La maladie métastatique reste le plus grand défi pour les patients atteints de cancers avancés. Les métastases leptoméningées (LM) font référence à la propagation des cellules cancéreuses à la pie-mère, à l’arachnoïde et à l’espace sous-arachnoïdien. La LM des tumeurs solides est de plus en plus fréquente dans le cancer du poumon (9 % à 25 %), le cancer du sein (5 % à 20 %) et le mélanome (6 % à 18 %), en grande partie en raison de l’allongement de la survie et de l’amélioration des techniques de diagnostic. Les cellules cancéreuses peuvent envahir l’espace leptoméningé par de multiples voies, notamment 1) l’invasion directe à travers des structures périphériques telles que la dure-mère, les os et les nerfs ; 2) propagation hématogène dans le système veineux ; et 3) l’entrée par la circulation artérielle, où les cellules cancéreuses se glissent à travers les vaisseaux fenêtrés dans le plexus choroïde et par la suite dans les ventricules remplis de liquide céphalo-rachidien 3,4,5. Les cellules tumorales qui pénètrent dans l’espace leptoméningé rencontrent de multiples défis, notamment la privation de facteurs de croissance, des intermédiaires métaboliques limités et des conditions hypoxiques6. Cependant, en raison du manque d’outils et de techniques appropriés, la façon dont les cellules tumorales naviguent dans ces voies et surmontent les conditions inhospitalières pour coloniser l’espace leptoméningé est mal comprise. Malgré les progrès des thérapies multimodales, y compris la radiothérapie, le traitement systémique et la thérapie par injection intrathécale, le pronostic des patients atteints de LM reste mauvais, avec une survie allant généralement de 2 à 4 mois 3,7,8,9. Il est donc urgent de mieux comprendre la biologie des métastases leptoméningées afin d’améliorer les traitements actuels et de développer de nouvelles thérapies ciblées. Pour y parvenir, il faut développer des modèles in vivo qui récapitulent les caractéristiques complexes de LM.
Contrairement aux métastases dans des organes tels que le foie, les os et le cerveau, la LM se développe généralement des années après le diagnostic de la tumeur primaire 10,11,12. De même, dans les modèles murins avec des métastases spontanées, la LM est rare en raison de sa faible incidence et du fait que les souris succombent généralement à des métastases à d’autres sites. Des modèles expérimentaux de LM murin peuvent être créés par diverses méthodes, notamment intracardiaque, artère intracarotide ou, alternativement, injection directe dans la citerne géante ou les ventricules cérébraux. Bien que l’injection intracardiaque de cellules cancéreuses soit largement utilisée9, elle entraîne souvent une charge tumorale extracrânienne importante, provoquant une mortalité non liée à la LM. D’autres approches, telles que l’injection de cellules tumorales par l’artère carotide13,14, nécessitent des ressources spécialisées importantes et entraînent de grandes incisions chirurgicales, traumatisantes. De plus, cette méthode conduit également principalement à des métastases dans les tissus cérébraux eux-mêmes, plutôt que dans les leptoméninges, et prend du temps et est inefficace pour établir des modèles LM15. L’injection dans la citerne magna permet l’administration directe des cellules tumorales dans l’espace leptoméningé. Plusieurs études ont utilisé cette approche pour étudier les mécanismes de LM et évaluer de nouveaux traitements 6,16,17.
Dans ce manuscrit, nous présentons un protocole d’injection commode de trans-citerne magna impliquant une ponction percutanée directe pour générer rapidement et de manière stable une plus grande quantité de souris avec LM. Cette méthode contourne la barrière hémato-encéphalique et, par conséquent, permet une xénogreffe efficace de cellules tumorales dans l’espace des leptoméninges. Il réduit également considérablement le traumatisme chirurgical et la durée de la procédure tout en induisant de manière fiable la LM chez la souris. Nous avons confirmé l’apparition d’une LM avec une infiltration minimale dans le parenchyme cérébral, comme vérifié par microscopie à deux photons et analyse histologique. Par conséquent, le modèle résultant reproduit fidèlement le microenvironnement complexe de LM, fournissant un outil précieux pour étudier les mécanismes cellulaires et pathologiques associés à la maladie et évaluer les thérapies potentielles.