Inferring cell-cell interactions from quantitative analysis of microscopy images
inférence des intéractions cellule-cellule à partir de l'analyse quantitative d'images de microscopie
Résumé
The regulation and eventual rejection of tumours by the immune system is the result of multiple positive and negative regulation networks, influencing both the behaviour of the cancerous and immune cells. To mimic these complex effects in-vitro, I designed a microfluidic assay to challenge melanoma tumour spheroids with multiple T cells and observe the resulting interactions with high spatiotemporal resolution over long periods of time. Using advanced image analysis combined with mathematical modelling I demonstrate that a positive feedback loop drives T cell accumulation to the tumour site, leading to enhanced spheroid fragmentation. This study shows that it is possible to recapitulate complex antagonistic behaviours in-vitro, which paves the way for the elaboration of more sophisticated protocols, involving for example a more complex tumour micro-environment.
Many biological processes are the result of complex interactions between cell types, particularly so during development. The foetal liver is the locus of the maturation and expansion of the hematopoietic system, yet little is known about its structure and organisation. I developed tools to interpret and quantify imaging data from the fatal liver, enabling the construction of a “network twin” of each organ. This method makes it possible to combine the single-cell scale and the organ scale in the analysis, revealing the accumulation of myeloid cells around the blood vessels irrigating the foetal liver at the final stages of organ development. In the future, this technique will make it possible to analyse precisely the environmental niches of cell types of interest in a quantitative manner. This in turn could help us understand the developmental steps of crucial cell types such as hematopoietic stem cells.
La régulation et le rejet éventuel des tumeurs par le système immunitaire est le résultat de multiples réseaux de régulation, influençant à la fois le comportement des cellules cancéreuses et immunitaires. Pour simuler ces effets complexes in-vitro, j'ai conçu une puce microfluidique permettant de confronter des sphéroïdes de mélanome à de multiples cellules T et d'observer les interactions qui en résultent avec une haute résolution spatio-temporelle et sur de longues périodes de temps. En utilisant de l'analyse d'images avancée combinée à des modèles mathématiques, je démontre qu'une boucle de rétroaction positive conduit l'accumulation de cellules T sur la tumeur, ayant pour conséquence une fragmentation accrue des sphéroïdes.
De nombreux processus biologiques sont le résultat d'interactions entre de multiples types de cellules, en particulier au cours du développement. Le foie fœtal est le lieu de la maturation et de l'expansion du système hématopoïétique. Pour l’étudier, j’ai développé des outils pour interpréter et quantifier de nouvelles images de l’organe, permettant la construction d'un "réseau jumeau" de chaque foie fœtal. Cette méthode permet de combiner les échelles unicellulaire et de l'organe dans une seule analyse, révélant l'accumulation de cellules myéloïdes autour des vaisseaux sanguins irriguant le foie fœtal aux derniers stades du développement de l'organe.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)