Parameterization of lattice-based tumor models from data

Abstract

Dans le but d établir un modèle prédictif pour la croissance tumorale in-vivo et la thérapie, le modèle multi-échelle doit être élaboré et calibré par étape et de façon individuelle pour chaque type de cellule ciblé et pour différents environnements (in-vitro et in-vivo).Nous présenterons, en tant que preuve de concept et à partir de différentes sources de données, les étapes de la construction et de la paramétrisation du modèle de la croissance avasculaire des lignées de cellules EMT6/Ro et SK-MES-1.Dans une première étape, un modèle multi-échelle à base d agents a été construit et validé avec des données provenant de la littérature sur les sphéroïdes multicellulaires de carcinomes mammaires de souris EMT6/Ro. Pour cette lignée de cellules, il a pu prédire que la cinétique de croissance est contrôlée par une combinaison de contraintes spatiales et de limitation des nutriments. Il a été trouvé que l ATP est la ressource critique que les cellules essayent de garder constante en permutant d un métabolisme aérobique à anaérobique et ce pour de larges plages de concentrations d oxygène et de glucose. La saturation de la croissance a été observé uniquement dans le cas de faibles concentrations d oxygène et de glucose ce que le modèle a pu expliqué par une migration guidée par l adhésion de cellule à cellule.Dans une seconde étape, le modèle a été adapté à la lignée cellulaire SK-MES-1. Nous avons calibré la cinétique de croissance qualitativement en analysant des images de cryosections de sphéroïdes marquées pour l apoptose et la prolifération et quantitativement en la comparant des courbes de croissance. Au delà de l ATP, le lactate a été identifié comme contrôlant la taille du noyau nécrotique.Pour rendre compte de la situation in-vivo, nous proposons une extension du modèle qui prend en compte un réseau de vaisseaux sanguins et le phénomène de l angiogenèse associé. Afin de paramétrer les propriétés des vaisseaux fonctionnels et dans le but de valider les lois de l angiogenèse, nous menons à partir d images de perfusion d agents de contraste une étude de sensibilité aux paramètres.Dans un premier temps, nous résolvons le problème direct de la perfusion des agents de contraste dans un réseau de vaisseaux perméables ou non. Ensuite, nous résolvons le problème inverse rigoureusement et, grâce à des comparaisons directes entre les paramètres originaux et ceux récupérés, nous étudions la capacité de prédiction du modèle dans différents casPARIS-BIUSJ-Mathématiques rech (751052111) / SudocSudocFranceF