Un article publié cette semaine dans la revue Nature Medicine par une équipe de l’Inserm dirigée par François Ghiringhelli (Unité Inserm 866 « Lipides, nutrition et cancer ») à Dijon souligne que deux médicaments de chimiothérapie couramment utilisés pour le traitement des cancers digestifs et mammaires peuvent favoriser le développement des tumeurs chez la souris en modulant la réponse immunitaire antitumorale. Ces résultats dévoilent comment le système immunitaire peut ainsi limiter l’efficacité de certaines chimiothérapies anticancéreuses. Pour les chercheurs il s’agit maintenant de bloquer les molécules responsables de l’activation délétère du système immunitaire pour augmenter l’efficacité des chimiothérapies.Un essai clinique testant cette hypothèse devrait démarrer très prochainement.

La chimiothérapie est l’un des traitements les plus utilisés pour éliminer les cellules cancéreuses. Ces médicaments tuent, en fait, toutes les cellules qui se trouvent en cours de multiplication ou bloquent leur prolifération (c’est le cas par exemple des cellules responsables de la pousse des cheveux ce qui explique leur perte chez les patients traités).Outre leurs effets toxiques directs, les agents chimio thérapeutiques semblent aussi agir sur le système immunitaire et permettraient à l’organisme de déclencher dans un second temps une réponse immunitaire anti tumorale directe.

© fotolia

Toutefois, ce dernier effet reste actuellement très débattu, car  certaines études suggèrent à l’inverse que la chimiothérapie supprime toutes les défenses immunitaires.

Alors ?

L’équipe Inserm du Professeur François Ghiringhelli (Unité Inserm 866 « Lipides nutrition et cancer ») travaillant au centre de lutte Contre le Cancer Georges François Leclerc à Dijon a constaté que deux agents chimiothérapeutiques le 5-fluorouracile et la gemcitabine utilisés dans le traitement des cancers du côlon du sein et du pancréas activent un complexe protéique, appelé « inflammasome NLRP3 » au sein de certaines cellules du système immunitaire.

Dans le détail, cette activation conduit à la libération par ces cellules de la cytokine proinflammatoire, l’interleukine IL-1beta. Cette cytokine « pervertit » la réponse immunitaire liée aux lymphocytes T et induit la production d’une autre cytokine (la cytokine IL-17) qui a des propriétés protumorales en favorisant l’angiogénèse tumorale, c’est-à-dire l’irrigation vasculaire des tumeurs.

 « Nos résultats ont permis d’identifier que l’activation de l’inflammasome limite l’efficacité anti-tumorale de la chimiothérapie. Tout l’enjeu était ensuite de voir si nous pouvions empêcher l’activation de l’inflammasome  »explique François Ghiringhelli.

La première d’entre-elles a consisté à tester ces deux médicaments chez des souris déficientes pour l’inflammasome NLRP3 ou pour la cytokine IL-17. Dans ce cas-là, les chercheurs ont montré que l’activité antitumorale était non seulement bien présente mais augmentée reflétant que ces deux élements (NLRP3 et IL-17) étaient des freins à l’action de la chimiothérapie.

La seconde stratégie a consisté à  traiter des souris par un inhibiteur de l’IL-1beta. Là encore, cela a permis  d’augmenter l’efficacité de la chimiothérapie.

Ces résultats suggèrent que cibler la voie de l’inflammasome et de l’IL-1beta en conjonction avec l’utilisation de ces deux agents de chimiothérapie peut améliorer leur efficacité. Les cellules tumorales sont éliminées et les réponses immunitaires délétères supprimés en parallèle.

Un essai thérapeutique associant 5-fluorouracil et inhibiteur d’IL-1 beta est actuellement en préparation et devrait voir le jour prochainement au centre lutte Contre le Cancer Georges François Leclerc à Dijon.

“Our results have made it possible to ascertain that the activation of inflammasome limits the effectiveness of chemotherapy. The challenge was then to see whether we could prevent the activation of inflammasome” explains François Ghiringhelli. The researchers then tested two different strategies:

The first was to test the two drugs on inflammasome NLRP3- or cytokine IL-17-deficient mice.  In these cases, the researchers showed that antitumor activity was not only present, but it actually increased, demonstrating that these two elements (NLRP3 and IL-17) slow down the chemotherapy action.

The second strategy was to treat the mice using an IL-1beta inhibitor. Here again, the effectiveness of chemotherapy was again increased.

These results suggest that targeting the inflammasome and IL-1beta channels, combined with the use of these two chemotherapy agents, can improve the effectiveness of the latter. These tumour cells are eliminated and, in parallel, the damaging immune responses are deleted.

A therapeutic trial combining 5-fluorouracil and IL-1 beta is currently being prepared and should begin soon at the Georges François Leclerc Cancer Research in Dijon.

L’un des défis actuel des traitements contre le cancer est de les adapter au mieux aux  patients : on parle aujourd’hui de traitements personnalisés (qui prennent en compte les profils génétiques, métaboliques). Face à ce besoin croissant de personnalisation, la recherche fondamentale est plus que jamais nécessaire au développement de futurs traitements pertinents. Des chercheurs de l’Inserm et du CNRS au sein de l’Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC) et de l’Institut de recherche de l’école de biotechnologie de Strasbourg (Irebs) à Strasbourg se sont intéressés à la PARG, considérée actuellement comme une nouvelle cible thérapeutique prometteuse dans le traitement des cancers, et ont mis en évidence le rôle de cette molécule dans le contrôle de l’expression des gènes.

Ces résultats sont publiés en ligne le 25 octobre 2012 dans la revue Molecular Cell.

Au cours de leur vie les cellules subissent de nombreux stress. Certains ont pour conséquence d’endommager L’ADN. Les cellules possèdent heureusement plusieurs mécanismes permettant de réparer ces lésions. La cassure des deux brins de l’ADN est l’une des atteintes les plus graves qu’un chromosome puisse subir. La cellule doit absolument réparer cette cassure pour continuer à se diviser. Soit la réparation s’effectue de manière optimale et la cellule reprend son cycle normal de division, soit la lésion n’est pas réparée correctement et va provoquer la mort de la cellule, ou l’apparition d’anomalie pouvant entraîner des cancers.

©Inserm

L’un des mécanismes de réparation mis en œuvre est la poly(ADP-ribosyl)ation. Dans ce mécanismes, certaines molécules (les PARP) détectent les cassures de l’ADN et provoquent la synthèse de poly(ADP-riboses) qui se lient aux protéines, initialisant ainsi le système de réparation des lésions. Ce système est donc à la fois salvateur si la réparation se fait correctement mais également néfaste en cas de mauvaise réparation.

Dans le cas d’un cancer, pour être sûr de provoquer la mort de ces cellules, des inhibiteurs de PARP sont actuellement en phase de test clinique comme adjuvants thérapeutiques afin de mieux sensibiliser les cellules cancéreuses à certaines chimiothérapies.

Du côté de la recherche fondamentale, les chercheurs savaient que le mécanisme de la poly(ADP-ribosyl)ation est réversible et finement régulé par la Poly(ADP-ribose) glycohydrolase (PARG). PARP et PARG semblent donc constituer un tandem de molécules dédiées au maintien de l’intégrité du génome. Le ciblage de PARG s’avère potentialiser l’action d’agents génotoxiques, faisant de cette molécule une nouvelle cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de certains cancers, au même titre que PARP.

PARG est toutefois une molécule encore peu étudiée mais vu ses liens étroits avec PARP, les chercheurs se sont intéressés de très près à ses fonctions.

Dans ce nouveau travail, les chercheurs ont démontré que PARG, outre son rôle dans la réparation du génome, était impliquée dans la modulation de l’activité transcriptionnelle de la cellule.

Vu l’engouement actuel porté aux inhibiteurs de PARP et de PARG dans le traitement du cancer, il est indispensable de connaître précisément non seulement les fonctions et modes d’action de ces cibles thérapeutiques prometteuses, mais également les conséquences de leur invalidation. Cette étude est la première à mettre en évidence le mécanisme d’action de PARG dans la régulation de l’expression des gènes.

Des physiciens et des biologistes du CNRS, de l’UPMC, de l’Inserm et de l’Institut Curie viennent de mettre au point une méthodologie pour automatiser l’analyse de la migration cellulaire. Les biologistes développent en effet de nombreuses molécules pour enrayer la progression tumorale. Ensuite pour les évaluer, ils observent leurs effets sur des populations de cellules. Une opération jusqu’à présent manuelle, fastidieuse, longue et source d’erreurs.

Avec cette nouvelle méthodologie, empruntée à la physique et présentée dans Nature Methods du 14 octobre 2012, les physiciens proposent en libre accès à la communauté scientifique, un test fiable, facile, rapide et plus pointu afin d’accélérer la découverte de nouvelles molécules empêchant l’envahissement tumoral.

A l’heure où la biologie génère des masses de données de plus en plus importantes en raison du passage au haut débit des techniques d’analyse, le développement d’outils fiables et rapides pour décrypter ces résultats est primordial. L’équipe de Pascal Silberzan[1], en collaboration avec l’équipe de Jacques Camonis[2], vient de mettre au point un logiciel totalement innovant pour analyser la migration cellulaire. Un sujet crucial puisque c’est ainsi que l’efficacité de certains traitements contre le cancer est évaluée au niveau cellulaire. En effet, l’un des défis de la cancérologie reste de découvrir des molécules qui bloquent la progression tumorale. D’où la recherche de substances chimiques pouvant arrêter la migration cellulaire.

Pour tester l’efficacité d’une molécule donnée, les chercheurs étudient son action sur un ensemble de cellules. Comment ? En filmant en présence de cette molécule, la recolonisation d’une surface par migration cellulaire suite à une « blessure », une sorte de coupure effectuée au sein d’un film de cellules. Le problème majeur de cette méthode est que les chercheurs doivent analyser manuellement des centaines de films et y suivre des dizaines de cellules pour identifier les molécules les plus actives. Un travail fastidieux, long et source d’erreurs. S’inspirant de l’hydrodynamique, l’équipe de Pascal Silberzan, physicien d’origine, vient de mettre au point une méthodologie fiable, quantitative et objective pour analyser ces films de manière automatisé. « Avec cette méthode, les cellules sont désormais toutes prises en compte lors de l’analyse des films, explique Jacques Camonis, alors que manuellement, il n’était possible de suivre que les cellules se trouvant au « bord » de la blessure ». Comparé avec les techniques manuelles, ce logiciel – que les chercheurs ont choisi de mettre en libre accès pour l’ensemble de la communauté scientifique – apporte gain de temps, fiabilité mais aussi des données plus complètes.

Contrairement aux idées reçues, le cancer n’est pas simplement une maladie cellulaire dans laquelle une série de mutations oncogéniques mène à la prolifération sans freins. Pour qu’une lésion initiale se transforme en tumeur déclarée, les cellules cancéreuses doivent échapper au contrôle du système immunitaire, comme le souligne une étude récente publiée dans Science. Guido Kroemer, Professeur Universitaire et Praticien Hospitalier à l’Université Paris Descartes – Hôpital Européen Georges Pompidou (Assistance Publique – Hôpitaux de Paris), et son équipe « Apoptose, cancers et immunité » (Institut Gustave Roussy, Centre de Recherche des Cordeliers, Inserm, Universités Paris-Sud et Paris Descartes) ont démontré que le système immunitaire a la capacité de détecter une aberration génétique qui accompagne fréquemment l’oncogénèse initiale. Il s’agit de la tétraploïdisation, c’est-à-dire de la duplication du génome menant à la formation de cellules possédant le double de chromosomes que les cellules normales, dans un noyau excessivement grand. Les cellules tétraploïdes peuvent perdre des chromosomes pendant les divisions cellulaires successives, divisions qui, souvent, ne sont pas bipolaires et symétriques mais multipolaires et asymétriques. Elles permettent donc une distribution aléatoire des chromosomes de la cellule mère vers les cellules filles, ce qui peut donner lieu à des cellules de plus en plus malignes. La tétraploïdisation est donc l’un des moteurs de l’hétérogénéité morphologique et génétique des cancers.

L’équipe du Pr Guido Kroemer a montré que les défenses immunitaires sont capables de reconnaître et détruire les cellules tétraploïdes, évitant aux cellules précurseures du cancer de reprendre l’ascendant sur le patient. Les cellules tumorales tétraploïdes inoculées chez la souris ne forment pas de tumeur dans le contexte d’un système immunitaire fonctionnel. Elles sont donc soumises à une sélection Darwinienne permettant seulement la survie des cellules qui ressemblent le plus aux cellules normales au niveau de leur contenu chromosomique. Les tumeurs spontanées se développant suite à l’exposition aux carcinogènes ou à l’activation d’oncogènes se manifestent aussi plus vite chez les souris immunodéficientes, tout en exhibant un contenu chromosomique excessif. L’absence de contrôle immunitaire est donc favorable à la formation rapide de cancers montrant une hétérogénéité cellulaire accrue.

Les chercheurs coordonnés par Guido Kroemer ont découvert que la tétraploïdisation provoque le stress d’un des organites intracellulaires majeurs, le réticulum endoplasmique. Ce stress est étroitement lié à la survie des cellules tétraploïdes et peut être détecté avec des anticorps spécifiques. Le stress du réticulum endoplasmique change les propriétés de surface des cellules tétraploïdes permettant donc leur reconnaissance par le système immunitaire.

Ces résultats ont des implications cliniques, comme les chercheurs le montrent sur une série de patientes atteintes de cancer mammaire traité par chimiothérapie néo-adjuvante. Dans ce contexte, la réponse thérapeutique semble être dictée par la réponse immunitaire anticancéreuse déclenchée par le traitement. L’apparition de lymphocytes T cytotoxiques dans les cancers suite au premier cycle de chimiothérapie prédit une réponse favorable qui est associée à l’élimination préférentielle des cellules possédant des grands noyaux et montrant un stress du réticulum endoplasmique.

L’ensemble de ces résultats souligne l’importance de l’immuno-surveillance anti-cancéreuse dans le contrôle des précurseurs tumoraux de la rechute ou des métastases.

L’immunosurveillance réduit la carcinogénèse et détermine la réponse thérapeutique aux thérapies antitumorales aujourd’hui réalisées.

D Pissaloux/Inserm

Des souris au pelage noir qui deviennent blanches ? Des chercheurs de l’Inserm, du CNRS, de l’Institut Curie et de l’Université Paris-Sud, spécialisés dans l’étude des cancers, ont cherché à mieux comprendre comment se développent les cellules de la peau (appelées mélanocytes) responsables de la pigmentation. En manipulant génétiquement des souris au pelage noir, les chercheurs ont identifié deux acteurs clés : les protéines BRAF et CRAF, indispensables au maintien du cycle cellulaire des cellules souches de mélanocytes et donc à la bonne pigmentation au cours de la vie. Sans ces deux protéines, le pelage des souris devient blanc.

Ces travaux publiés dans la revue Cell Report constituent une piste sérieuse pour enrayer la formation des mélanomes, tumeurs dont la cellule d’origine est précisément le mélanocyte.

Les mélanocytes sont les cellules de l’organisme qui permettent la pigmentation de la peau, des poils et des cheveux. Cette fonction de pigmentation protège du soleil et permet de colorer les organismes. Un dysfonctionnement de ces cellules peut entrainer des cancers de la peau appelés mélanomes. Ces mélanomes sont des cancers très agressifs qui deviennent difficiles à traiter lorsqu’ils progressent et forment des métastases.

Chez l’homme, les chercheurs ont découvert il y a quelques années que le gène BRAF qui code pour la protéine du même nom est muté dans plus de 50% des mélanomes. Des progrès spectaculaires ont été obtenus ces dernières années dans le traitement de ce cancer grâce au développement d’inhibiteurs pharmacologiques ciblant une enzyme, la kinase BRAF.

Toutefois, malgré ces traitements, le cancer resurgit chez de nombreux patients, signe que toutes les cellules cancéreuses ne sont pas éliminées.

Dans ce nouveau travail, les scientifiques ont donc essayé de comprendre comment les mélanocytes fonctionnaient de manière normale pour cerner ensuite leur implication précise dans le cancer. Ils ont pour cela supprimé tour à tour l’expression de la protéine BRAF, puis celle d’une protéine de la même famille, CRAF, chez des souris au pelage noir (idéal pour bien voir les changements de pigmentation).

Des souris noires qui deviennent blanches en vieillissant

Chez les souris auxquelles les chercheurs ont supprimé seulement l’expression de BRAF ou seulement l’expression de CRAF dans la lignée de cellules donnant naissance aux mélanocytes, on n’observe pas de changement de pigmentation

© A. Eychène / F. Bertrand (Institut Curie)

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Les souris auxquelles on a supprimé simultanément les deux gènes codant pour BRAF et CRAF ont également une couleur normale à la naissance.

En revanche, elles perdent petit à petit leur pigmentation au fur et à mesure de leur croissance. De noires, elles deviennent grises puis de plus en plus blanches.

Pour Alain Eychène, responsable de l’équipe ayant mené cette étude « ces observations traduisent un défaut dans le renouvellement des mélanocytes. Puisque la couleur noire est présente à la naissance, les cellules pigmentaires existent bien. En revanche, le blanchiment progressif du pelage en l’absence de BRAF et CRAF dans cette lignée cellulaire prouve que ces deux protéines sont nécessaires au renouvellement des mélanocytes ».

Comme toutes les cellules, les mélanocytes dérivent de cellules souches qui assurent ce renouvellement lors des mues. Ces travaux montrent que c’est précisément et uniquement cette population de cellules souches qui disparaît progressivement chez les souris mutantes.

Pour Alain Eychène, « il s’agit de la première démonstration in vivo du rôle des protéines RAF dans l’auto-renouvellement de cellules souches normales ».

Le fait que BRAF et CRAF soient toutes deux impliquées dans le contrôle et le renouvellement des cellules souches pigmentaires représente un pas de plus dans la compréhension et le traitement du mélanome. En les bloquant chez les patients traités par les inhibiteurs, peut-être que les chercheurs arriveront à terme à éliminer toutes les cellules souches cancéreuses, probablement responsables des cas de rechute.

Une équipe de l’Institut Curie et de l’Inserm dirigée par le Dr Olivier Delattre vient de découvrir une nouvelle cible thérapeutique pour les tumeurs d’Ewing, un cancer qui touche près de 100 enfants et adolescents en France chaque année. En effet dans Cancer Research du 29 août 2012, les chercheurs montrent qu’en inactivant la protéine PRKCB, ils empêchent la progression tumorale. Or des inhibiteurs de la PRKCB sont actuellement en cours de développement ; ils pourraient, à terme, faire partie de l’arsenal thérapeutique contre la tumeur d’Ewing.

Chaque année, en France près de 100 nouveaux cas de tumeur d’Ewing sont diagnostiqués chez l’enfant, l’adolescent et le jeune adulte. Aujourd’hui, les formes localisées sont traitées, dans la majorité des cas, par une combinaison initiale de chimiothérapie et de chirurgie. Toutefois, au moment du diagnostic, un quart des jeunes patients sont déjà porteurs de métastases. Malgré les progrès déjà réalisés, la recherche de nouvelles thérapies pour les formes avancées est primordiale pour améliorer encore leur pronostic.

C’est l’une des préoccupations majeures de Franck Tirode, chargé de recherche Inserm à l’Institut Curie dans l’équipe du Dr Olivier Delattre (Unité génétique et biologie des cancers Inserm 830/Institut Curie). Partant de la découverte de l’anomalie chromosomique responsable de la tumeur, il a cherché à identifier les cibles en aval de cette altération. « C’est ainsi que nous avons découvert le rôle majeur de la protéine kinase PRKCB dans le développement de la tumeur d’Ewing. Cette dernière est cruciale pour la survie cellulaire in vitro et le développement tumoral in vivo. » explique Franck Tirode. D’ailleurs, la surexpression de PRKCB est présente dans toutes les tumeurs d’Ewing. C’est une véritable signature de ce cancer pédiatrique qui pourrait à terme devenir un marqueur diagnostique complémentaire de cette tumeur.

A l’instar de l’identification par cette même équipe de la protéine IGFBP3[1] qui a conduit à des essais cliniques ciblant la voie IGF1, l’identification de la PRKCB – surexprimée dans les tumeurs d’Ewing à un taux beaucoup plus élevé que dans d’autres tumeurs – laisse présager des possibilités thérapeutiques prometteuses. « En effet, la nature même de cette protéine en fait une cible idéale pour de nouvelles thérapies » ajoute le chercheur. Pour preuve, il existe déjà des inhibiteurs de la protéine PRKCB en cours d’essai clinique pour d’autres localisations tumorales chez l’adulte.

Toutefois, comme le conclut Franck Tirode, « le plus grand bénéfice en termes thérapeutiques viendra très certainement  de l’association d’un inhibiteur de la PRKCB avec d’autres molécules dirigées contre des cibles spécifiquement activées dans les tumeurs d’Ewing, telle que la voie IGF1. »

Une nouvelle molécule aux propriétés anticancéreuses et anti-métastatiques vient d’être découverte par des équipes du CNRS, du CEA, de l’Institut Curie et de l’Inserm[1], en collaboration avec des chercheurs australiens et anglais. Cet anticancéreux agit sur les cellules résistantes aux chimiothérapies conventionnelles grâce à un mécanisme d’action entièrement nouveau. Celui-ci cible non seulement la multiplication des cellules mais également leur mobilité et empêcherait ainsi la formation de métastases. Publiés dans Cancer Research, les résultats obtenus in vitro et chez l’animal pourraient, à moyen terme, aboutir au développement de traitements anticancéreux alternatifs.