Le cancer colorectal (CCR) demeure l'une des principales causes de mortalité liée au cancer dans le monde, malgré les progrès réalisés dans le dépistage précoce et les thérapies multimodales1. L'un des principaux défis pour améliorer les résultats chez les patients réside dans l'absence de modèles précliniques capables de reproduire fidèlement l'architecture complexe, l'hétérogénéité intratumorale, les interactions tumeur-immunité et les réponses thérapeutiques observées dans le CCR humain2,3,4,5,6. Les modèles classiques, notamment les modèles murins génétiquement modifiés (GEMM) et les greffons dérivés de patients (PDX), ont considérablement fait avancer la recherche sur le CCR, mais présentent des limites notables. Les GEMM ne parviennent souvent pas à refléter la diversité des tumeurs humaines et sont développés dans des microenvironnements murins sensiblement différents de la physiologie humaine. De même, les modèles PDX conservent certains aspects de l'hétérogénéité tumorale, mais sont coûteux, longs à établir, dépendants de souris immunodéficientes et limités dans l'étude des réponses immunitaires spécifiques à l'humain en raison de différences propres aux espèces7,8. Par ailleurs, les restrictions croissantes concernant l'utilisation d'animaux de laboratoire soulignent la nécessité de développer des alternatives plus pertinentes sur le plan humain et plus durables sur le plan éthique.
Ces dernières années, les organoïdes dérivés de patients (ODP) se sont imposés comme une plateforme révolutionnaire pour la recherche translationnelle en oncologie. Les organoïdes de cancer colorectal (CCR) générés à partir de prélèvements chirurgicaux ou de biopsies conservent les caractéristiques histologiques, génétiques et phénotypiques des tumeurs primitives, incluant la diversité clonale et les états cellulaires sensibles aux traitements. Ces propriétés font des ODP des outils précieux pour la modélisation des maladies, la génomique fonctionnelle, la découverte de biomarqueurs et la médecine personnalisée7,8,9,10,11. De manière importante, l'intégration de composants immunitaires humains dans les systèmes d'organoïdes a encore élargi leur utilité. La co-culture d'organoïdes de CCR avec des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) ou des sous-populations immunitaires modifiées permet d'étudier les interactions tumeur-immunité, les mécanismes d'échappement immunitaire, la présentation d'antigènes et les réponses aux immunothérapies dans un système physiologiquement pertinent12. Ces modèles permettent d'évaluer les inhibiteurs de points de contrôle, les thérapies par CAR-T/TCR et les anticorps bispécifiques, tout en fournissant des informations sur les biomarqueurs prédictifs et les mécanismes de résistance.
Outre l'immunothérapie, les organoïdes de CCR sont devenus de plus en plus importants pour le criblage de médicaments et les applications d'oncologie de précision. Des cultures dérivées de patients peuvent être testées contre des agents chimiothérapeutiques et des thérapies ciblées afin de prédire les réponses individuelles au traitement, plusieurs études ayant démontré des corrélations entre les réponses des organoïdes et les résultats cliniques. Ces systèmes offrent donc une alternative évolutive et centrée sur le patient aux approches conventionnelles basées sur les animaux10,13,14,15,16,17,18.
Ici, un protocole réalisable et reproductible est présenté pour établir des organoïdes dérivés de patients atteints de CCR et pour les intégrer à des systèmes de co-culture immunitaire destinés à la recherche translationnelle et préclinique. Les tissus tumoraux sont dissociés enzymatiquement et inclus dans une matrice extracellulaire tridimensionnelle dans des conditions de croissance optimisées qui préservent l'hétérogénéité tumorale et la différenciation des lignées cellulaires. Les organoïdes établis peuvent être amplifiés, congelés, manipulés génétiquement et utilisés pour des applications en aval, notamment la caractérisation moléculaire, les études d'effets de médicaments et le profilage immunitaire. En outre, la co-culture avec des PBMC permet d'évaluer la cytotoxicité médiée par le système immunitaire, la sensibilité au blocage des points de contrôle immunitaires et l'activation immunitaire spécifique à la tumeur.
Nous décrivons en outre des protocoles de traitement des tissus, d'évaluation de la qualité des organoïdes, d'analyse cytométrique en flux, d'imagerie en immunofluorescence et de surveillance immunitaire basée sur le test ELISpot. Dans leur ensemble, ces systèmes fondés sur les organoïdes offrent une plateforme éthiquement durable et cliniquement pertinente pour l'étude de la biologie du cancer colorectal (CRC), de la résistance thérapeutique, de l'hétérogénéité tumorale et des réponses à l'immunothérapie. Les progrès continus dans l'ingénierie des organoïdes et l'intégration du microenvironnement confirment le rôle central de ces modèles dans la recherche future sur le CRC et en oncologie de précision.