Cellules leucémiques avant (gauche) et après traitement (droite). Le bleu représente l’ADN du noyau, le rouge les corps nucléaires PML. Ceux-ci sont réorganisés par le traitement PML/RARA.

(c) Inserm/Halftermeyer, Juliane

Une équipe Inserm de l’Institut Mondor de recherche biomédicale vient d’identifier un interrupteur clé de la réponse immunitaire et propose une nouvelle piste d’immunothérapie contre les leucémies. Et peut-être d’autres cancers par la suite. Ces travaux sont publiés dans la revue Blood.

Vers une nouvelle immunothérapie contre le cancer ? C’est peut-être ce qui se dessine grâce aux travaux menés au sein de l’unité Inserm 955  » Institut Mondor de recherche biomédicale » par l’équipe du Pr José Cohen, coordonnateur du centre d’investigation clinique de biothérapie de l’hôpital Henri-Mondor AP-HP,, dont les résultats viennent d’être publiés dans Blood. Alors qu’elle travaille sur le traitement des leucémies, cette équipe a découvert une clé de la régulation du système immunitaire qui permet de stimuler l’action des lymphocytes T et probablement d’augmenter l’élimination des cellules cancéreuses.

Ce sont leurs travaux sur la maladie du greffon contre l’hôte, une complication grave des greffes de cellules sanguines réalisées chez les patients atteints de leucémie, qui les ont mis sur la voie. Cette complication est due à l’attaque des cellules du receveur par des lymphocytes T trop actifs présents dans le greffon. Or, les chercheurs ont constaté que la présence de cellules T régulatrices (T reg) dans le greffon, une sous-population particulière de lymphocytes T dont le rôle est de freiner la réponse immunitaire, limitait ce phénomène. Et en injectant des cellules T reg supplémentaires au cours de la greffe, ils prévenaient l’apparition de l’attaque du greffon contre l’hôte chez la souris. Ils ont donc décidé d’aller plus loin et de comprendre comment ces cellules T reg étaient régulées.

TNFR2, interrupteur de la réponse immunitaire

Pour cela, ils ont effectué différentes expériences et ont finalement mis en évidence une boucle fermée entre les lymphocytes T conventionnels et les lymphocytes T reg, impliquant un récepteur clé appelé TNFR2. Lorsque les lymphocytes T conventionnels sont actifs, ils secrètent du facteur TNF qui se fixe sur les récepteurs TNFR2 présents à la surface des T reg. Ce signal stimule ces derniers qui inhibent alors la réponse des lymphocytes T conventionnels. A l’inverse, quand le récepteur TNFR2 est verrouillé, les T reg entrent en veille et les lymphocytes T s’activent.

« Ce récepteur TNFR2 est un véritable interrupteur de la réponse immunitaire. Lorsqu’il est en position ‘on’, il la freine. Lorsqu’il est en position ‘off’, il la stimule », explique José Cohen, responsable de ces travaux. Forts de cette découverte, les chercheurs entendent maintenant bloquer ce récepteur TNFR2 pour tenter d’améliorer la réponse immunitaire contre le cancer dans la droite ligne des immunothérapies.

« Le rôle de l’immunothérapie est de cibler des ‘check point’ de la réponse immunitaire pour lever les freins et lui permettre d’éliminer plus efficacement les cellules cancéreuses. Les traitements actuellement disponibles sont spécifiques d’une population de lymphocytes T appelés effecteurs, alors que nous proposons une nouvelle cible, les régulateurs. Ces traitements pourraient donc être complémentaires », précise le chercheur.

L’équipe a d’ores et déjà déposé un brevet pour protéger l’exploitation de ce récepteur dans le cadre des rechutes de leucémies post greffe. L’idée est maintenant de développer un anticorps anti-TNFR2 humain puis de tester cette stratégie thérapeutique chez la souris dite « humanisée ». Si les résultats sont concluants, des essais cliniques seront menés. En parallèle, cette approche est en cours d’évaluation pour d’autres types de cancers, y compris des tumeurs solides par l’équipe du Dr Benoit Salomon (CIMI-Paris), co-auteur de l’étude.

Souche de bifidobactérie isolée de la microflore intestinale

© Inserm/U510

Deux espèces bactériennes présentes dans l’intestin boostent l’efficacité des chimiothérapies  à base de cyclophosphamide en optimisant l’immunité anti-tumorale induite par ce médicament. C’est ce qu’affirment des chercheurs de l’Inserm, de Gustave Roussy, du CNRS, de l’Institut Pasteur de Lille, et des universités Paris Sud et de Lille dans un article publié le 4 octobre dans la revue Immunity.

Des études récentes ont montré que certains microbes intestinaux favorisent la croissance de tumeurs, tandis que d’autres  contribuent à rendre plus efficaces des traitements anti-cancéreux. Il restait à identifier la nature et le mode d’action des espèces bactériennes capables d’optimiser la réponse anti-tumorale induite par la chimiothérapie.

Dans cette nouvelle étude, Mathias Chamaillard[1], Laurence Zitvogel[2] et leurs collaborateurs, ont montré que deux bactéries intestinales, E. hirae et B. intestinihominis, potentialisent ensemble les effets thérapeutiques anticancéreux du cyclophosphamide, une chimiothérapie utilisée dans le traitement de nombreux cancers.

Comment ? La chimiothérapie entraine des effets secondaires parmi lesquels une plus forte porosité de la barrière intestinale et, par voie de conséquence, le passage des bactéries constitutives du microbiote dans la circulation sanguine. Pour lutter contre ce passage anormal des bactéries dans la circulation, une réponse immunitaire se déclenche. Contre toute attente, cette réponse est bénéfique pour les patients car elle peut entraîner aussi la destruction des cellules tumorales. La tumeur est donc attaquée directement par le traitement de cyclophosphamide et indirectement par cet effet « boostant » des bactéries.

Plusieurs modèles précliniques ont permis aux chercheurs de démontrer que la réponse immunitaire anti-tumorale induite par le cyclophosphamide est optimisée après l’administration par voie orale de E. hirae. Un traitement par voie orale par B. intestinihominis a permis d’obtenir un effet similaire.

Ensuite, les chercheurs ont analysé le profil immunitaire des lymphocytes sanguins de 38 patients atteints d’un cancer du poumon ou de l’ovaire à un stade avancé et traités par chimio-immunothérapie. Ils ont découvert que la présence de lymphocytes T mémoires spécifiques de E. hirae et B. intestinihominis permet de prédire la période pendant laquelle un patient vit avec un cancer sans qu’il ne s’aggrave, pendant et après un traitement.

« L’efficacité d’un médicament anticancéreux repose sur une interaction complexe entre le microbiome du patient et sa capacité à élaborer une mémoire immunitaire efficace contre certaines bactéries du microbiote intestinal », explique l’un des principaux auteurs de l’étude, Mathias Chamaillard, Directeur de recherche Inserm.

« Ces résultats nous permettent d’envisager une meilleure efficacité de ces traitements en optimisant l’utilisation des antibiotiques, mais également par la mise en place d’une supplémentation de certaines bactéries qualifiées d’onco-microbiotiques (ou de leurs principes actifs) capables de renforcer l’efficacité des anticancéreux ».

Les chercheurs ont prévu d’identifier, dans le cadre d’études ultérieures, les parties spécifiques des bactéries responsables du renforcement des effets du cyclophosphamide. « Si nous arrivons à répondre à cette question, nous pourrons peut-être trouver une manière d’améliorer la survie des patients traités par cette chimiothérapie en leur administrant des médicaments dérivés de ces bactéries.», conclut Mathias Chamaillard.

[1] Unité 1019 « Centre d’infection et d’immunité de Lille » (Inserm/CNRS/Université de Lille/Institut Pasteur de Lille)

[2] Unité 1015 « Immunologie des tumeurs et immunothérapie » (Inserm/Institut Gustave Roussy/Université Paris-Sud)

Préparation d’échantillons de plasma

(c) Inserm/Latron, Patrice

L’Université Paris Descartes, l’AP-HP, le CNRS et l’Inserm dévoilent une méthode libre de droits qui rend possible l’utilisation à large échelle de l’ADN circulant chez les patients atteints de cancer du poumon et du pancréas. Cette méthode est publiée dans la revue Clinical Chemistry.

La recherche d’altérations génétiques dans les tissus tumoraux permet, dans certains cancers comme celui du poumon, de guider la prise en charge des patients. Actuellement, ces études génétiques sont réalisées sur des échantillons de tumeurs prélevés lors des biopsies et des interventions chirurgicales. Comme les cellules tumorales libèrent de très petites quantités de leur ADN dans le plasma (ADN tumoral circulant), une prise de sang peut être suffisante pour l’étude des altérations génétiques, permettant de réaliser une « biopsie liquide ». L’objectif n’est pas de remplacer la biopsie indispensable au diagnostic du cancer, mais d’identifier les mutations et de guider la prescription des traitements anti-cancéreux à partir de l’analyse de l’ADN tumoral circulant. Enfin, cette analyse permet de suivre l’évolution de la maladie au cours du temps et d’éviter dans certains cas le recours à de nouvelles biopsies.

Jusqu’à présent, les techniques de biologie moléculaire nécessaires à la réalisation des biopsies liquides étaient coûteuses car leur mise en oeuvre était complexe. En effet, elles requièrent une grande sensibilité car elles doivent détecter de très petites quantités d’ADN et une grande spécificité pour les identifier comme ayant une origine tumorale. Ces techniques sont en plein essor, et une équipe de l’Université Paris Descartes UMR_S1147 a récemment mis au point des techniques ultra-sensibles basées sur la PCR en microgouttelettes, autrement appelée PCR digitale, qui étudient des altérations génétiques les plus fréquentes et analysent des modifications épigénétiques.

Aujourd’hui, cette même équipe associée à des médecins et biologistes des hôpitaux européen Georges Pompidou et Pitié Salpêtrière de l’Assistance Publique – Hôpitaux de Paris propose une méthode de détection de l’ADN tumoral circulant reposant sur le séquençage de nouvelle génération (NGS). Elle s’appuie sur les données issues de n’importe quel type de séquenceur NGS. Elle ne nécessite pas d’installer de nouvelles machines onéreuses et elle n’engendre aucun coût supplémentaire par rapport à la détection tissulaire des mutations. Elle traite de manière optimale les données issues du NGS grâce à une méthode statistique basée sur la comparaison de l’échantillon plasmatique avec ceux d’une cohorte de témoins contrôles.

Comparée à la PCR digitale, cette méthode obtient un taux de détection des mutations comparable tout en étant applicable à un plus grand nombre de gènes et à un plus grand nombre de patients. 

Cette méthode pourra à terme être largement utilisée dans les différentes plateformes de Biologie Moléculaire couvrant l’ensemble du territoire et facilitera l’analyse de l’ADN tumoral circulant dans le cadre du soin et du suivi des patients atteints de cancer. Des études cliniques supplémentaires sont nécessaires afin de valider la capacité de cette nouvelle technique à guider la prise en charge des patients.

Cette étude implique des chercheurs des laboratoires « Médecine personnalisée, pharmacogénomique, optimisation thérapeutique » (UMRS 1147, Université Paris Descartes/Inserm, CNRS SNC 5014) et « Mère et Enfant pour les Infections Tropicales » (UMR 216, Institut de Recherche pour le Développement et Université Paris Descartes) et des médecins de l’Hôpital Européen Georges Pompidou et de la Pitié-Salpêtrière de l’AP-HP.

Des chercheurs de l’Université Paris Descartes, du CNRS, de l’Inserm, de l’Université Paris-Est Créteil (UPEC) et de l’AP-HP ont montré que l’analyse de modifications épigénétiques pourrait être utilisée comme marqueur universel pour le suivi de l’ADN tumoral circulant dans le sang des patients atteints de cancer colorectal. Cette étude repose sur l’analyse de l’hyperméthylation de deux gènes (WIF1 et NPY) par une méthode d’avant-garde : la PCR[1] digitale en microgouttelettes. Ces résultats sont parus le 1er juin 2016 dans la revue Clinical Chemistry.

Tubes d’échantillons de sang de patients

(c) Inserm/Latron, Patrice

Les modalités de diagnostic et de suivi des différentes formes de cancer ont beaucoup évolué ces dernières années. Ainsi, la biopsie liquide qui consiste à analyser les marqueurs génétiques du cancer présents dans le sang du patient, plutôt que la tumeur, devient fréquente. Cette méthode présente l’avantage d’être non invasive et de proposer une cartographie précise de l’état d’avancement des tumeurs d’un patient en analysant l’ADN relargué et diffusé dans le sang par ces dernières.

Par ailleurs, il a été prouvé récemment que des mutations dans l’ADN des tumeurs pouvaient être responsables de la résistance à certaines thérapies. « Nos recherches s ‘orientent principalement sur le cancer colorectal. Une de nos stratégies consiste à analyser les marqueurs génétiques spécifiques des tumeurs par séquençage puis de chercher la présence d’un ou plusieurs de ces marqueur(s) à partir de prélèvements sanguins. Grâce à cela, nous pouvons mesurer précisément l’efficacité d’une thérapie ou la récidive d’un cancer » explique Valérie Taly, directrice de recherche CNRS.

Ainsi, ces recherches ont montré qu’une très grande diversité de marqueurs génétiques est présente dans les tumeurs, ce qui en rend l’analyse complexe voire impossible. « Nous avions calculé par exemple qu’il fallait une trentaine de tests différents pour suivre un peu plus de la moitié des patients présents dans notre cohorte. L’autre moitié des patients présentant des mutations rares, voire uniques, il aurait fallu développer quasiment un test pour chaque patient » poursuit Valérie Taly.

Il était donc nécessaire de trouver des marqueurs qui puissent être universels et qui permettraient de suivre un maximum de patients avec un minimum de tests. Aussi, en collaborant avec l’équipe du Professeur Iradj Sobhani, de l’hôpital Henri Mondor, AP-HP, qui a mis en évidence des marqueurs épigénétiques de l’ADN tumoral, le groupe du Dr Valérie Taly et du Professeur Pierre Laurent Puig, de l’hôpital européen Georges Pompidou, AP-HP a procédé à une analyse sanguine de patients atteints de cancer par la méthode de PCR digitale en microgouttelettes. Cette méthode consiste à diviser un échantillon biologique en millions de compartiments microscopiques (ici des gouttelettes de quelques picolitres) de sorte que chaque compartiment ne contienne pas plus d’un ADN cible. Chaque ADN cible peut donc ensuite être testé individuellement permettant d’atteindre une sensibilité et une précision inaccessible par les méthodes conventionnelles. Cette démarche a montré que l’hyperméthylation des gènes WIF1 et/ou NPY était détectable dans 100% des tumeurs, qu’elles soient localisées ou métastatiques, et que ces marqueurs pouvaient également être détectés dans le sang des patients.

« Par ailleurs, nous avons montré que la détection de l’ADN tumoral circulant et de ses évolutions par le suivi d’une mutation particulière ou de ces hyperméthylations étaient complètement corrélés. Ceci nous a permis de conclure que la caractérisation de ces marqueurs de méthylation pourrait permettre de suivre l’ensemble des patients de la cohorte citée précédemment » se félicite Valérie Taly. Avec ces résultats, les scientifiques ont démontré que l’on peut aussi bien suivre l’efficacité d’un traitement chez des patients atteints de cancer avancés, que de détecter d’éventuelles récidives plus précocement que les méthodes couramment utilisées.

Cette étude implique des chercheurs du laboratoire “Médecine personnalisée, pharmacogénique, optimisation thérapeutique” (UMRS1147, Université Paris Descartes/Inserm, CNRS SNC 5014), de l’équipe EA7375 de l’Université Paris-Est Créteil (UPEC)UPEC et des médecins de l’Hôpital Henri-Mondor, AP-HP, de l’Hôpital européen Georges Pompidou, AP-HP, du CHU de Reims, de l’Hôpital Ambroise-Paré, AP-HP, du CHU de Clermont-Ferrand, du Centre Val d’Aurelle Paul-Lamarque et de RainDance Technologies.

[1] amplification en chaîne par polymérase ou réaction en chaîne par polymérase.

Trouver de nouveaux traitements plus efficaces et personnalisés contre le cancer est le défi de nombreux chercheurs. Pari réussi par une équipe de l’Inserm menée par Stéphane Rocchi (Unité Inserm 1065, « Centre méditerranéen de médecine moléculaire ») qui vient de synthétiser et développer de nouvelles molécules anti-mélanome. L’une d’entre elle baptisée HA15 réduit la viabilité des cellules de mélanome sans être toxique pour les cellules normales. Ce travail vient d’être publié dans la revue Cancer Cell.

Le mélanome est une forme fortement agressive de cancer de la peau. Il touche les mélanocytes, les cellules responsables de la synthèse de mélanine qui donne sa coloration à la peau. Il existe 3 stades de progression de la tumeur : la croissance radiale : les cellules prolifèrent de façon anarchique dans l’épiderme; la phase de croissance verticale implique une invasion du derme et finalement la phase métastatique correspondant à une dissémination des cellules cancéreuses dans les tissus périphériques.

Même si des résultats encourageants ont été obtenus pour traiter la phase métastatique (grâce à des thérapies ciblées ou des immunothérapies), la plupart des patients auront besoin de traitements supplémentaires pour empêcher la tumeur de revenir et les métastases de se développer à nouveau. L’identification de nouvelles molécules candidates est donc un élément incontournable pour la mise en place de biothérapies efficaces contre ce cancer dont l’incidence double tous les dix ans.

Dans ce contexte des chercheurs niçois ont découvert une nouvelle famille de molécules, les Thiazole Benzensulfonamides (TZB) présentant des propriétés anticancéreuses intéressantes.  » Initialement cette famille de molécules avait été identifiée dans le diabète de type 2 car elle augmentait la sensibilité des cellules à l’insuline. Si nous voulions l’utiliser contre le cancer, il fallait pouvoir éliminer cette activité pro-insuline ». explique Stéphane Rocchi. C’est ainsi que nous avons commencé à modifier sa structure ».

Après de nombreux essais, la structure initiale de TZD a été profondément modifiée grâce à une collaboration fructueuse avec l’équipe de Dr Benhida de l’Institut de Chimie de Nice pour obtenir une formulation dont le « composé leader » a été appelé HA15.

Leurs résultats montrent que le HA15 réduit la viabilité des cellules de mélanome sans être toxique pour les cellules normales. HA15 induit un stress du réticulum endoplasmique induisant la mort des cellules de mélanome par apoptose et autophagie.

Chez la souris, cette molécule est très efficace pour diminuer le volume tumoral sans toxicité apparente chez le rongeur.

Chez l’homme, en collaboration avec le service de dermatologie du CHU de Nice, les chercheurs ont montré que les molécules étaient actives sur des cellules de mélanomes prélevées sur des biopsies de patients sensibles ou résistantes aux thérapies ciblés.

Enfin, HA15 est aussi efficace sur des lignées cellulaires provenant d’autres tumeurs comme le cancer du sein, du colon, de la prostate, du pancréas ou bien encore des gliomes ou des leucémies myéloïdes chroniques.

« Le but ultime de ce projet est d’utiliser ces nouvelles molécules dans le traitement du mélanome et plus généralement dans d’autres types de cancers. » conclut Stéphane Rocchi qui souhaite démarrer prochainement un essai clinique de phase 1.

Ce travail a fait l’objet d’un dépôt de 2 brevets par INSERM transfert, d’une présentation au programme MATWIN pour un transfert industriel et a bénéficié de financements pour de la maturation par la Canceropole PACA et par INSERM transfert (Grand COPOC).

Des chercheurs de l’institut de Radiobiologie Cellulaire et Moléculaire du CEA, en collaboration avec l’Inserm, l’Université Paris-Sud, et des partenaires internationaux, ont montré le lien entre l’expression du gène TRAIL – impliqué dans la mort cellulaire – et la radiosensibilité de certains lymphocytes T humains. Cette recherche a aussi montré une association entre trois formes génétiques de TRAIL et la radiosensibilité de ces lymphocytes T. Enfin, deux de ces formes génétiques de TRAIL ont été liées à de graves complications cutanées chez des femmes atteintes de cancer du sein et traitées par radiothérapie. Ces résultats, publiés sur le site Oncotarget 16 mars 2016, indiquent comment la détermination de la radiosensibilité de lymphocytes et l’étude des polymorphismes de gènes associées à cette radiosensibilité pourra permettre une personnalisation de la radiothérapie.

Les lymphocytes T4EM[1]ont des lymphocytes constituant une partie de la « mémoire » du système immunitaire d’un individu. En utilisant un test simple[2]de radiosensibilité de ces cellules chez 373 personnes, des chercheurs de l’institut de Radiobiologie Cellulaire et Moléculaire ont montré qu’en absence d’irradiation, le gène TRAIL[3], qui régule la mort cellulaire, était fortement exprimé dans les lymphocytes T4EM radiosensibles, et peu exprimé dans les lymphocytes T4EM radiorésistants.
Par des études fonctionnelles, ces chercheurs ont montré que le récepteur de la protéine TRAIL était activé après irradiation, et que l’interaction entre TRAIL et son récepteur provoquait la mort des lymphocytes T4EM. Ces résultats expliquent la corrélation entre le niveau d’expression de TRAIL dans les lymphocytes T4EM et leur radiosensibilité.

Photo d’une manipulation en cytométrie en flux. Cette technique a permis, de classer les lymphocytes T4EM.

© P.Stroppa / CEA

L’étude du lien génétique entre TRAIL et la radiosensibilité des lymphocytes T4EM a permis d’identifier trois polymorphismes nucléotidiques (Single Nucleotide Polymorhisms, ou SNP) de ce gène liés à la radiosensibilité de ces lymphocytes ce qui indique que cette radiosensibilité est génétiquement déterminée. Enfin, l’étude d’une cohorte de 113 patientes atteintes de cancer du sein et présentant des complications après un traitement par radiothérapie, a montré une association entre deux des SNP du gène TRAIL et la survenue de la radiodermite aigüe ou subaigüe après radiothérapie.
Cette étude pionnière montre comment la génétique, associée à des tests fonctionnels de radiosensibilité cellulaire, peut ouvrir une voie à la personnalisation de la dose délivrée lors du traitement d’un cancer par radiothérapie.

[1] Lymphocyte T4 effector-memory

[2]  Ce test consiste en la quantification, par une analyse par cytométrie en flux, de la mort des lymphocytes T4EM en fonction de la dose d’irradiation à laquelle ils ont été soumis.

[3] TNF-Related Apoptosis Inducing Ligand

Deux études, l’une théorique, l’autre biologique et clinique, menées par Nicolas Foray, radiobiologiste au sein de l’Unité mixte de recherche 1052  « Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon » (Inserm/CNRS/Centre Léon-Bérard/Université Lyon I), viennent d’être publiées dans les revues International Journal of Radiation Biology et International Journal of Radiation Oncology. Ces deux études permettent de mieux comprendre les effets secondaires indésirables de la radiothérapie. Elles proposent une nouvelle théorie de la réponse cellulaire aux radiations ionisantes. Cette théorie est basée sur la mise en évidence du passage d’une protéine appelée ATM du cytoplasme au noyau des cellules irradiées. Une fois dans le noyau, la protéine ATM déclenche la réparation des cassures de l’ADN : plus le retard de ce transit est grand, plus la radiosensibilité des cellules est élevée et plus les effets secondaires indésirables de la radiothérapie sont marqués.

(c) Inserm/Institut Curie/ Guénet, François

Ces deux études ont été possibles grâce à la collection COPERNIC (initiée depuis 2003) de plus d’une centaine de lignées cellulaires issues de patients radiosensibles.

• L’étude théorique résout une énigme de la radiobiologie vieille de 50 ans en donnant une interprétation biologique à une formule empirique. Cette formule relie la survie des cellules à la dose de radiation.
• L’étude biologique et clinique valide l’étude théorique. Elle rassemble 67 co-auteurs, dont 50 radiothérapeutes français, représentant une trentaine de centres anti-cancer ou de centres hospitaliers. Elle permet de développer aujourd’hui des tests prédictifs de radiosensibilité des réactions secondaires  indésirables de la radiothérapie.

Quelle est l’innovation apportée par ces deux études ?

La protéine ATM a été découverte en 1995. Cette protéine est connue car ses mutations causent le syndrome associé à la plus forte radiosensibilité humaine, l’ataxie télangiectasie. Jusqu’à présent, la protéine ATM a toujours été considérée comme une protéine du noyau cellulaire et aucune étude n’avait sondé sa présence dans le cytoplasme. Le groupe de radiobiologie de l’Unité Inserm 1052 a analysé plus d’une centaine de lignées cellulaires issues de patients souffrant de réactions tissulaires indésirables après radiothérapie (dermites, rectites, etc …).  Ces analyses ont montré que la protéine ATM est plutôt située dans le cytoplasme des cellules et transite dans le noyau après irradiation.

Comment s’est déroulée l’étude théorique? Quelle est sa portée ?

Larry Bodgi et Nicolas Foray ont modélisé mathématiquement toutes les étapes qui mènent la protéine ATM du cytoplasme au noyau. Dans un premier temps, l’oxydation produite par l’irradiation entraîne un changement de forme de la protéine ATM. Ce changement facilite son passage dans le noyau. Une ATM active alors la reconnaissance des cassures double-brin de l’ADN (CDB), ce qui déclenche leur réparation. Résultat de cette modélisation, la formule mathématique finale reliant la survie cellulaire à la dose de radiation s’est avérée identique à celle du modèle empirique (dit linéaire-quadratique), proposé dans les années 70. Grâce à cette étude théorique, on peut désormais mieux comprendre pourquoi une cellule est radiosensible et quelles peuvent être les conséquences d’un défaut de reconnaissance ou de réparation des CDB après irradiation au niveau cellulaire. Il restait à le valider au niveau du patient à travers une étude biologique et clinique pour prédire les effets secondaires indésirables de la radiothérapie.

Comment s’est déroulée l’étude biologique et clinique? Quelle est sa portée ?

Sur les 380 000 cas de cancers par an, la moitié des patients est traitée par radiothérapie. De 5 à 20% de ces patients peuvent subir des réactions tissulaires indésirables qui vont de la simple rougeur aux brûlures radioinduites voire, dans des cas exceptionnels à la mort.  A partir de la collection COPERNIC, les cellules de chaque patient ont été amplifiées en laboratoire puis irradiées dans des conditions exactes d’une session de radiothérapie (une dose de 2 Gy[1]). Les chercheurs du groupe de radiobiologie de l’unité Inserm 1052 ont analysé la vitesse de réparation des CDB en utilisant 3 biomarqueurs d’immunofluorescence, (une technique permettant la visualisation de certaines protéines sur le site-même des cassures de l’ADN) appliqués dans de nombreuses conditions d’irradiation. En parallèle, les 50 radiothérapeutes co-auteurs de l’étude, ont fourni les données cliniques spécifiques de chaque patient avec notamment le grade[2] de sévérité des réactions tissulaires (grade 0, pas de réaction ; grade 5, décès du patient), reflétant sa radiosensibilité tissulaire. Une corrélation significative a été obtenue entre la vitesse du transit de la protéine ATM et le grade de sévérité des réactions tissulaires radioinduites. Une telle corrélation reste valable quel que soit le type de cancer traité ou le caractère précoce ou tardif de la réaction tissulaire indésirable après radiothérapie. A partir de cette corrélation, une classification de la radiosensibilité humaine en 3 groupes :

• Groupe I : Transit rapide d’ATM : radiorésistance
• Groupe II : Transit d’ATM retardé : radiosensibilité modérée.
• Groupe III : Défaut massif de la reconnaissance ou de réparation des CDB : hyper radiosensibilité

Cette classification permet aujourd’hui d’anticiper les stratégies de soins des traitements radio-thérapeutiques car cette approche est aussi valable pour les tumeurs. Compte tenu de l’impact et des applications de ces travaux, des brevets ont été déposés en collaboration avec la start-up Neolys Diagnostics créée en 2014 avec le soutien d’Inserm transfert et de la SATT de Lyon. Neolys Diagnostics a pour but d’industrialiser les tests de radiosensibilité issus de ces 2 études afin de donner aux radiothérapeutes un nouvel outil pour mieux personnaliser le traitement radiothérapique anti-cancéreux.

Soutiens financiers

Ces deux études s’inscrivent dans le cadre des Investissements d’Avenir (projet INDIRA, Radioprotection et Sûreté Nucléaire) dirigé par le Commissariat Général à l’Investissement. Les autres soutiens financiers sont : l’Association pour la recherche sur l’Ataxie Telangiectasie (APRAT), les appels d’offres AVIESAN-Plan Cancer (programmes Physicancer et Santé et Environnement), le Comité de radioprotection d’EDF, le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES), le cancéropôle Rhône-Alpes Auvergne CLARA (programmes Oncostarter et Preuve du Concept) Toutes les expériences ont été effectués dans le Centre anti-cancer Léon-Bérard de Lyon.

[1] L’unité  de dose de radiation est le Gray (Gy).

[2] Des échelles internationales consensuelles permettent aujourd’hui de classer des réactions tissulaires quelle que soit la localisation et les organes concernés (Ex : échelles  CTCAE et RTOG)

Les chercheurs de l’unité 1138 « Immunologie et cancérologie intégratives » (Inserm, Universités Pierre-et-Marie-Curie et Paris-Descartes) ont analysé les tumeurs de 838 patients atteints d’un cancer colorectal, afin d’identifier des marqueurs de leur potentiel métastatique. Les caractéristiques génomiques des cellules cancéreuses semblent peu pertinentes. En revanche, la vascularisation lymphatique autour de la tumeur et l’intensité de la réponse immunitaire du patient semblent déterminantes, et pourraient servir de marqueurs prédictifs de l’évolution de la maladie.

L’article détaillant ces résultats est publié dans Science Translational Medicine le 24 février 2016.

En rouge, les lymphocytes cytotoxiques CD8, en vert et jaune le Granzyme B, en turquoise la tumeur. Copyright J Galon/Inserm

La plupart des décès de patients atteint d’un cancer sont dus non pas à la tumeur initiale mais à ses métastases. C’est la capacité des cellules tumorales à migrer dans l’organisme pour coloniser des organes distants qui détermine, en général, l’issue de la maladie. Or malgré son importance clinique, ce phénomène reste mal connu. A quoi sont dues les métastases? Qu’est-ce qui différencie une tumeur ayant tendance à se disséminer d’une autre qui reste localisée? Est-ce lié aux caractéristiques de ses propres cellules tumorales ou à son environnement? Toute tumeur est en effet entourée de fibroblastes (cellules de soutien du tissu conjonctif), de vaisseaux sanguins et lymphatiques, et infiltrée par de nombreuses cellules du système immunitaire de l’hôte. Tout cela compose son microenvironnement.

Pour répondre à ces question, l’équipe « Immunologie et cancérologie intégratives » du Centre de recherche des Cordeliers (UMRS 1138 Inserm, Universités Pierre-et-Marie-Curie et Paris-Descartes) a analysé le génome de tumeurs primaires et caractérisé leur microenvironnement chez 838 patients atteints de cancer colorectal localisé (662) ou métastasé (176). « Nous avons réalisé l’examen le plus exhaustif possible, en analysant l’ensemble des altérations génétiques et en utilisant différentes approches pour caractériser au mieux la réponse immunitaire de l’hôte » précise Jérôme Galon, qui dirige le laboratoire.

L’analyse génomique a montré une très forte hétérogénéité entre les tumeurs examinées: chaque patient a « son » cancer. Cependant aucun lien n’a pu être mis en évidence entre la présence de métastases et le type de mutations des gènes liés au cancer, l’expression de ces gènes ou l’instabilité chromosomique des cellules de la tumeur primaire.

En revanche, la densité des vaisseaux lymphatiques est significativement plus faible dans l’environnement des tumeurs ayant donné naissance à des métastases que dans celui des tumeurs localisées

Restait à déterminer la nature de ces liens: cause ou conséquence? Pour cela, l’équipe s’est intéressée à des patients montrant soit des signes précurseurs de dissémination, soit une tumeur localisée chez les patients qui ont ultérieurement développé une métastase. Les chercheurs ont retrouvé les mêmes caractéristiques que dans les tumeurs déjà métastasées: une moindre densité de vaisseaux lymphatiques et une réponse immunitaire adaptative plus faible. Ces deux paramètres indépendants constituent donc des marqueurs précoces du potentiel métastatique d’une tumeur, et leur analyse combinée pourrait renforcer l’exactitude de la prédiction.

« Les immunothérapies tendant à renforcer la réponse des lymphocytes T améliorent la survie des patients déjà métastasés. Nos résultats montrent qu’elles pourraient aussi bénéficier à des patients atteints de tumeurs localisés mais ayant une réponse immunitaire faible, donc susceptibles de développer des métastases » estime Jérôme Galon, directeur de recherche Inserm.

Ces travaux font l’objet d’une demande de dépôt de brevet effectuée par Inserm Transfert.