aussi par les fibroblastes stromaux. Les cellules tumorales sont entourées d'un stroma qui est spécifique et différent du stroma des tissus normaux2. Lalaminin-332 est une protéine de matrice extracellulaire ectopiquement exprimée dans le stroma de différentes tumeurs, telles que de l'adénocarcinome pancréatique3. En outre, la composition biochimique de l'ECM et aussi ses propriétés biophysiques, telles que la rigidité et la tension, changent dans le volume de tumeur4. Ce stroma tumoral, ou « stroma réactif », est causé par une adaptation des fibroblastes aux cellules cancéreuses voisines et par le recrutement d'autres acteurs très importants qui développent un environnement favorable et favorable à la progression tumorale. La différenciation des fibroblastes stromaux entraîne des fibroblastes associés au cancer (CAF). Ces cellules peuvent être identifiées à l'aide de différents marqueurs tels que l'actine musculaire lisse (SMA)5 ou l'antigène neural/glial 2 (NG2)6.
Le modèle in vitro le plus approprié pour récapituler le microenvironnement tumoral (TME) avec les CAT est difficile à sélectionner. La méthode pour imiter les paramètres physiologiques du TME d'une manière rentable et reproductible doit être considérée pour un tel système modèle. Dans le TME, différents processus, tels que la prolifération, la différenciation, la migration et l'invasion des différents types de cellules se produisent. Ces processus cellulaires peuvent être effectués individuellement avec différentes méthodes. Cependant, les conditions expérimentales doivent considérer les interactions cellulaires avec l'ECM de stroma de tumeur, puisque la rigidité du substrat influence le processus de différenciation de CAF. R.G. Wells a commenté sur l'impact de la rigidité de matrice sur le comportement cellulaire et a souligné que l'organisation cytosquelettique et le statut de différenciation observés dans les cellules cultivées in vitro pourraient être artéfactuels7. Différents stimuli semblent être impliqués dans la différenciation des FAC, y compris la tension mécanique5,7. Pour éviter cela, les substrats mous 2D pourraient être des approches possibles pour les études de différenciation, car ils contournent le problème du plastique plat de culture rigide. Une surface 2D douce, sur laquelle les fibroblastes peuvent être cultivés, peut être des gels polyacrylamide enduits de collagène-I, par lesquels la rigidité du gel peut être manipulée par la concentration de polyacrylamide et le gel cross-linker. L'adhérence et la formation de fibres de stress riches en SMA sont renforcées dans les fibroblastes avec la rigidité du gel8. Ces résultats soulignent l'importance des échafaudages de substrat souple pour des modèles de différenciation in vitro plus physiologiques. Cependant, dans nos mains la reproductibilité expérimentale et l'imagerie de ces gels étaient provocants. Pour surmonter ces lacunes, nous avons changé le système de substrat souple 2D pour un modèle sphéroïde 3D pour des études de différenciation et d'invasion. Ce modèle est plus pertinent sur le plan clinique et, à l'instar d'un organoïde in vitro, récapitule les interactions cellules-cellules in vivo, la production et le dépôt d'ECM, ainsi que le comportement cellulaire9.
Les sphéroïdes se forment lorsque les cellules n'ont pas de substrat auquel adhérer. Lorsque les cellules sont laissées sans surface adhésive, elles s'agrégent pour former une structure plus ou moins sphérique. Si les sphéroïdes sont composés d'un type de cellule, ils sont appelés homosphéyoïdes; s'ils sont composés de deux ou plusieurs types de cellules différents, ils forment des hétérorosphétoïdes.
Parmi les différentes méthodes de préparation sphéroïde, nous effectuons le protocole en utilisant des plaques rondes non adhérentes en bas de 96 puits. Il est très efficace en ce qui concerne les coûts. Ici, nous produisons à la fois des homosphéroïdes de fibroblastes, caf ou CAFs dépourvus de l'integrin 3 sous-unité pour examiner le processus de différenciation et les hétérorosphénoïdes des CAF ou intégrine 3 CAF ko et cellules de carcinome des canaux pancréatiques (AsPC-I et PANC-I) pour étudier l'invasion dans la matrice environnante.
L'objectif de ces études était d'utiliser des CAF primaires isolés des biopsies du carcinome pancréatique humain. Cependant, les biopsies pour obtenir les cellules sont rares et pour cette raison, les CAF utilisés dans ces études ont été immortalisés à l'aide de lentivirus contenant HTERT. Ils sont appelés iCAFs, et leurs homologues normaux, fibroblastes pancréatiques humains primaires, sont appelés iNFs. Les fibroblastes pancréatiques humains et les cellules du carcinome des canaux pancréatiques, AsPC-I et PANC-I, sont disponibles dans le commerce.
Ce protocole a été employé pour étudier l'effet de l'interaction laminin-332-integrin dans le processus de différenciation de CAF. Pour prouver la spécificité de cette interaction et de sa fonction, des composés inhibiteurs ont été utilisés : BM2, un anticorps monoclonal qui bloque le site de liaison intégrine de la chaîne laminin-332 310, ou lebein 1, un composé dérivé du venin de serpent qui bloque le integrins laminin-contraignants 3,1, 6 et 11,12.
Pour l'analyse d'invasion, les cellules avaient été transduisées avec le lentivirus contenant l'encodage de cDNA codant soit mCherry (iCAFs et integrin s'il n'y a pas 3 KO iCAFs) ou GFP (AsPC-I et PANC-I) pour distinguer les différents types de cellules dans les hétérorosphénoïdes. La transduction des cellules pour les immortaliser et/ou pour les étiqueter avec l'expression de protéine fluorescente (mCherry et GFP) est décrite dans une étude précédente13,qui devrait être consultée pour plus d'informations.