Modèles animaux de cancérogenèse

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1 INVESTIGATIONS TECHNIQUES EN PHYSIOPATHOLOGIE CELLULAIRE ET MOLECULAIRE Modèles animaux de cancérogenèse

2 I- Généralités sur le cancer 1- Données épidémiologiques Hommes Femmes incidence en Europe en 2006 : nouveaux cas de cancer mortalité en Europe en 2006 Karim-Kos HE et al. Eur. J. of Cancer, 2008

3 2- Développement du cancer Mécanisme général de la carcinogenèse 1- une cellule est initiée par une modification du DNA, mais sa morphologie est identique = initiation voir facteurs cancérigènes 2- sous l effet de cette mutation, elle commence à se diviser de façon indépendante des facteurs de croissance = promotion 3- les cellules cancéreuses se divisent et donnent une lésion in situ, puis invasive 4- les cellules métastasent à distance = progression

4 Le tissu cancéreux * Prolifération néoplasique : incontrôlée et irréversible - tumeur ou néoplasie bénigne ou in situ : localisée, non invasive - tumeur maligne ou infiltrante invasion et destruction du tissu avoisinant migration à distance pour former des métastases Tissu mammaire sain Nodule bénin, in situ Tumeur maligne, invasive

5 Angiogenèse - Les cellules cancéreuses. ont besoin de nutriments pour proliférer (O 2, Glc ). doivent éliminer leurs déchets (acidose, CO 2 ) - Lorsque tumeur < quelques mm : échanges par simple diffusion > : angiogenèse = synthèse de vaisseaux sanguins - Les cellules cancéreuses stimulent les cellules endothéliales voisines qui forment des néovaisseaux en direction de la tumeur

6 Formation de métastases - Les cellules cancéreuses migrent par la voie lymphatique ou sanguine Tumeur primitive Sites habituels des métastases Rein Intestin Poumon, Os, Surrénale Foie Prostate Os Poumon (petites cellules) Cerveau, Foie, Moelle osseuse Mélanome Neuroblastome Foie, Cerveau, Intestin Foie, Surrénale Sein Thyroïde Os, Cerveau, Surrénale, Poumons, Foie Os, Poumon

7 Tumeur primaire Membrane basale Cellule transformée expansion clonale croissance, diversification, angiogénèse sous-clone métastatique adhésion à et invasion de la membrane basale passage à travers la matrice extracellulaire lymphocyte plaquettes Matrice extracellulaire intravasion, diapédèse interaction avec lymphocytes embol tumoral métastase extravasion, diapédèse métastase angiogénèse croissance

8 3- Dépistage et traitements Dépistage / détection But : détection précoce des formes in situ avant que le cancer ne devienne agressif des petites tumeurs avant apparition des signes cliniques tumeur léthale tumeur détectable

9 II- Modèles animaux - études épidémiologiques : comparer plusieurs groupes d'individus -études expérimentales in vivo : utilisation d'animaux (lapin, souris, rat) - études in vitro : culture de tissus ou de cellules - études théoriques : par modélisation ex: structure-activité

10 Les animaux de laboratoire

11 1- déterminer la toxicité des substances toxicité concentration fréquence administration durée de l'exposition circonstances aigüe massive unique < 24h accident subaigüe modérée répétée <= 1mois profession chronique diluée permanente > 1mois profession et/ou environnement - un même xénobiotique a des effets différents selon le type de toxicité

12 Expérimentation animale in vivo : produit administration de doses uniques et croissantes administration de faibles doses pendant plusieurs années détermination de la toxicité aigüe détermination des toxicités subaigüe et chronique dose létale 50 DL50 dose sans effet DSE dose journalière admissible DJA

13 DL50 : dose de substance causant la mort de 50% d'une population animale donnée dans des conditions d'administration précises (ingestion, inhalation, application cutanée) DL50 s'exprime en mg de matière active / kg d'animal

14 2- étudier la cancérogenèse Tumeur induite physiquement ou chimiquement Tumeur humaine greffée Tumeurs spontanées chez souris mutées ou transgéniques

15 2.1- les modèles transgéniques Transgenèse classique Transgenèse ciblée

16 La transgenèse classique Transgénèse classique ou additive: Lignées OGM dans lesquelles un fragment d ADN (exogène) est intégré de façon stable dans le génome et peut être transmis à la descendance expression de gènes

17 par PCR

18 La transgenèse ciblée Transgenèse ciblée ou Recombinaison homologue: Lignées OGM portant une modification génétique préalablement choisie modification de gènes (KO) Knock out : Le gène est enlevé entièrement ou partiellement par transgénèse ciblée via des cellules (ES) préalablement modifiées.

19 Exemple : souris Agouti

20 Knock in : Le gène sauvage est remplacé par un gène muté, délété, activé via la technique de recombinaison homologue

21 2.2- les modèles de xénogreffes Modèle de souris Nude Souris dont l épithélium thymique ne se différencie pas (pas de lymphocytes T)

22 Injection de lignées cancéreuses humaines Modèle de métastases osseuses pour le cancer du sein Injection intraveineuse

23 Implantation de tumeurs humaines Tumeur orthoptique de cancer du poumon humain dans les souris Nude Implantation dans la plèvre Implantation dans les bronches

24 Modèle orthoptique du cancer du sein MDA-MB-231 luciferase cellules invasives

25 Modèle orthoptique de cancer de la prostate métastatique Establishing an orthotopic metastatic prostate cancer model. Primary human prostate cancer tissue (a) was grafted under renal capsules of testosterone-supplemented male NOD-SCID mice (b). After successful serial subrenal capsule transplantations of tumor grafts (up to 8 times), tumor tissue was regrafted into anterior prostates of NOD-SCID mice (c, arrows). These orthotopic grafts gave rise to lymph node metastases (d, arrow), which were successfully regrafted into mouse prostates, giving rise to metastases (e) in the lymph node (H&E), lung (Ki-67 staining), liver (H&E) and bone (Ki-67 staining).

26 2.3- les modèles syngéniques Injection de lignées cancéreuses murines p8 : impliquée dans la réponse au stress p8+/+ : injection sous-cutanée développemet de tumeurs p8 nécessaire au développement tumoral

27 Induction par agents chimiques

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29 Résumé sur les modèles animaux du cancer du colon

30 AOM = azoxymethane, inducteur cancer colon AINS = anti-inflammatoires non stéroïdiens