Arnaud Pothier – Chargé de Recherche XLIM au laboratoire XLIM coordonnera le projet SUMCASTEC (Semiconductor-based Ultrawideband Micromanipulation of CAncer STEm Cells) d’un montant de 4 M d’€. C’est une reconnaissance pour l’excellence des recherches effectuées à XLIM quand on sait que le taux de réussite varient entre 2 et 4% pour les projets FET (Technologies futures et émergentes). Dans un souci de recherche de compétences transversales et de réponse à des enjeux sociétaux,  il s’est associé au laboratoire HCP (Homéostasie cellulaire et pathologies). La taille de l’Université de Limoges sera un atout car elle permettra une proximité de la logistique entre la biologie et la physique – une vraie force pour le projet.

Interview d’Arnaud Pothier – Membre de l’équipe RF-Elite d’XLIM

Quelle est la finalité de ce projet ?

C’est un projet très ambitieux qui a pour objectif, à terme, de proposer une approche innovante pour neutraliser des cellules souches qui seraient pathologiques. Dans le monde de la cancérologie, des hypothèses tendraient à prouver que, de la même façon qu’il existe des cellules souches saines pour alimenter notre corps et  régénérer nos tissus, il en existe également des malignes qui seraient à l’origine de la récidive de certains cancers. Ces cellules souches cancéreuses (CSCs) sont très peu nombreuses, difficiles à identifier et à traiter car résistantes aux traitements radio- et chimiothérapeutiques conventionnels.

Il n’existe pas encore d’outils vraiment spécifiques pour les identifier immédiatement en clinique et leur détection dans une tumeur selon des protocoles de recherche nécessite un temps d’analyse qui est relativement long, quasiment un mois. Développer des thérapies ou des traitements ciblant ces cellules CSCs reste extrêmement complexe.

XLIM travaille depuis longtemps avec le laboratoire d’Homéostasie Cellulaire et Pathologies de l’Université de Limoges sur ces problématiques d’identification de ces cellules souches cancéreuses dans les tumeurs cérébrales (Glioblastome) et nos premiers résultats sont relativement prometteurs.

Dans le cadre de SUMCASTEC, nous allons essayer de trouver des approches innovantes, des moyens de forcer ces cellules souches malignes à changer d’état,  en les poussant à se différencier pour devenir des cellules moins agressives, sur lesquelles les traitements existants seront plus efficaces. Ces recherches consisteraient à stimuler ces cellules CSC provenant de tumeurs cérébrales avec des rayonnements électromagnétiques pour les amener à changer de caractéristique et à se différencier. Cela pourrait permettre de proposer des traitements plus ciblés des tumeurs, moins nocifs pour le patient et plus efficaces.

 Les enjeux de SUMCASTEC sont donc de guérir le cancer et d’éviter les récidives ?

 Ce projet a un double objectif. Le premier est de développer un outil permettant de détecter des cellules souches cancéreuses. Nous allons développer un laboratoire sur puce. Il s’agit d’un système d’analyse extrêmement miniaturisé qui va pouvoir travailler non pas à l’échelle d’une grosse population cellulaire mais cellule par cellule justement pour obtenir une identification. Le second consiste à appliquer un premier traitement ciblé avec des ondes électromagnétiques permettant d’induire la différenciation des CSCs et ainsi d’améliorer leur ciblage par un second traitement plus conventionnel (radio- ou chimiothérapie) afin de les éradiquer définitivement et de réduire le risque de récidive.

Il faut imaginer une sorte de lame de microscope en silicium sur laquelle on dépose des cellules en suspension. Un réseau de petits tuyaux microscopiques va véhiculer ces cellules sur différentes zones de cette lame qui contiendra toute une électronique pour les analyser, envoyer des ondes sur celles-ci, récupérer les informations au moyen de capteurs et traiter les cellules.

Il y a donc à mener un vrai travail d’ingénierie, de développement de procédés à des échelles de quelques micromètres.

Les expériences effectuées avec cette micropuce seront confrontées et corrélées aux résultats biologiques obtenus avec des méthodes d’analyses habituelles utilisées en laboratoire de recherche.

Différents types d’expérimentations seront réalisés sur des cellules traitées avec nos signaux bien sûr, mais aussi sur d’autres qui ne seront pas traitées.  Nous allons chercher à voir si cette nouvelle forme de traitement peut induire des différences de régénération de tumeur ou de croissance tumorale. Nous allons étudier si les cellules prétraitées avec nos signaux, sont plus facilement éradiquées par la radiothérapie. L’idée étant de chercher des moyens de réduire les traitements nocifs.

 Qui sont les partenaires européens de ce projet ?

 Dans le consortium, il y a 5 partenaires, outre l’Université de Limoges :

• L’Université de Bangor en Angleterre qui va notamment travailler sur des aspects exposition des cellules au rayonnement électromagnétique et donc à leur stimulation, en partenariat avec une équipe d’XLIM. Leur expertise est complémentaire à la nôtre et elle a été motrice pour mettre sur pied ce consortium et faire que ce projet puisse prendre vie. De plus, ils développent actuellement un microscope optique révolutionnaire avec une résolution submicronique capable d’aller voir des détails très petits. On espère pouvoir voir avec ce dernier des modifications suite à l’exposition d’ondes électromagnétiques, de type modification de la membrane cellulaire, ouverture de pores. C’est un outil que l’on va chercher à coupler à notre laboratoire sur puce et qui devrait nous permettre d’obtenir des informations supplémentaires sur les cellules que l’on cherche à traiter.
• IHP Microelectronics, centre de recherche allemand, spécialisé dans les technologies de circuits intégrés très haute fréquence que l’on appelle circuit CMOS. Leurs ingénieurs sont capables de réaliser sur de toutes petites puces en silicium des fonctionnalités électroniques très performantes et innovantes. Ce centre de recherche est aujourd’hui moteur en Europe pour amener de l’innovation et notamment sur des applications biomédicales. On va s’appuyer sur eux pour la mise au point de prototypes qui vont nous permettre de réaliser les expériences nécessaires à ce projet.
• L’ENEA, l’Agence Nationale Italienne sur les Nouvelles Technologies, l’Energie et le Développement Economique, a un centre de recherche en cancérologie implanté à Rome, dans lequel se côtoient tous les jours des biologistes, des oncologues et des biophysiciens. Ils y ont notablement développés des approches très intéressantes pour l’étude et la compréhension des mécanismes de résistance des tumeurs aux traitements conventionnels. Leurs compétences vont nous être très utiles pour mieux comprendre les phénomènes mis en jeux, et surtout nous permettre de pouvoir valider l’efficacité de nos approches sur des modèles de tumeurs expérimentales in vivo.
• L’Université de Padoue (Italie) avec des biologistes et des cliniciens qui travaillent depuis plusieurs années sur les pathologies de cancer neurologiques et qui possèdent une très large collection de cellules tumorales issues de patients atteint de tumeurs cérébrales (plus de 100 cultures primaires différentes). Un véritable atout pour nous de pouvoir bénéficier de cette expertise complémentaire et de pouvoir utiliser la diversité de leur collection lors de nos tests in vitro.
• Un partenaire industriel anglais, Creo Medical, qui commercialise de nouveaux types de scalpels d’électrochirurgie basés sur l’utilisation d’ondes très hautes fréquences permettant de réaliser in fine des incisions très précises et immédiatement cautérisées.

*Nouveaux concepts de laboratoires sur puce en technologie semi-conducteur visant à neutraliser des cellules souches cancéreuses par des ondes électromagnétiques