Transplantation robuste de leucémie myéloïde aiguë (LMA) dans des échafaudages humanisés

Contexte

La leucémie myéloïde aiguë (LMA) est une maladie sanguine maligne dont le traitement et la recherche posent d’importants défis. Les modèles de xénogreffes dérivées de patients (PDX) sont des outils essentiels pour étudier la LMA, mais les modèles PDX existants sont complexes et fastidieux, ce qui limite leur utilisation généralisée. Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs ont tenté d’améliorer les modèles PDX en implantant un microenvironnement humanisé (niche humanisée). Cependant, les méthodes actuelles nécessitent souvent des étapes complexes et des biomatériaux spécifiques, ce qui rend leur adoption difficile.

Cette étude vise à simplifier les procédures, à optimiser le choix des biomatériaux et les méthodes de transplantation, afin d’établir un modèle PDX de LMA plus simple et plus robuste. Les chercheurs espèrent ainsi mieux simuler l’environnement de croissance de la LMA dans le corps humain, offrant une plateforme expérimentale plus fiable pour la recherche et le traitement de la LMA.

Source de l’article

Cet article a été rédigé par Daniel Busa, Zdenka Herudkova, Jan Hyl et d’autres chercheurs de la faculté de médecine de l’Université Masaryk (République tchèque). L’équipe de recherche comprend également des experts de plusieurs institutions, dont l’hôpital universitaire de Brno et l’Université de technologie de Brno. L’article a été publié en 2025 dans la revue Molecular Oncology (DOI : 10.¹⁰⁰²⁄₁₈₇₈-0261.13790).

Processus et résultats de la recherche

1. Comparaison et sélection des biomatériaux

La première étape de la recherche a consisté à évaluer le potentiel de différents biomatériaux à former un microenvironnement de moelle osseuse humanisé (niche de moelle osseuse). Les chercheurs ont testé sept biomatériaux différents, notamment des granules de céramique de β-tricalcium phosphate (β-TCP) commercialisés, trois gels de matrice extracellulaire (ECM) d’origines différentes, ainsi qu’une matrice de collagène-hydroxyapatite (HA) et des fibres de collagène développées par une équipe académique.

Étapes expérimentales :

• Préparation des biomatériaux : Chaque biomatériau a été mélangé à des cellules souches mésenchymateuses (MSC) de moelle osseuse humaine, puis implanté par chirurgie ou injection dans des souris immunodéficientes.
• Évaluation de la formation de l’échafaudage : Après 8 semaines d’implantation, les chercheurs ont évalué la formation de tissu osseux et de microenvironnement de moelle osseuse dans les échafaudages par examen histologique et analyse d’images.

Résultats :

• Formation de tissu osseux : Tous les matériaux ont permis la formation de tissu osseux dans les échafaudages, mais avec des taux de réussite variables. Les granules de céramique β-TCP et la matrice de collagène-HA ont montré les taux de réussite les plus élevés.
• Formation du microenvironnement de moelle osseuse : Les gels ECM et les fibres de collagène-HA ont donné les meilleurs résultats pour la formation du microenvironnement de moelle osseuse, soutenant la croissance des cellules hématopoïétiques de souris.

2. Évaluation de l’efficacité de la transplantation de LMA

Après avoir identifié les meilleurs biomatériaux, les chercheurs ont évalué leur impact sur l’efficacité de la transplantation de LMA. Quatre biomatériaux (granules de céramique β-TCP, gel ECM Sigma, matrice de collagène-HA et fibres de collagène-HA) ont été sélectionnés, et deux échantillons de LMA connus pour leur facilité de greffe chez les souris non traitées ont été implantés dans ces échafaudages.

Étapes expérimentales :

• Transplantation de LMA : Les cellules de LMA ont été transplantées par injection intraveineuse (i.v.) ou directement dans l’échafaudage (i.sc.).
• Évaluation de l’efficacité de la transplantation : L’efficacité de la transplantation des cellules de LMA dans les échafaudages et la moelle osseuse des souris a été évaluée par cytométrie en flux et analyse histologique.

Résultats :

• Efficacité de la transplantation de LMA : Tous les biomatériaux ont permis une infiltration complète des cellules de LMA, sans différence significative entre les matériaux.
• Proportion de cellules de LMA primitives : Dans les échafaudages, la proportion de cellules CD34+ primitives de LMA était plus élevée, indiquant que les échafaudages maintiennent mieux l’état primitif des cellules de LMA.

3. Comparaison des voies de transplantation

Les chercheurs ont également comparé trois voies de transplantation de LMA : injection intraveineuse (i.v.), injection directe dans l’échafaudage (i.sc.) et implantation simultanée des cellules de LMA avec le mélange d’échafaudage (mix). Les résultats ont montré que l’injection intraveineuse produisait l’effet de transplantation de LMA le plus robuste dans les échafaudages et les tissus murins, tandis que l’injection directe dans l’échafaudage n’offrait aucun avantage significatif.

Résultats :

• Avantages de l’injection intraveineuse : L’injection intraveineuse a permis une distribution large des cellules de LMA dans les échafaudages et la moelle osseuse des souris, avec une procédure simplifiée.
• Problème d’expansion des cellules T : Dans les voies d’injection directe et de mélange, les chercheurs ont observé une expansion des cellules T, ce qui pourrait affecter l’efficacité de la transplantation de LMA.

4. Optimisation de la formation des échafaudages

Pour réduire le temps de formation des échafaudages, les chercheurs ont évalué la formation des échafaudages à différents moments (4, 6 et 8 semaines). Les résultats ont montré que 6 semaines suffisaient pour former un microenvironnement de moelle osseuse fonctionnel, tandis que 4 semaines étaient insuffisantes.

Résultats :

• Formation des échafaudages en 6 semaines : Un temps de formation de 6 semaines permettait la formation d’un microenvironnement de moelle osseuse, avec des résultats comparables à ceux obtenus en 8 semaines.
• Effet renforçant du BMP-2 : L’ajout de protéine morphogénétique osseuse 2 (BMP-2) pendant la formation des échafaudages a significativement augmenté la taille des échafaudages et la formation du microenvironnement de moelle osseuse.

5. Transplantation d’échantillons de LMA non transplantables

Enfin, les chercheurs ont testé si les échafaudages pouvaient supporter la transplantation d’échantillons de LMA non transplantables ou faiblement transplantables. Les résultats ont montré que la voie intraveineuse permettait la transplantation de ²⁄₄ échantillons de LMA non transplantables, tandis que l’injection directe dans l’échafaudage ne permettait la transplantation que de ¹⁄₄ échantillon.

Résultats :

• Taux de réussite de l’injection intraveineuse : La voie intraveineuse a montré un taux de réussite plus élevé pour les échantillons de LMA non transplantables.
• Défi de l’expansion des cellules T : Dans la voie d’injection directe, l’expansion des cellules T pourrait entraîner un échec de la transplantation de LMA.

Conclusion et signification

Cette étude a permis d’établir un modèle PDX de LMA simple et robuste en simplifiant les procédures, en optimisant le choix des biomatériaux et les méthodes de transplantation. Les résultats montrent que l’injection intraveineuse est la méthode la plus efficace pour la transplantation de LMA, et que les gels ECM et les fibres de collagène-HA sont les meilleurs choix de biomatériaux. De plus, l’ajout de BMP-2 améliore significativement la formation des échafaudages.

La valeur scientifique de cette étude réside dans la fourniture d’une plateforme expérimentale plus fiable pour la recherche sur la LMA, permettant de mieux simuler l’environnement de croissance de la LMA dans le corps humain. Sa valeur appliquée réside dans l’offre d’un outil expérimental plus efficace pour le traitement et le criblage de médicaments contre la LMA.

Points forts de la recherche

• Simplification des procédures : Cette étude a simplifié de manière significative l’établissement des modèles PDX de LMA en optimisant le choix des biomatériaux et les méthodes de transplantation.
• Avantages de l’injection intraveineuse : L’étude confirme la supériorité de l’injection intraveineuse pour la transplantation de LMA, offrant une référence importante pour les recherches futures.
• Effet renforçant du BMP-2 : L’ajout de BMP-2 améliore significativement la formation des échafaudages, ouvrant de nouvelles perspectives pour leur optimisation.