Novel bioprinting approaches for the creation of advanced pancreatic cancer initiation models

Nouvelles approches de bioimpression pour la création de modèles avancés d'initiation du cancer du pancréas L’adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC) demeure l’un des cancers les plus agressifs, avec un taux de survie à cinq ans ne dépassant pas 15 %. Cette létalité s’explique par une progression clinique silencieuse, un diagnostic tardif et une biologie particulièrement complexe. Dès les premiers stades, le pancréas subit des remaniements profonds, marqués par la réaction desmoplastique, une activation des fibroblastes du microenvironnement tumoral, une fibrose progressive du tissu et une désorganisation du compartiment épithélial. Ces phénomènes sont étroitement liées à des mutations génétiques fondatrices telles que KRAS dans la tumeur. Ces altérations génétiques et stromales influencent directement la plasticité cellulaire et orientent la trajectoire tumorale avant même l’apparition de lésions avancées.Bien que de nombreux modèles du PDAC existent, aucun ne reproduit simultanément la mécanique, la diversité stromale et l’architecture tissulaire des stades précoces. La bioimpression 3D offre une solution innovante : elle permet de générer des microenvironnements 3D contrôlés intégrant rigidité, matrice et organisation cellulaire, ouvrant la voie à des modèles in vitro physiopathologiques pour étudier l’initiation tumorale. Ces travaux de thèse visent ainsi à développer de tels modèles et à étudier comment facteurs micro environnementaux et signaux oncogéniques convergent pour influencer les premières étapes du cancer.L’utilisation de la bioimpression jet d’encre a permis le développement d’approches permettant le dépôt contrôlé d’acini issus de souris wild-type (WT) ou porteuses de la mutation KrasG12D (KC). Une première stratégie a consisté à concevoir quatre bio-encres mimant les gradients de rigidité observés lors de la réaction desmoplastique : 90 Pa (tissus mous), 340 Pa (tissus sains), 950 Pa (lésions précancéreuses) et 2140 Pa (fibrose pancréatique). Ces encres biocompatibles ont permis d’établir une pipeline de production de modèles à haut débit. Nos résultats montrent que la modulation de la rigidité suffit à générer des phénotypes cellulaires distincts. Plus précisément, dans les acini KC à 340 et 950 Pa, on observe une augmentation de la prolifération, de l’expression de CK19 et des modifications du sécrétome. Parmi elles, nous détectons la sécrétion soutenue de cytokines activatrices des fibroblastes, telle que la Serpin E1/PAI-1. Ces résultats reflètent alors l’importance de la rigidité matricielle dans l’émergence de niches tumorales. Ils confirment un lien mécanistique direct entre la matrice, les facteurs génétiques et la modulation du compartiment fibroblastique dans l’initiation. Compte tenu de la sécrétion basale et marquée de cytokines activatrices des fibroblastes par les acini KC en condition de rigidité physiologique, nous avons cherché à identifier de potentielles coopérations entre la mutation génétique et l’activation fibroblastique. Pour cela, le modèle à 340 Pa a été complexifié en intégrant des fibroblastes 3T3, avec des acini WT ou KC. Nos résultats préliminaires sur les modèles WT, ne révèlent pas l’apparition d’un phénotype précancéreux. Les fibroblastes ne semblent pas non plus s’activer. Cependant, dans les conditions d’acini KC, les phénomènes de transdifférenciation sont conservés. Nos analyses d’imagerie et d’omiques soulignent qu’ils s’accompagnent d’une activation localisée des fibroblastes à la périphérie des acini prolifératifs.En combinant contrôle mécanique, automatisation et compatibilité avec les technologies spatiales émergentes, ces travaux positionnent la bioimpression comme une plateforme innovante et standardisée pour explorer les étapes initiales du PDAC. Reproductibles et adaptés au criblage à haut débit, ces modèles offrent de nouvelles perspectives pour l’identification de biomarqueurs précoces et pourraient être déclinés à l’étude d’autres cancers nécessitant des modèles 3D personnalisables.