Responsable d’environ 90% des décès, les métastases sont la principale cause de mortalité liée au cancer1. Parmi les principaux sites de métastases cliniquement observées (os, foie, poumon,cerveau)2,le poumon s’est avéré particulièrement difficile pour l’imagerie in vivo par microscopie intravitale. C’est parce que le poumon est un organe délicat en mouvement perpétuel. Le mouvement continu des poumons, aggravé par le mouvement cardiaque intrathoracique, représente un obstacle important à l’imagerie précise. Par conséquent, en raison de son inaccessibilité relative aux modalités de l’imagerie optique intravitale à haute résolution, la croissance du cancer dans le poumon a souvent été considérée comme un processus occulte3.
Dans le milieu clinique, les technologies d’imagerie telles que la tomodensitométrie (TDM), la tomographie par émission de positons (TEP) et l’imagerie par résonance magnétique (IRM) permettent une visualisation profonde dans des organes vitaux intacts tels que le poumon4. Cependant, bien que ces modalités fournissent d’excellentes vues de l’organe brut (révélant souvent même une pathologie avant l’apparition des symptômes cliniques), elles sont d’une résolution inadéquate pour détecter les cellules tumorales disséminées individuelles à mesure qu’elles progressent dans les premiers stades des métastases. Par conséquent, au moment où les modalités susmentionnées fournissent toute indication de métastases au poumon, les foyers métastatiques sont déjà bien établis et prolifèrent. Étant donné que le microenvironnement tumoral joue un rôle central dans la progression du cancer et la formation de métastases5,6, il existe un grand intérêt à étudier les premières étapes de l’ensemencement métastatique in vivo. Cet intérêt est en outre alimenté par l’appréciation accrue que les cellules cancéreuses se propagent avant même que la tumeur primaire ne soit détectée7,8 et par les preuves croissantes qu’elles survivent en tant que cellules uniques et dans un état dormant pendant des années à des décennies avant de se transformer en macro-métastases9.
Auparavant, l’imagerie du poumon à résolution unicellulaire impliquait nécessairement des préparations ex vivo ou explantées10,11,12,13, limitant les analyses à des points temporels uniques. Bien que ces préparations fournissent des informations utiles, elles ne fournissent aucun aperçu de la dynamique des cellules tumorales dans l’organe connecté à un système circulatoire intact.
Les progrès technologiques récents en imagerie ont permis la visualisation intravitale du poumon intact à une résolution unicellulaire sur des périodes allant jusqu’à 12 h14,15,16. Cela a été accompli dans un modèle murin utilisant un protocole qui impliquait la ventilation mécanique, la résection de la cage thoracique et l’immobilisation pulmonaire assistée par le vide. Cependant, bien qu’elle offre les premières images à résolution unicellulaire du poumon physiologiquement intact, la technique est très invasive et terminale, empêchant ainsi d’autres séances d’imagerie au-delà de la procédure d’index. Cette limitation empêche donc son application à l’étude des étapes métastatiques qui durent plus de 12 h, telles que la dormance et la réinitiation de la croissance14,15,16. De plus, les modèles de comportement cellulaire observés à l’aide de cette approche d’imagerie doivent être interprétés avec prudence, étant donné que les différences de pression induites par le vide sont susceptibles de provoquer des détournements dans le flux sanguin.
Pour surmonter ces limitations, une fenêtre mini-invasive pour l’imagerie pulmonaire à haute résolution (WHRIL) a récemment été développée, facilitant l’imagerie en série sur une longue période de jours à plusieurs semaines, sans avoir besoin de ventilation mécanique17. La technique implique la création d’une « cage thoracique transparente » avec une cavité thoracique scellée pour la préservation de la fonction pulmonaire normale. La procédure est bien tolérée, ce qui permet à la souris de récupérer sans altération significative de l’activité et de la fonction de base. Pour localiser de manière fiable exactement la même région pulmonaire à chaque séance d’imagerie respective, une technique connue sous le nom de microcartographie a été appliquée à cette fenêtre18. Grâce à cette fenêtre, il a été possible de capturer des images de cellules lorsqu’elles arrivent au lit vasculaire du poumon, traversent l’endothélium, subissent une division cellulaire et se développent en micro-métastases.
Ici, l’étude présente une description détaillée d’un protocole chirurgical amélioré pour l’implantation du WHRIL, qui simplifie la chirurgie tout en augmentant simultanément sa reproductibilité et sa qualité. Bien que ce protocole ait été conçu pour permettre l’étude des processus dynamiques sous-jacents aux métastases, la technique peut également être appliquée à l’investigation de nombreux processus de biologie et de pathologie pulmonaires.