Sélection et détection en immunofluorescence à haut débit de lignées cellulaires ayant un phénotype hybride épithélial /mésenchymal afin d’améliorer la caractérisation des cellules tumorales circulantes

Les cellules tumorales circulantes (CTC) sont des cellules présentes en très faible proportion (une cellule pour un million de cellules normales) dans la circulation sanguine, et qui jouent un rôle important dans le processus de métastase responsable de la majorité des décès de patients atteints de cancer. La détection du cancer à un stade précoce augmente les chances de survie des patients. Le but de ce travail a été de développer un ensemble de technologies permettant de mieux caractériser et détecter les CTC.Nous avons concentré notre étude sur les cellules ayant un phénotype hybride, entre épithélial et mésenchymal, qui pourraient correspondre à des CTC de plus fort potentiel métastatique compte tenu du rôle joué par la transition épithelio-mésenchymateuse dans ce processus. Nous avons tout d’abord isolé, par immunofluorescence et cytométrie en flux, une lignée cellulaire de cancer (A549, le carcinome de poumon humain) co-exprimant la E- et la N-cadhérine, de sorte qu’elle puisse être utilisée comme modèle de CTC dans le développement de nouvelles techniques de détection. Nous avons en particulier adapté le système de microscopie de fluorescence et d’analyse d'images PathfinderTM à haut-débit de la société Imstar S.A. pour identifier efficacement quelques milliers de cellules A549 mélangées à du sang de patient, après une étape de filtration par la taille. Afin d’améliorer l’identification des cellules hybrides, nous avons évalué la technique de transfert de Förster résolue en temps qui pourrait révéler avec un excellent rapport signal/bruit la présence à la membrane cellulaire d’agrégats compacts de N- et E-cadhérines. Enfin, afin d’augmenter le nombre de biomarqueurs simultanément détectés par immunofluorescence nous avons contribué à la mise au point de nanocristaux semi-conducteurs fluorescents conjugués avec un anticorps dirigé contre une protéine d'intérêt. Au final, nos résultats fournissent un ensemble de technologies qui pourront être utilisées pour améliorer la détection et la caractérisation des CTC.Circulating tumor cells (CTCs) are rare cells (one in millions of normal cells) in blood circulatory system playing a key role in the process of metastasis, which is responsible for the majority of death of patients with cancer. Detecting cancer at early stage can give patients higher chances of survival. The aim of this work is to develop a set of technologies capable of characterizing and detecting the CTCs. We restricted our study to CTCs with hybrid phenotype, between epithelial and mesenchymal, that could correspond to circulating cells with the highest metastatic potential, considering the relation of the Epithelial to Mesenchymal Transition to cancer. Using immunofluorescence and flow cytometry, we first isolated a cancer cell line (A549, human lung carcinoma) co-expressing E- and N-cadherin, which is further used as a CTC model in the development of new detection techniques. In particular, we showed that the high throughput automated fluorescence microscope and image processing Imstar S.A. PathfinderTM system can recover efficiently a few thousands of A549 cells spiked in a blood sample, after an initial size-filtering step. We also used time-gated Fluorescence Resonant Energy Transfer to investigate the presence of E- and N-cadherin clusters at the cell membrane that could enhance the detection sensitivity of hybrid phenotype. Finally, in view of increasing the number of simultaneous biomarkers detection by immunofluorescence we contributed to the development of fluorescent semiconductor nanocrystals conjugated with antibody directed against the protein of interest. Altogether, our results provide a set of technologies that can be used to improve the detection and characterization of CTCs