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Cochise à l’assaut du cancer

[12/12/2008] |

Un projet européen développe un biocapteur capable de pister les
interactions entre deux cellules. Cette technique pourrait permettre de
combattre les cellules tumorales.

Identifier les cellules immunisées capables de combattre le cancer, c’est l’objectif des chercheurs dans le domaine de l’immunothérapie. A l’aide de puissants microscopes, ils peuvent déjà observer in vivo les réactions des lymphocites T dans un ganglion lymphatique. « Nous pouvons observer les effets produits par des cellules immunitaires sur des cellules tumorales, explique le Dr Philippe Bousso, responsable à l’Institut Pasteur d’une unité spécialisée dans la dynamique des réponses immunes. Mais notre observation porte sur plusieurs milliers de cellules, les effets que nous notons, correspondent donc à une moyenne. » Un nouvel outil mis au point dans le cadre d’un projet européen, le projet Cochise, pourrait prochainement accélérer l’identification des cellules, et leurs interactions pour combattre les cellules tumorales.
Ce projet a débuté en 2006. Regroupant plusieurs équipes de recherche (Allemagne, Belgique, Pays-Bas, France), il est coordonné par l’équipe italienne de Roberto Guerrieri de l’université de Bologne. « L’objectif est de développer un biocapteur capable d’isoler différentes cellules du système immunitaire et d’étudier leurs interactions avec des cellules tumorales afin d’améliorer le traitement du cancer », précise Roberto Guerrieri. Un prototype a été mis au point cette année. Il offre aux chercheurs l’opportunité d’observer finement in vitro les interactions entre deux cellules, qui ont été isolées dans un champs électro-magnétique. « Ce dispositif permet de savoir rapidement si la cellule capturée est efficace contre une cellule tumorale en particulier, explique Vincent Haguet, ingénieur au laboratoire bio-puces du Commissariat à l’énergie atomique (CEA), membre du projet Cochise. Avec notre prototype, nous avons observé la lyse d’un lymphoblastoïde cancérigène par un lymphocyte T. Le phénomène a duré cinq minutes. »
Le biocapteur permet aussi de signaler le phénomène sans passer par l’observation au microscope. La réaction immunologique entre les deux cellules est observée grâce à la mesure d’un courant électrique. En effet, il existe un certain nombre d’électrolytes (ions) dans toute cellule, qui crée un « potentiel électrique » entre l’intérieur et l’extérieur. Ce potentiel permet la circulation d’un courant électrique. Lorsqu’une cellule est lysée, sa paroi se rompt et les ions s’échappent. Le potentiel électrique est modifié et il peut être mesuré. « Dans notre cas, la lyse du lymphoblastoïde a provoqué le relargage de calcéïnes, ce qui a entraîné un signal électrique, explique Vincent Haguet. Le biocapteur a permis d’identifier rapidement la cellule efficace contre ce type de lymphome.
Cet outil pourrait accélerer le diagnostic du cancer et faciliter un traitement personnalisé. Notamment dans le cadre de l’immunothérapie adoptive : « Cette technique consiste à injecter au patient des lymphocytes T qui ont été activés », définit le Pr Hervé Fridman, chef de service d’immunologie à l’hôpital européen Georges Pompidou et directeur d’une unité de recherche Inserm (U255). « On préleve dans la tumeur du patient les lymphocytes qui, ayant infiltré la tumeur, ont donc été activés pour reconnaître les cellules tumorales. A partir d’une biopsie fraîche de la tumeur du patient, les lymphocytes T spécifiques de la tumeur sont progressivement sélectionnés in vitro, en utilisant différents types de cultures cellulaires ainsi que de fortes doses d’interleukine-2 (cytokine favorisant le développement des lymphocytes T). » Mais pour le moment, cette stratégie coûteuse est difficile à mettre en place. « Seules 30 % des biopsies donnent une production suffisante de lymphocytes T », regrette le Pr Fridman. C’est pourquoi cette stratégie n’est testée pour le moment que sur un petit nombre de patients en phases I et II. Le biocapteur Cochise une fois finalisé, faciliterait la sélection de ces lymphocytes.
Ses concepteurs ne cachent pas non plus qu’il pourrait avoir des applications dans la recherche médicamenteuse. Sa mise au point, prévue pour mai 2009, n’intéresserait pas seulement les laboratoires de cancérologie. Les firmes pharmaceutiques seront intéressées pour analyser précisément les effets de médicaments sur les cellules. Une start-up italienne de biotechnologies, MindSeeds Laboratories, est déjà sur les rang pour commercialiser le biocapteur.

Mathias Germain

Questions à…
Vincent Haguet, ingénieur, Laboratoire des biopuces au CEA

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“Un dispositif pour piéger la cellule”

Medecinews. En quoi le biocapteur Cochise est innovant ?
Vincent Haguet. Le biocapteur est composé de micropuits, d’un diamètre
de 100 microns, dans lesquels nous pouvons piéger deux cellules
différentes. Son principal intérêt est que chaque micropuit peut forcer
le contact entre les deux. Les cellules sont piégées par
diélectrophorèse. Il s’agit d’un champ électrique alternatif qui permet
de maintenir en lévitation une cellule dans une zone déterminée. En
l’occurrence, il s’agit du centre du puit, ainsi les cellules n’ont
aucun contact avec les parois du puits : ce qui ne fausse pas l’étude
des interactions cellulaires. A ma connaissance, c’est la première fois
que ce type de piégeage de cellules a été réalisé.

A quoi ça va servir ?
V. H. Piéger une cellule et permettre un contact unique avec une autre,
facilite l’observation de leurs interactions. Par exemple, nous avons
réussi à forcer le contact entre des lymphocytes T et des
lymphoblastoïdes, et nous avons pu observer que les lymphoblastoïdes
étaient lysés en 5 minutes par les lymphocytes T. Donc, l’intérêt est
ici de rechercher des lymphocytes prélevés chez les patients qui
auraient un effet de destruction sur des cellules tumorales.
Aujourd’hui, le prototype comprend 50 puits. On place les cellules
d’une tumeur donnée dans chacun des puits. Ensuite, on place différents
lymphocytes du patient pour qu’ils soient en contact avec la cellule
cancéreuse. Si le biocapteur détecte une lyse, nous pouvons prélever,
avec une micropipette, le lymphocyte auteur de cette destruction et
étudier ses caractéristiques.

Le biocapteur finalisé comprendra combien de micropuits ?
V. H. A terme, nous développons un biocapteur qui comprendra un millier
de micropuits. Le biocapteur Cochise pourra ainsi tester un millier
d’interactions différentes. En outre, le biocapteur pourra détecter la
lyse par un signal électrique, nous ne serons plus obligé de passer par
un microscope à fluorescence. Nous essayons aussi de développer un
système d’analyse des protéines de surface des cellules capturées. Nous
espérons finir un biocapteur de démonstration pour mai 2009.