A three-dimensional imaging pipeline for the detection of vasculogenic mimicry in mouse tumor models

À l'intérieur d'une tumeur en pleine croissance, les cellules sont confrontées à un problème désespéré : elles ont besoin d'un approvisionnement constant en oxygène et en nutriments pour survivre, mais elles sont souvent trop éloignées des vaisseaux sanguins naturels du corps pour s'en nourrir. Pour résoudre ce problème, de nombreuses tumeurs tentent de construire leur propre réseau de tuyaux. Pendant des décennies, les scientifiques ont cru que ces nouveaux tuyaux étaient construits par les propres cellules des vaisseaux sanguins du corps, un processus appelé angiogenèse. Cependant, une découverte plus troublante a changé cette vision. Les chercheurs ont découvert que dans certains cancers agressifs, les cellules tumorales peuvent elles-mêmes changer de forme et de comportement pour agir comme des cellules de vaisseaux sanguins. Elles s'alignent pour former des tubes creux qui transportent le sang, créant ainsi un système d'autoroute privé pour la tumeur. Ce phénomène est appelé mimétisme vasculogénique. Comme ces vaisseaux auto-construits permettent aux tumeurs de croître plus largement et de se propager plus facilement, ils sont liés à de mauvais pronostics pour les patients. Pourtant, confirmer que ces vaisseaux existent réellement et fonctionnent à l'intérieur d'une tumeur vivante a été incroyablement difficile, laissant les scientifiques incertains de leur fréquence réelle ou de la manière de les arrêter.

La méthode standard pour rechercher ces vaisseaux par le passé consistait à prélever une fine tranche de tissu tumoral et à la colorer avec deux colorants différents. Un colorant, appelé CD31, illumine les cellules normales des vaisseaux sanguins. L'autre, connu sous le nom de PAS, met en évidence un revêtement sucré présent à l'intérieur des vaisseaux sanguins. La logique était simple : si une structure tubulaire possédait le revêtement sucré mais manquait de cellules de vaisseaux sanguins normales, il devait s'agir d'un vaisseau créé par la tumeur. Cependant, cette méthode présente un défaut majeur. La coloration sucrée n'est pas spécifique aux vaisseaux sanguins ; elle peut également s'accrocher à d'autres parties de la tumeur, créant de fausses alertes. De plus, l'observation d'une seule tranche plate de tissu ne peut prouver qu'un tube transporte réellement du sang ou qu'il est véritablement dépourvu de cellules normales sur toute sa longueur. C'est comme essayer de comprendre l'aménagement d'une ville en regardant une seule photographie d'une rue ; vous pourriez manquer les connexions et la véritable nature des bâtiments.

Pour obtenir une image plus claire, une équipe de chercheurs a développé une nouvelle façon de voir ces structures en trois dimensions. Au lieu de compter sur de fines tranches de tissu, ils ont travaillé avec des morceaux entiers de tissu tumoral provenant de souris. D'abord, ils ont injecté un colorant fluorescent dans les veines des souris. Ce colorant, fait de lectine de tomate, agit comme un traceur qui circule à travers tout vaisseau sanguin ouvert et fonctionnel, illuminant l'intérieur des tubes. Après que le colorant a circulé, les chercheurs ont retiré les tumeurs et ont utilisé un processus chimique spécial pour rendre le tissu transparent, un peu comme transformer un bloc de verre en une fenêtre claire. Ils ont ensuite marqué le tissu avec un marqueur qui met en évidence les cellules normales des vaisseaux sanguins. Enfin, ils ont utilisé un microscope puissant qui prend des milliers d'images sous différents angles pour reconstruire l'ensemble du réseau de vaisseaux à l'intérieur de la tumeur en 3D.

Lorsqu'ils ont appliqué cette nouvelle méthode à divers modèles de cancers du sein et du poumon, les résultats ont été frappants. L'ancienne méthode, utilisant les deux colorants sur des tranches plates, suggérait que de nombreux vaisseaux étaient créés par la tumeur. Cependant, la nouvelle imagerie 3D a révélé que la plupart de ces vaisseaux suspectés ne transportaient pas réellement de sang. En fait, les chercheurs ont découvert que la méthode traditionnelle surestimait largement le nombre de vaisseaux fonctionnels créés par la tumeur. Dans certains cas, moins de deux pour cent des structures qui ressemblaient à des vaisseaux tumoraux dans l'ancienne méthode transportaient réellement du sang. La nouvelle technique a montré que, bien que des vaisseaux créés par la tumeur et fonctionnels existent, ils sont beaucoup moins courants que ce que l'on pensait auparavant, et que l'ancienne méthode confondait souvent d'autres structures sucrées avec des vaisseaux sanguins.

L'étude a fait plus que simplement corriger les chiffres ; elle a apporté la première preuve visuelle convaincante que ces vaisseaux créés par la tumeur peuvent effectivement se connecter à l'apport sanguin de l'hôte et transporter du sang. Dans plusieurs modèles, les chercheurs ont observé des tubes créés par la tumeur qui étaient complètement vides de cellules de vaisseaux sanguins normales, mais qui étaient pourtant remplis du traceur fluorescent, prouvant qu'ils étaient ouverts et fonctionnels. Ils ont même observé des vaisseaux « mosaïques », où des cellules de vaisseaux sanguins normales et des cellules tumorales partageaient le même tube, ainsi que des jonctions où un vaisseau créé par la tumeur se connectait directement à un vaisseau normal. Pour être absolument certains que ces vaisseaux étaient tapissés par des cellules tumorales et non par un autre type de cellule de l'hôte, ils ont utilisé un modèle de souris spécial où toutes les propres cellules de la souris brillaient en vert. Ils ont trouvé des vaisseaux qui étaient remplis du traceur rouge mais qui n'avaient aucun éclat vert autour d'eux, confirmant que les cellules tumorales elles-mêmes étaient les seules à tapisser ces tubes spécifiques.

Ce travail établit un nouveau standard, plus fiable, pour la détection de ces vaisseaux dangereux. En montrant que l'ancienne méthode était sujette à l'erreur, les chercheurs ont clarifié ce qu'il faut rechercher pour les trouver. Le nouveau pipeline 3D permet aux scientifiques de voir la structure complète de l'approvisionnement sanguin de la tumeur, confirmant quels vaisseaux sont réels et fonctionnels. Cette clarté est essentielle pour le développement de nouveaux médicaments. Si les scientifiques ne peuvent pas identifier avec précision ces vaisseaux, ils ne peuvent pas concevoir de traitements pour les arrêter. En fournissant une carte claire de la formation et du fonctionnement de ces vaisseaux, cette recherche offre une base solide pour les futures thérapies visant à couper les lignes de vie auto-créées par la tumeur.