E42 Modèles cellulaires

Topique

Contrairement au modèle de réaction-diffusion, qui décrit l'invasion tumorale comme un processus continu et agrégé, ce modèle la décrit à l'échelle des cellules individuelles ou de petits groupes de cellules.

En décrivant l'invasion tumorale à ce niveau, le modèle rend compte de trois aspects que le modèle de réaction-diffusion, considérant la tumeur entière comme un continuum, ne pouvait pas décrire : l'hétérogénéité spatiale au sein même de la tumeur, la compétition entre différents clones de cellules tumorales et les comportements de migration collective qui apparaissent lorsque de nombreuses cellules se déplacent ensemble.

L'outil qui permet de décrire l'invasion tumorale à ce niveau est le modèle multi-agents : chaque cellule est représentée par un agent individuel, doté de ses propres règles de comportement qui déterminent si elle se divise, meurt ou migre.

Ces modèles multi-agents simulent comment l'interaction entre des milliers de ces agents individuels, chacun suivant ses propres règles de comportement, produit finalement des motifs macroscopiques dans la tumeur entière — des motifs qui ne sont pas dictés par les règles d'un seul agent, mais qui émergent plutôt de l'interaction entre tous. Ce modèle à base d'agents est particulièrement pertinent pour trois phénomènes spécifiques : l'invasion collective, où certaines cellules agissent comme guides et d'autres suivent ; la compétition entre clones au sein même du front d'invasion ; et l'hétérogénéité de la réponse au traitement au sein d'une même tumeur. En décrivant l'invasion tumorale cellule par cellule, plutôt que comme une moyenne continue, ce niveau de description reflète au plus près la biologie réellement observée dans les tumeurs.

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