Academic literature on the topic 'Métastases – Thérapie génique'

Le carcinome colorectal est l'un des cancers les plus fréquents en France et les métastases, observées dans 40 à 60% des cas, sont généralement responsables du décès des patients. La résection chirurgicale reste aujourd'hui le seul traitement curatif des métastases hépatiques, mais 10% des cas peuvent bénéficier. La thérapie génique suicide consiste à transférer dans les cellules tumorales, un gène viral ou bactérien, appelé gène "suicide", dont le produit est capable de convertir une prodrogue non toxique en drogue létale. Ainsi, le gène cytosine désaminase (CD) permet de convertir la 5-fluorocytosine, prodrogue non toxique en 5-fluorouracile, drogue cytotoxique. Dans un premier temps, nous avons utilisé une approche de vaccination par injection intra-hépatique ou sous-cutanée de cellules tumorales autologues exprimant le gène CD dans un modèle syngénique de métastases hépatiques de cancer colique chez le rat. Nous avons observé un puissant effet bystander à distance permettant d'induire la régression de métastases hépatiques préexistantes et d'augmenter significativement de la survie de rats porteurs de métastases uniques ou multiples. Nous avons ensuite développé une approche nous permettant d'utiliser ce type de stratégie en clinique. Pour cela, nous avons analysé l'effet thérapeutique d'une injection intratumorale d'un plasmide exprimant le gène CD, suivie d'un traitement par 5-FC. Nous avons ainsi montré, chez des animaux porteurs de tumeurs hépatiques sauvages sur les lobes gauche et droit du foie, que l'injection d'un plasmide exprimant le gène CD dans l'une des 2 tumeurs conduisait à une diminution de 70% du volume médian de l'ensemble des lésions après traitement par 5-FC. Suite au traitement, une augmentation de la résécabilité des tumeurs hépatiques et de la survie était observée dans les 2 modèles<br>Colon carcinoma represents one of the more frequent cancers in westernized countries and is associated with a high mortality, due to the appearance of metastasis preferentially located to the liver. As resection of metastasis, which constitutes the only curative treatment, is applicable in only 10 to 20% of the patients, many efforts are dedicated to the development of alternative treatments such as gene therapy. Suicide gene therapy consists in the transfer into tumor cells of a “ killer gene ” converting a non-toxic compound, that can be systemically administered, into a lethal drug. The bacterial cytosine deaminase (CD) gene, that is not expressed in mammals, encodes for an enzyme capable of converting cytosine into uracil. When expressed in mammalian cells, this enzyme can transform the non-toxic antifungal agent 5-fluorocytosine (5-FC), into the widely used chemotherapeutic drug 5-fluorouracil (5-FU). We first developed a vaccination strategy by injecting CD-expressing (CD+) autologous tumor cells to trigger an antitumor immune reaction. Using a syngenic rat liver metastasis model, we have shown that intra-hepatic injection of CD+ tumor cells followed by 5-FC treatment of the animals, resulted in the destruction of the suicide cancer cells. In addition, following this suicide cell-based vaccination, the animals became resistant to the development a new wild-type tumor, indicating the establishment of an antitumor immune response. We have also demonstrated that this vaccination induced a distant bystander effect resulting in the regression of wild-type pre-established tumors and increased the survival of the animals. Finally, we have analyzed the antitumor efficiency of a direct intratumoral injection of a CD-expressing plasmid. In rats bearing microscopic or macroscopic metastases in right and left liver lobes, an injection of a CD-expressing plasmid was performed in the left lobe tumor, followed by 5-FC treatment of the animals. A significant regression of the DNA-injected tumor was observed in 5-FC-treated rats, both in microscopic or advanced tumor models. Moreover, this treatment also induced a potent distant bystander effect on untreated controlateral liver tumors and extra-hepatic metastases, resulting in an increased survival compared to control animals in both tumor models

Nous avons récemment découvert que le gène Gas1 agit comme un suppresseur de métastases chez le mélanome. Ce gène pourrait être utilisé pour d’éventuelles thérapies contre la métastase. Afin de découvrir le mécanisme réprimant l’expression de Gas1 chez les cellules métastatiques, nous avons utilisé des ChIP, des inhibiteurs chimiques et des petits ARN interférents contre des molécules susceptibles de réprimer Gas1. Chez le mélanome métastatique murin B16-F10, nous avons observé plusieurs groupements méthyles sur l’îlot CpG du promoteur de Gas1, ainsi que la marque de répression H3K9me3 et l’absence de la polymérase II. Chez les cellules humaines C8161 et Lox-IMVI, nous avons découvert qu’il y avait une forte présence d’acétylation au niveau de l’histone 3 et de polymérase II. Par ailleurs, nous avons prouvé que c-MYC et BRD4 étaient impliqués dans la régulation de GAS1. Finalement, ces résultats pourront être utilisés pour développer d’éventuelles thérapies contre la métastase.

Le cancer colorectal est le plus fréquent des cancers en France, les deux sexes confondus. La gravité de ces tumeurs est liée à l’apparition de métastases diffuses, le plus souvent hépatiques. Le traitement actuel de ces métastases repose sur la chirurgie d’exérèse, rarement possible, et sur la chimiothérapie systémique basée sur l’utilisation di 5-fluorouracile (5-FU). Le gène bactérien cytosine désaminase (CD) code pour une enzyme qui a pour effet de désaminer la cytosine en uracile, permettant ainsi la transformation de la 5-fluorocytosine (5-FC), médicament antifongique non cytotoxique, en 5-FU. Le transfert du gène CD au sein des cellules tumorales permet donc d’obtenir une chimiothérapie ciblée à la tumeur en administrant du 5-FU néosynthétisé aux cellules tumorales sauvages avoisinantes permettant d’induire la destruction (effet bystander local). Pour ce travail, nous avons utilisé un modèle syngénique de métastases hépatiques de cancer colique chez le rat BDIX, généré par injection intra-hépatique de cellules tumorales coliques DHD/K12/PROb (ou PROb). Dans un premier temps, nous avons développé une approche de « vaccination » en injectant des cellules tumorales exprimant le gène CD (PRObCD, ou cellules CD+), puis en traitant les animaux par 5-FC. Cette stratégie nous a permis de démontrer que des tumeurs hépatiques ou sous-cutanées CD+ régressent efficacement sous 5-FC, et qu’une immunité inhibant le développement de nouvelles tumeurs sauvages est déclenchée suite à cette vaccination (vaccination « préventive »). Dans un deuxième temps, nous avons montré que cette réponse immunitaire anti tumorale était suffisamment forte pour induire le rejet d’une tumeur hépatique sauvage synchrone ou préexistante située à distance (vaccination « curative »). Cet effet s’accompagne d’une augmentation significative de la survie des animaux. Ces résultats indiquent donc l’existence d’un effet bystander à distance puissant dans le système suicide CD/5-FC, dont nous avons montré qu’’il était médié par les cellules NK. Dansun troisième temps, et en vue d’applications cliniques futures, nous avons d’une part démontré que l’administration orale de 5-FC était aussi efficace que l’administration parentérale, et d’autre part, nous avons développé des stratégies de transfert de gène dans les métastases hépatiques par injection d’ADN nu et par électroporation des tumeurs in vivo. Ces deux méthodes permettent également d’observer un effet thérapeutique significatif sur la tumeur traitée, accompagné d’un effet bystander à distance systémique<br>Colorectal cancer is the most frequent cancer in France, for both sexes. Curative treatment of liver metastases from colon cancer is surgical resection, but it is rarely possible, and chemotherapy consists in administration of 5-Fluorouracil (5-FU). The cytosine deaminase (CD) gene of Escherichia coli converts the non-toxic compound 5-Fluorocystosine (5-FC) into 5-FU, thereby acting as a suicide gene when introduced into cancer cells, killing cells when they are exposed to 5-FC. Firstly, was analyzed the efficacy of using cytosine deaminase-bearing cancer cells as an autologous tumor vaccine in a rat model that mimics liver metastasis from colon carcinoma. We introduced a plasmid vector containing the CD gene into BDIX rat colon carcinoma cell line. Intrahepatic injection of the modified cell line in syngeneic animals generates a single experimental liver “suicide tumor”. We then analyzed the effect of 5-FC treatment in terms of regression of CD-expressing cells in vivo as well as protection against wild-type cancer cells. Treatment with 5-FC induced a significative regression of CD-expressing (CD+) tumors, and intrahepatic injection of CD+ cells followed by 5-FC treatment rendered the treated animals resistant to challenge with wild-type tumors. This vaccination produced a statistically significance increase in survival time. In vivo immunodepletion and immunihistologie analysis of experimental tumors indicate that natural killer cells are the major immune component involved in this antitumor effect. Secondly, we demonstrated that this distant bystander effect on a liver tumor can be induced after subcutaneous suicide cell-based vaccination, and that suicide cell-base vaccination was efficient in limiting tumor dissemination to extras-hepatic comportments. This study compares for the first time the efficiency of subcutaneous and intra-hepatic suicide cell-based vaccination are equally efficient in carcinoma model in rats? The results indicate that both modes of vaccination are equally efficient in inducing a systemic antitumor response, suggesting that this strategy is a powerful approach against development and dissemination of metastatic colon carcinoma. In the last part of this work, we demonstrated that intratumoral injection of a cytosine deaminase-expressing plasmid in a liver tumor followed by 5-fluorocytosine oral treatment resulted in significant regression of this tumor compared to control animals both in microscopic or advanced tumor models. Moreover, this treatment also induced a potent distant bystander effect on untreated contralateral liver tumors and extra-hepatic metastases, resulting in an increased survival compared to control animals in both tumor models

Dans un modèle expérimental préclinique de métastases hépatiques (MH) multiples chez le rat, nous avons observé, qu'une thérapie génique combinée associant le transfert rétroviral du gène de la thymidine kinase du virus herpès simplex de type 1 (HSV-TK) suivi du traitement par ganciclovir (GCV) et celui des gènes de l'interleukine 2 (IL-2) ou 12, par perfusion portale sous exclusion vasculaire totale du foie (EVF), entrainait une réduction significative du volume tumoral et une prolongation significative de la survie. Dans un modèle expérimental préclinique de récidive intrahépatique de MH après hépatectomie partielle, nous avons observé que le transfert rétroviral du gène de l'IL-12 par perfusion portale sous EVF du foie restant, retardait significativement la récidive intrahépatique tumorale et prolongeait significativement la survie des rats<br>We have observed that both HSV-TK followed by GCV administration and IL-2 or IL-12 retrovirus-mediated genes transfer to the liver through the portal vein under TVE, led to a significant antitumoral effect against aggressive macroscopic multiple liver metastases and to a significant increased survival. We have observed that IL-12 retrovirus-mediated gene transfer to the liver through the portal vein under TVE can induce an efficient prevention of microscopic cancer cell growth after partial liver resection in a preclinical model of recurrent liver metastases, that lead into a significant prolonged survival

Suicide gene therapy consists in transfer into tumor cells a viral or bacterial gene, called "suicide gene", whose product is able to convert a non-toxic prodrug into a lethal drug. Thus, the cytosine deaminase (CD) gene enables the conversion of the non-toxic prodrug 5-fluorocytosine (5-FC), into 5-fluorouracil (5-FU), a cytotoxic drug commonly used in cancer chemotherapy. Our team has previously demonstrated in a rat liver metastasis model from colon carcinoma, that intratumoral injection of a CD-expressing plasmid followed by 5-FC treatment results in the regression of the treated tumor as well as of distant uninjected tumors, indicating the establishment of a systemic immune response. In the first part of this work, we have determined the cellular and molecular events induced by this suicide treatment in vivo. We have demonstrated that the treatment induces tumor cell apoptosis, T lymphocytes and NK cells recruitment within the tumor, as well as an increase in the expression of several cytokines and chemokines. These results indicate that the cytotoxic effects of 5-FU are then relayed by the activation of the different components of the systemic antitumor immune response. As our gene therapy approach is based on intratumoral injection of a bacterial plasmid, the second part of this work focused on the role of unmethylated-CpG sequences present in this plasmid in the initiation of the immune response. Our results demonstrate the importance of these bacterial motifs which are able to act as a danger signal by modifying the tumor microenvironment, thereby enhancing the development of an antitumor immune response. Finally, the last part of this work consisted in the analysis of bacterial CpG sequences in tumour cells themselves. Our results demonstrate for the first time that bacterial CpG motifs trigger an autophagy process in vitro and in vivo in tumor cells expressing the "Tolllike receptor-9" specific of these motifs. The recent discovery by other teams of a link between "Toll-like receptors" and autophagy in immune cells is therefore extended to cancer cells and this observation opens the way to new therapeutic approaches in the treatment of cancer<br>La thérapie génique suicide consiste à transférer dans les cellules tumorales, un gène viral ou bactérien, appelé gène "suicide", dont le produit est capable de convertir une prodrogue non toxique en drogue létale. Ainsi, le gène cytosine désaminase (CD) permet de convertir la 5-fluorocytosine (5-FC), prodrogue non toxique, en 5-fluorouracile (5-FU), drogue cytotoxique couramment utilisée en chimiothérapie anticancéreuse. Les travaux de notre équipe ont précédemment permis de montrer, chez des animaux porteurs de tumeurs hépatiques sur deux lobes du foie, que l’injection d’un plasmide exprimant le gène CD dans l’une des deux tumeurs conduit à une régression de l’ensemble des lésions après traitement par 5-FC, indiquant la mise en place d’une réponse immune systémique. La première partie de ce travail de thèse a consisté à caractériser les évènements cellulaires et moléculaires induits par ce traitement de façon à mieux comprendre les effets antitumoraux observés. Nous avons démontré que le traitement induit l’apoptose des cellules tumorales, le recrutement dans les tumeurs de lymphocytes T et de cellules NK ainsi que l’augmentation d’expression de plusieurs de cytokines et chimiokines. Ces résultats indiquent que les effets cytotoxiques du 5-FU sont ensuite relayés par l’activation du système immunitaire ceci conduisant à la mise en place d’une réponse immune antitumorale systémique. Notre approche de thérapie génique étant basée sur l’injection intratumorale d’un plasmide bactérien, la deuxième partie de mon travail de thèse a consisté à analyser le rôle des séquences CpG non méthylées présentes dans ce plasmide lors de l’initiation de la réponse immune. Nos résultats démontrent l’importance de ces motifs bactériens qui sont capables d’agir comme un signal de danger en modifiant le microenvironnement tumoral, favorisant ainsi le développement d’une réponse immune antitumorale. Enfin, dans une dernière partie de ce travail, nous avons voulu déterminer si les séquences CpG bactériennes avaient un effet sur les cellules tumorales elles-mêmes. Nos résultats démontrent pour la première fois que les motifs CpG bactériens déclenchent un processus d’autophagie in vitro et in vivo dans les cellules tumorales exprimant le “Toll-like récepteur-9” spécifique de ces motifs. La mise en évidence récente d’un lien entre les “Tolllike récepteurs” et l’autophagie par d’autres équipes dans des cellules immunitaires est donc étendue aux cellules cancéreuses elles-mêmes, ce qui ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques dans le traitement du cancer

Le cancer colorectal est le troisième cancer le plus répandu dans le monde avec plus d’un million de patients diagnostiqués chaque année, dont 50% auront une évolution métastatique de leur maladie. Les récentes études pour améliorer les traitements du cancer colorectal métastatique (CCRm) ont permis le développement d’anticorps monoclonaux, le cetuximab et le panitumumab, capables d’inhiber l’activation des récepteurs au facteur de croissance épidermique (EGFR) et les voies de signalisation en aval (RAS/RAF/MAPK et PI3K/AKT/mTOR), responsables de la croissance cellulaire, la prolifération, l’inhibition de l’apoptose, l’invasion et de l’évolution métastatique. Cependant, dans les études incluant des patients dont les tumeurs sont « RAS sauvage », c’est à dire exemptes de mutation des gènes KRAS et NRAS, le taux de réponse aux thérapies à base de cetuximab ou du panitumumab sont de l’ordre de 40 à 60% seulement, ce qui signifie qu’une grande partie des patients traités échappent au traitement par le biais d’autres mécanismes. La présence d’altérations d’autres gènes comme PIK3CA, BRAF est responsable en partie des cas où les patients ne présentent pas de réponse. De plus, la surexpression ou l’altération de protéine comme PTEN, PI3K, AKT impliquées dans les voies de signalisation RAS/RAF/MAPK et PI3K/AKT/mTOR peuvent avoir un impact significatif sur la prolifération cellulaire ou l’apoptose. L’absence ou la surexpression des protéines sous leur forme active phosphorylée pourrait présenter un intérêt pour prédire la réponse aux anti-EGFR chez les patients dont les tumeurs sont « RAS sauvage ». Dans ce travail, nous avons tout d’abord développé des techniques pour le génotypage des gènes RAS et PIK3CA à partir d’échantillons de tumeurs colorectales fixées au formol et incluses en paraffine, puis dans un second temps, nous avons validé ces méthodes selon la norme ISO 15189, puis dans un dernier temps, nous avons étudié l’expression des phosphoprotéines en aval des récepteurs à l’EGF ainsi que les statuts mutationnels des gènes KRAS, NRAS, BRAF, PIK3CA à partir de 100 échantillons de tumeurs congelées issues de patients atteints d’un CCRm et traités par un anti-EGFR. Sur 100 échantillons de tumeurs, 60 ne présentaient pas de mutation des gènes RAS. Parmi les patients dont les tumeurs ne présentaient pas de mutation des gènes RAS, 45,0% présentaient une réponse tumorale partielle ou complète et 55,0% étaient en maladie stable ou évolutive lorsqu’ils étaient traités par un anti-EGFR. Les patients dont les tumeurs présentaient une mutation des gènes RAS avaient une survie sans progression (PFS) significativement plus faible (HR=3.04 [1.91; 4.83];p&lt;0.001) ainsi qu’une survie globale (OS) plus faible (HR=2.49 [1.56; 3.97];p&lt;0.001). La PFS et la survie globale (OS) étaient significativement plus élevées chez les patients dont les tumeurs étaient « RAS sauvage ». L’expression de pAKT, pERK1/2 et pMEK1 étaient significativement plus faibles chez les patients dont les tumeurs étaient sauvages que chez les patients présentant des tumeurs RAS mutées (p=0,0246 ; p=0,004 ; p=0,0110 respectivement) et aucune différence significative d’expression entre les tumeurs RAS sauvage et RAS mutées n’a été démontrée pour pEGFR, pGSK3, pIGFR et pP90SRK. Chez les patients présentant des tumeurs RAS sauvage, le taux de réponse était significativement supérieur pour les tumeurs surexprimant pEGFR et pAKT au dessus des seuils calculés (p=0,0258 et p=0,0277 respectivement). Aucune différence significative n’a été trouvée entre le taux de réponse et l’expression des autres phosphoprotéines. Notre étude montre qu’associer la mesure de l’expression des phosphoprotéines de signalisation en aval d’EGFR, à l’analyse du statut mutationnel des gènes RAS, BRAF, PIK3CA pourrait présenter un intérêt dans la prédiction de la réponse aux thérapies anti-EGFR chez les patients atteints d’un cancer colorectal métastatique<br>Colorectal cancer is the third most common cancer worldwide with more than one million patients diagnosed each year, among 50% will develop metastatic disease. Recent efforts to improve the treatment of metastatic colorectal cancer (mCRC) has led to the development of monoclonal antibodies such as cetuximab and panitumumab, that inhibit the activation of the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) and its downstream pathways (namely RAS/RAF/MAPK and PI3K/AKT/mTOR) that promote cell growth, proliferation, inhibition of apoptosis, invasion and metastasis. However, from studies including “RAS wild-type” i.e. KRAS and NRAS wild-type tumors, the response rates to cetuximab or panitumumab therapy ranged from only 40 to 60% which results in a large fraction of patients without any known causes for treatment failure. The presence of alterations in other genes such as PIK3CA or BRAF in the EGFR-dependent signaling pathways is responsible for some of the non-responding cases. Moreover, overexpression or alterations of proteins such as PTEN, PI3K, AKT, involved in the RAS/RAF/MAPK or PI3K/AKT/mTOR signaling pathways can have a significant impact on cell proliferation or apoptosis. Absence or overexpression of proteins under their active phosphorylated forms may be of interest to predict response to anti-EGFR in RAS wild-type patients. In this work, we first developed assays to assess RAS and PIK3CA mutations in formalin fixed paraffin embedded colorectal tumors, then we validated these assays according to ISO 15189 and we finally studied expression of downstream signalling phosphoproteins and KRAS, NRAS, BRAF and PIK3CA status in 100 frozen samples of patients with mCRC and treated with anti-EGFR. Among the 100 tumor samples, 60 were RAS wild-type. Among the RAS wild-type patients, 45.0% achieved a complete or partial response, and 55.0% had a stable disease or progression (p&lt;0.001) when treated with anti-EGFR. Patients with a RAS mutation had significant lower progression-free survival (PFS) (HR=3.04[1.91; 4.83];p&lt;0.001) and overall survival (OS) (HR=2.49[1.56; 3.97];p&lt;0.001). PFS and OS were significantly higher in RAS wild-type patients. Expression of pAKT, pERK1/2 and pMEK1 was significantly lower in RAS wild-type patients than in RAS mutated patients (p=0.0246; p=0.004; p=0.0110 respectively) and no significant difference was observed between RAS wild-type and RAS mutated tumors in the expression of pEGFR, pGSK3, pIGFR, pP70S6K and pP90SRK. In RAS wild-type patients, response rate was significantly higher for tumors that overexpressed pEGFR and pAKT above the calculated threshold (p=0.0258 and p=0.0277 respectively). No significant relation was found between response rate and the level of expression of the other phosphoproteins. Our study shows that combining the analysis of the expression of EGFR downstream signalling phosphoproteins, RAS, BRAF or PIK3CA status could be of interest to predict the response to anti-EGFR therapies in patients with mCRC

La sensibilité des cellules de mélanomes aux molécules de thérapies ciblées dépend du microenvironnement tumoral (interactions cellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire). Les systèmes tridimensionnels (3D) de culture in vitro reflètent mieux l’architecture structurelle native des tissus et sont attrayants pour l’étude des interactions cellulaires. Nous avons développé et comparé plusieurs modèles de mélanome métastatique : les cellules de mélanomes (SK-MEL-28 et SK-MEL-3, mutées BRAF V600E et SK-MEL-2, BRAF sauvages) cultivées en monocouche (2D) et co-cultivées en 3D sur des équivalents de derme avec des fibroblastes, afin de mieux comprendre les facteurs modulant la sensibilité cellulaire à un inhibiteur de BRAF (BRAFi, Vémurafenib) et au Vémurafenib associé à un inhibiteur de MEK (MEKi, Cobimetinib). La sensibilité cellulaire aux traitements a été évaluée sous différents aspects : prolifération cellulaire (numération cellulaire, incorporation d'EdU, test MTS), analyse des voies de signalisation MAPK et PKB / Akt (Western-blot), apoptose (TUNEL), libération de cytokines et de facteurs de croissance (ELISA) et histologie (modèles 3D). Un effet cytostatique de BRAFi a été observé sur les cellules SK-MEL-28 et SK-MEL-3 cultivées dans les modèles 2D et 3D. La lignée cellulaire SK-MEL-2 était résistante au BRAFi lorsqu'elle a été cultivée en monocouche, mais sensible lorsqu'elle a été co-cultivée avec des fibroblastes incorporés dans une matrice de collagène de type I. Les milieux conditionnés par les fibroblastes 3D (équivalents de derme) ont sensibilisé les cellules SK-MEL-2 (2D) au BRAFi. L'analyse des surnageants de culture cellulaire a révélé que les équivalents de derme libéraient certains facteurs solubles (IL-6, IL-8, HGF, TGF-β) : ces sécrétions ont été modifiées au cours du traitement par Vémurafenib. La combinaison du traitement avec MEKi a renforcé l'action du Vémurafenib sur les cellules de mélanomes métastatiques tout en diminuant la capacité de prolifération des fibroblastes. Des populations de cellules contenant des cellules de mélanomes ou des fibroblastes associés au cancer (CAFs) ont été isolées à partir d'une biopsie de métastase cutanée provenant d'une patiente atteinte d'un mélanome métastatique. Ces cellules ont permis de réaliser des modèles de mélanome métastatique patient-spécifique afin d’étudier in vitro la sensibilité des cellules de la patiente aux traitements dans un microenvironnement tumoral (sécrétion paracrine de cellules stromales et matrice de collagène). Ces modèles prédictifs 3D patient-spécifique pourront être utilisés pour déterminer des stratégies de thérapies personnalisées, ainsi que pour comprendre les phénomènes de résistance des cellules de mélanomes aux traitements<br>Melanoma cell sensitivity to targeted therapy molecules is dependent on the tumor microenvironment (cell-cell and cell-extracellular matrix interactions). Three dimensional (3D) in vitro cell culture systems better reflect the native structural architecture of tissues and are attractive to investigate cellular interactions. We have developed and compared several metastatic melanoma models: melanoma cells (SK-MEL-28 and SK-MEL-3, BRAF V600E mutant and SK-MEL-2 BRAF wt) cultured as a monolayer (2D) and co-cultured on 3D dermal equivalents with fibroblasts to better unravel factors modulating cell sensitivity to a BRAF inhibitor (BRAFi, Vemurafenib) and a BRAFi combined with a MEK inhibitor (MEKi, Cobimetinib). Cell sensitivity to treatments was evaluated under various aspects: cell proliferation (cell counting, EdU incorporation, MTS assay), MAPK and PKB/Akt signaling pathway analysis (Western-blotting), apoptosis (TUNEL), cytokine and growth factor release (ELISA) and histology (3D models). A cytostatic effect of BRAFi was observed on SK-MEL-28 and SK-MEL-3 cells in both models. SK-MEL-2 cell line was clearly resistant to BRAFi when cultured as a monolayer but not when co-cultured with 3D fibroblasts embedded in a type I collagen matrix. Conditioned media provided by 3D fibroblasts (dermal equivalents) underlined 2D SK-MEL-2 sensitivity to BRAFi. Cell culture supernatant analysis revealed that dermal equivalents released some soluble factors (IL-6, IL-8, HGF, TGF-β): these secretions were modified during vemurafenib treatment. The combination of treatment with MEKi enhances the action of Vemurafenib on metastatic melanoma cells while decreasing the proliferation capacity of fibroblasts. Cell populations containing melanoma cells or fibroblasts associated with cancer (CAFs) were isolated from a cutaneous metastasis biopsy of a patient with metastatic melanoma. These cells allowed the realization of patient-specific models of metastatic melanoma in order to study in vitro the sensitivity of the patient’s melanoma cells to treatments in a tumor microenvironment (paracrine secretion of stromal cells and collagen matrix). These 3D predictive patient-specific models could be used to determine personalized therapy strategies, as well as to understand the resistance phenomena of melanoma cells to treatments