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Vers une meilleure compréhension des effets secondaires de la radiothérapie

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.

PhotoCP web radiothérapie (c) Inserm, Institut Curie - Guénet, François

(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)

Métastases cancéreuses: tout dépend de la réponse immunitaire du patient

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.

tumeur cancer colorectal

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

. De même, les chercheurs ont observé un plus faible Immunoscore®, une moindre densité et une moindre fonctionnalité des cellules immunitaires dans les tumeurs ayant métastasé.

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.

Cancer du sein : quelle est la part des facteurs comportementaux?

Les chercheurs de l’Unité 1018 « Centre de recherche en Epidémiologie et Santé des Populations » (Inserm/Université Paris-Sud) à Gustave Roussy se sont intéressés à la proportion de cancers du sein attribuables à différents facteurs de risque. L’analyse, menée auprès de 67 634 femmes de la cohorte française E3N, montre qu’après la ménopause, les cancers du sein sont plus souvent attribuables à des facteurs « comportementaux » tels que l’alimentation déséquilibrée, le surpoids, la consommation d’alcool qu’à des facteurs « non-comportementaux ». Ces données suggèrent que la prévention de ces comportements entrainerait la réduction du nombre de cancers du sein à la ménopause.
L’article détaillant ces résultats est publié dans l’International Journal of Cancer le 4 février 2016.

Cancer sein Fournier

(c) Fotolia

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les femmes dans le monde. De nombreux facteurs de risque, « comportementaux » tels que la consommation d’alcool, l’alimentation, et « non-comportementaux » (antécédents familiaux, âge des premières règles et de la ménopause, etc.), ont déjà été identifiés dans la littérature. Françoise Clavel-Chapelon, directeur de recherche Inserm et Laureen Dartois se sont intéressées à la proportion de cancer du sein attribuable à ces facteurs, et à l’impact conjoint de l’ensemble de ces facteurs de risque, jusqu’alors peu étudié.

Les chercheurs de l’équipe Inserm « Générations et Santé » du Centre de recherche en Epidémiologie et Santé des Populations (CESP, Unité Inserm 1018) ont évalué la proportion de cancers du sein, diagnostiqués avant et après la ménopause, attribuables aux facteurs de risque comportementaux et non-comportementaux. L’étude a été menée auprès de 67 634 femmes françaises âgées de 42 à 72 ans lors de leur inclusion dans l’étude de cohorte française E3N.

Après 15 ans de suivi, 497 femmes ont été diagnostiquées avec un cancer du sein avant la ménopause et 3138 après la ménopause.

« Avant la ménopause, les cancers du sein sont pour 61,2 % attribuables à des facteurs de risque non-comportementaux et seulement 39,9 % au comportement. Les cancers du sein diagnostiqués avant la ménopause ne sont statistiquement attribuables à aucun facteur de comportement pris isolément.  » explique Françoise Clavel-Chapelon, directrice de recherche Inserm.

Par contre, « Après la ménopause, plus de la moitié (53,5 %) des cas de cancer auraient pu être évités avec un comportement adapté » explique la chercheuse.

Les principaux facteurs de comportement, sur lesquels on peut agir, contribuant à la survenue du cancer du sein après la ménopause sont (entre parenthèses, les pourcentages de cancers évitables) : l’utilisation d’un traitement hormonal de la ménopause (14,5 %), une alimentation déséquilibrée (10,1 %), la consommation d’alcool (plus d’un verre par jour) (5,6 %), le surpoids à l’âge adulte (IMC >=25kg/m2) (5,1 %), et le sous-poids à la puberté (17,1 %). Il est à noter que depuis 10 ans, les traitements hormonaux de la ménopause sont beaucoup moins utilisés et que leur composition a changé suite aux résultats E3N. Par ailleurs, le sous-poids à la puberté fait également partie de ces facteurs sans que les chercheurs soient en mesure d’en expliquer complètement le mécanisme.

Les auteurs concluent que le fait « de ne pas avoir recours à ces comportements permettrait d’éviter plus de la moitié des cancers du sein diagnostiqués après la ménopause ».

Ils suggèrent de poursuivre des études en sciences humaines et sociales permettant de comprendre les choix individuels de comportement, et de mettre au point et évaluer des interventions visant à les modifier.

LES ETUDES E3N (www.e3n.fr) ET E4N (www.e4n.fr)

L’étude E3N, ou Etude Epidémiologique auprès de femmes de la MGEN (Mutuelle Générale de l’Education Nationale), dirigée par Françoise Clavel-Chapelon, directrice de recherche à l’Inserm, est une étude de cohorte prospective portant sur environ 100 000 femmes volontaires françaises nées entre 1925 et 1950 et suivies depuis 1990.

Depuis 1990, les femmes remplissent et renvoient des auto-questionnaires tous les 2 à 3 ans. Elles sont interrogées sur leur mode de vie (alimentation, prise de traitements hormonaux…) d’une part, et sur l’évolution de leur état de santé d’autre part.

L’étude E3N est soutenue par quatre partenaires fondateurs : l’Inserm, la Ligue contre le Cancer, l’Institut Gustave Roussy et la MGEN.

L’étude E4N vient d’être lancée et vise à prolonger l’étude E3N en suivant les membres de la famille des femmes E3N. A terme, E4N rassemblera trois générations : les femmes E3N et les pères de leurs enfants constituent la première génération, leurs enfants, la deuxième, et leurs petits-enfants formeront la troisième génération. Le suivi des trois générations permettra de recueillir des informations sur les facteurs comportementaux et environnementaux à différentes périodes de la vie. L’objectif principal de l’étude E4N est d’étudier la santé en relation avec l’environnement et le mode de vie moderne chez des sujets d’une même famille ayant un terrain génétique et un environnement communs.

Un test de radiosensibilité pour prédire les séquelles après radiothérapie

Des chercheurs de l’Unité Inserm 1194 « Institut de recherche en cancérologie de Montpellier » (Inserm/Université de Montpellier/Institut Régional du Cancer de Montpellier) confirment l’intérêt d’un nouveau test permettant d’identifier les patients atteints de cancer qui seront indemnes de séquelles après radiothérapie. Réalisé par une prise de sang chez 500 femmes atteintes d’un cancer du sein traitées dans 10 centres en France et suivies pendant 3 ans, ce test montre que les femmes ayant un taux d’apoptose radio-induite lymphocytaire (TALRI) élevé ont un très faible taux de fibrose tardive mammaire. Ces résultats, publiés dans EBioMedicine, suggèrent une personnalisation envisageable de la radiothérapie à visée curative en adaptant la dose de radiation délivrée au patient et la technique de radiothérapie utilisée.

Institut de Recherche en Cancerologie de Montpellier (IRCM)

(c) Inserm/ P Latron

Un des traitements du cancer du sein est le recours à la radiothérapie. Les rayons détruisent les cellules cancéreuses de manière localisée. Cependant, ils induisent également la mort de certaines cellules saines dans le champ d’irradiation. Les chercheurs ont analysé avec une simple prise de sang le taux d’apoptose radio-induite lymphocytaire (TALRI) CD8 dans le cadre d’un essai clinique multicentrique prospectif débuté en 2005. L’objectif de cet essai est le développement d’un test prédictif fonctionnel de radiosensibilité des tissus à partir du TALRI et fait suite à plusieurs essais pilotes initiés depuis 15 ans dans le cancer du sein mais également d’autres pathologies.

Dans ce contexte, 500 patientes atteintes du cancer du sein et traitées par radiothérapie ont été recrutées dans 10 centres français. Les chercheurs de l’Unité mixte de recherche « Institut de recherche en cancérologie de Montpellier » (Inserm/Université de Montpelier/Institut Régional du Cancer de Montpellier) ont évalué le TALRI à 8 Gy des patientes avant qu’elles ne reçoivent leur traitement par radiothérapie. Les patientes ont ensuite été suivies pendant trois ans afin d’évaluer les séquelles tardives mammaires (fibrose).

Les résultats de l’étude multicentrique confirment à large échelle les données préliminaires obtenues par les chercheurs. Ils montrent qu’un TALRI élevé est corrélé à une faible incidence de séquelles tardives. Un faible taux de fibrose tardive mammaire a été constaté avec une valeur prédictive négative de plus de 90%. En revanche, la quasi-totalité des patientes qui présentent une fibrose élevée correspondent au groupe avec un TALRI bas, prédictif de séquelles plus importantes.

« Cette étude multicentrique donne un niveau de preuve suffisant pour utiliser ce test en pratique clinique quotidienne et change la prise en charge des patients.Avec les résultats qui l’accompagnent, on peut envisager la possibilité d’augmenter de manière localisée la dose totale de radiation ou de modifier les volumes ciblés sans compromettre les résultats carcinologiques. » explique David Azria, principal investigateur de l’étude.

En pratique, ce test est effectué par une simple prise de sang et un résultat est obtenu en 72h.

En offrant la possibilité d’identifier les patients qui seront indemnes de séquelles et ceux les plus à risque, ce test ouvre la voie à la personnalisation de la radiothérapie à visée curative.

Il ne doit pas être utilisé seul mais doit être intégré à d’autres paramètres dans un nomogramme prédictif, un outil graphique de calcul, déposé en brevet d’invention par l’équipe de Montpellier. « Les résultats intégrés avec l’ensemble des paramètres permettent de donner un risque fiable de séquelles tardives après radiothérapie » conclut David Azria.

La flore intestinale en renfort de l’immunothérapie en cancérologie

Le rôle capital de la flore intestinale dans le succès d’une immunothérapie vient d’être dévoilé dans une étude parue dans la revue Science. Des bactéries intestinales capables d’améliorer la réponse thérapeutique de ce médicament et de diminuer un effet secondaire régulièrement rencontré avec ce traitement, une « colite inflammatoire », ont été identifiées.

Ces travaux de recherche sous-tendent que l’efficacité des immunothérapies en oncologie pourrait à l’avenir être dictée notamment par la composition de la flore intestinale des patients. Les chercheurs espèrent d’une part, pouvoir élaborer un test prédictif de réponse à ces traitements par des analyses de la flore intestinale. D’autre part, pouvoir proposer aux patients qui le nécessitent la possibilité de reconstituer une flore qui restaurera l’effet antitumoral de l’immunothérapie.

PhotoCP web ZITVOGEL

Ces travaux de recherche ont été menés conjointement par des chercheurs français de Gustave Roussy, de l’Inserm, de l’Institut Pasteur de Lille et Paris, de l’AP-HP et de l’Université Paris-Sud, en collaboration avec une équipe de l’INRA et principalement soutenu financièrement par la Fondation ARC pour la Recherche contre le Cancer.

« Certaines bactéries naturellement présentes dans la flore intestinale sont en train de devenir des piliers du succès d’une immunothérapie en oncologie clinique. » commente le Pr Laurence Zitvogel, directrice du laboratoire Immunologie des tumeurs et immunothérapie contre le cancer (Inserm/ Gustave Roussy/ Université Paris-Sud) et dernier auteur de la publication.

 

Le rôle de deux bactéries de la flore intestinale dans l’amélioration de ces effets secondaires et dans l’augmentation de l’efficacité d’une immunothérapie par anticorps anti-CTLA4 (Ipilimumab) vient d’être démontré par l’équipe du Pr Laurence Zitvogel, secondée par les équipes du Dr Mathias Chamaillard de l’Institut Pasteur de Lille, du Dr Ivo Gomperts Boneca de l’Institut Pasteur de Paris et du Dr Patricia Lepage de l’INRA.

Les chercheurs ont montré que lorsque la flore intestinale était dépourvue des deux bactéries identifiées, soit chez des souris sans germe soit après traitement antibiotique à large spectre et traitées avec l’Ipilimumab, le médicament n’était plus efficace contre la tumeur. La colonisation de la flore intestinale par l’une ou l’autre de ces bactéries est nécessaire et suffisante pour restaurer l’effet de l’anticorps monoclonal et améliorer la symptomatologie de la colite inflammatoire chez ces souris.

La pertinence de ces informations a aussi été recherchée chez l’homme avec succès. Les équipes du Pr Caroline Robert, Chef du service de dermatologie à Gustave Roussy et du Pr Franck Carbonnel, Chef du service de gastro-entérologie à l’hôpital Bicêtre, AP-HP, ont débuté un essai clinique afin de démontrer la pertinence de ces informations chez des patients souffrant de mélanome.

 

Ainsi, l’analyse de la flore intestinale de patients souffrant d’un mélanome métastatique après traitement à l’Ipilimumab a permis de montrer l’importance de ces bactéries immunogènes dans la sensibilité au traitement et la diminution tumorale. Ces résultats suggèrent l’intérêt de considérer les bactéries immunogènes comme des traitements adjuvants en oncologie.

« En parallèle de nos travaux, une équipe américaine est arrivée aux mêmes conclusions sur le rôle d’autres bactéries dans l’efficacité de l’anticorps anti-PD1, le nivolumab » ajoute le Pr Laurence Zitvogel qui précise que ces travaux montrent que le microbiote dicte la réponse thérapeutique ce qui ouvre des perspectives intéressantes de traitement. Ainsi, on pourrait proposer à des patients dont la flore intestinale est peu favorable, une composition bactérienne compensatrice soit par des prébiotiques soit par des bactéries immunogènes issues de la flore intestinale soit par une transplantation fécale. Mais il existe actuellement en France un flou réglementaire quant à la transformation des flores intestinales en médicaments qui pourraient devenir des adjuvants thérapeutiques en oncologie avec l’aide des législateurs et des agences règlementaires.

// A propos de l’immunothérapie

Les immunothérapies ont permis une révolution thérapeutique en cancérologie. Elles permettent non seulement de réduire la taille des tumeurs mais aussi, et pour la première fois, de prolonger notablement la survie des malades voire de les guérir de cancers métastatiques ou localement avancés. Ces nouvelles immunothérapies, des anticorps monoclonaux (anti-CTLA4 ou anti-PD1), permettent de réveiller le système immunitaire du patient. Cependant, 20% des patients sous un traitement anti-CTLA4 voient apparaitre des effets secondaires auto-immuns telle la « colite inflammatoire ».

//  A propos de la flore intestinale

La flore intestinale ou microbiote intestinal est composé de 100 000 milliards de bactéries. Celles-ci colonisent l’intestin dès la naissance et participent à la maturation des défenses immunitaires. Chaque individu est doté d’un microbiote qui lui est propre. La composition de cette flore est dictée par des facteurs génétiques, nutritionnels et environnementaux. Certaines bactéries peuvent favoriser la survenue de maladies, au contraire d’autres qui ont un effet protecteur.

Cancer de l’ovaire : une piste prometteuse pour traiter les formes les plus agressives par une thérapie ciblée

Grâce aux travaux menés à l’Institut Curie par  l’équipe de Fatima Mechta-Grigoriou, directrice de recherche Inserm, il est désormais envisageable d’identifier, parmi les femmes atteintes de cancer de l’ovaire agressif, celles qui pourraient bénéficier d’une thérapie ciblée prometteuse.inserm_5619

Métastase tumorale dans l’ovaire © Inserm/Evrard, Gilles.

L’équipe Stress et Cancer (Inserm/Institut Curie, labélisée Ligue Nationale contre le Cancer) dirigée par  Fatima Mechta-Grigoriou (photo, droite) vient de franchir une étape importante en vue d’identifier les femmes atteintes de forme agressive de cancer de l’ovaire susceptibles de bénéficier d’une thérapie ciblée, un inhibiteur de MEK.

Trouver le talon d’Achille des cellules tumorales ovariennes

Or BRAF active la voie de signalisation MEK[1] impliquée dans le développement des tumeurs ovariennes de bas grade. Les inhibiteurs de MEK ont donc été proposés comme une solution thérapeutique possible pour ces cancers.« 75 % des cancers de l’ovaire sont de haut grade, soit très agressifs. Le profil des mutations diffère entre les tumeurs de bas et de haut grade, explique Virginie Mieulet (photo, gauche), post-doctorante et co-auteure de ce travail. Si l’on prend l’exemple des altérations des oncogènes KRAS/BRAF, elles sont présentes dans     70 % des tumeurs peu agressives et seulement dans 1% des tumeurs agressives. »

Fatima Mechta-Grigoriou et son équipe montrent que la prescription des inhibiteurs de MEK pourrait s’étendre aux tumeurs de haut grade. Car bien qu’il n’y ait pas de mutations de KRAS/BRAF, la voie MEK est activée dans 50 % des tumeurs ovariennes de haut grade. Pourquoi ? « En raison de l’accumulation de MAP3K8, explique la chercheuse. Cette protéine contrôle la progression tumorale en régulant le cycle cellulaire et l’invasion tumorale, et, à ce titre, elle joue un rôle clé dans la genèse des cancers de l’ovaire. »

« La protéine MAP3K8 pourrait servir de biomarqueur pour identifier les patientes susceptibles de bénéficier d’une thérapie par inhibiteur de MEK, ajoute Fatima Mechta-Grigoriou, directrice de recherche Inserm. D’autant plus que sa détection peut être réalisée assez simplement à partir d’une coupe histologique par nos collègues médecins pathologistes qui nous ont par ailleurs beaucoup aidés dans ce travail. »

Alors que des essais cliniques sont déjà en cours pour évaluer les inhibiteurs de MEK dans les cancers de l’ovaire de bas grade, tout semble concourir à montrer l’intérêt de développer un essai clinique chez les femmes atteintes de cancer de l’ovaire de haut grade surexprimant MAP3K8 pour évaluer l’efficacité de cette thérapie ciblée, en plus des chimiothérapies classiques.

Le cancer de l’ovaire touche près de 4 600 femmes chaque année en France. Une tumeur ovarienne peut se développer de manière indolente assez longtemps et par conséquent atteindre un volume important avant de provoquer des symptômes qui incitent à consulter. Cela explique que ce cancer est souvent diagnostiqué à un stade avancé. Il est responsable de 3 150 décès par an. Le traitement repose principalement sur une combinaison de chirurgie et de chimiothérapie). Le choix entre les différentes options thérapeutiques est fonction de la morphologie des cellules tumorales, de leur taux de prolifération, de l’extension de la maladie… L’analyse du profil moléculaire des tumeurs pourraient bientôt participer à cette décision et améliorer leur prise en charge. Chez la plupart des femmes atteintes de tumeur ovarienne, la combinaison des chimiothérapies (sels de platine-taxanes) fait preuve d’efficacité. Toutefois dès qu’une rechute est diagnostiquée, aucun traitement réellement efficace n’existe à ce jour.
[1] Compte-tenu du rôle clé de la voie de signalisation MEK dans la cancérogenèse, son activation est observée dans 30% des cancers, les inhibiteurs de MEK constituent une voie thérapeutique prometteuse. Des essais cliniques sont actuellement en cours dans plusieurs localisations tumorales (mélanome de la peau, tumeurs intestinales, cancer de la thyroïde…).

Un nouveau type de sarcome identifié

Les équipes Inserm du Pr Jean-Yves Blay et de Christophe Caux à Lyon[1], de Franck Tirode et d’Olivier Delattre à Paris[2] viennent de mettre en évidence un nouveau variant génétique de tumeurs non identifiées à ce jour. Leurs résultats permettent de mieux diagnostiquer ces tumeurs grâce à un biomarqueur validé. Cette étude est publiée dans la revue Nature Genetics.

L’application en cancérologie des techniques de séquençage dites de « haut débit » bouleverse actuellement notre compréhension de la genèse et de l’évolution naturelle des cancers. Ces nouvelles données ont partiellement remis en cause les classifications des tumeurs établies à partir des techniques classiques comme l’anatomopathologie. Selon le Pr Jean-Yves Blay, codirecteur de cette étude, « notre priorité est d’affiner les classifications des tumeurs utilisées en pratique clinique afin d’offrir aux patients l’option thérapeutique la plus adaptée. C’est particulièrement important dans le domaine des sarcomes, où nous sommes régulièrement confrontés au problème de tumeurs très indifférenciées dont le classement est difficile ».

Un même objectif, deux stratégies

L’étude publiée dans Nature Genetics vise à caractériser des tumeurs malignes suspectées d’appartenir au groupe des sarcomes mais restées jusqu’à présent inclassables. Les investigations moléculaires ont mis en évidence des altérations du gène SMARCA4 codant une des sous-unités des complexes BAF. Ces complexes participent à la régulation de la structure de la chromatine, forme compactée de l’ADN dans le noyau des cellules.

Pour obtenir ces résultats, deux approches complémentaires et indépendantes ont été menées (schéma en annexe page 4). La première, basée sur des analyses anatomopathologiques, a été conduite par les chercheurs du Centre de recherche en cancérologie de Lyon (Inserm/CNRS/Université Lyon 1/Centre Léon Bérard), et s’est focalisée sur des sarcomes non classés à partir de leurs caractéristiques microscopiques.

Parallèlement, les chercheurs de l’Institut Curie ont entrepris une démarche de caractérisation « à l’aveugle » en effectuant l’analyse des profils d’expression par séquençage de l’ARN à haut-débit d’une trentaine de sarcomes indifférenciés. Franck Tirode, chargé de recherche Inserm et codirecteur de l’étude, a ainsi identifié dans cette cohorte un sous-groupe de tumeurs dont les profils d’expression étaient très semblables, suggérant leur nature commune.

Les chercheurs parisiens et lyonnais ont ensuite mis en commun leurs résultats après s’être aperçu qu’ils s’intéressaient au même type de pathologie. Ils ont validé ces résultats préliminaires prometteurs en retrouvant d’autres cas ou observations similaires en un an grâce à la collaboration de nombreux établissements hospitaliers répartis sur toute la France.

Une nouvelle entité tumorale

Cette étude collaborative a permis d’identifier au final 19 échantillons tumoraux comportant tous une inactivation du gène SMARCA4. Ces tumeurs présentaient des caractéristiques cliniques et pathologiques similaires, produisant de larges masses tumorales comprimant les voies respiratoires et progressant très rapidement, le plus souvent chez des hommes jeunes et consommateurs de tabac. Par ailleurs, elles étaient toutes, vues au microscope, très proches des tumeurs rhabdoïdes, une forme de cancer pédiatrique de très mauvais pronostic. Or, ces mêmes tumeurs, décrites il y a près de 17 ans par l’équipe d’Olivier Delattre à l’Institut Curie sont, de manière remarquable, associées à des mutations du gène SMARCB1, codant une sous-unité du complexe BAF, dont SMARCA4 fait partie.

Les chercheurs ont comparé les profils d’expression de toutes leurs tumeurs avec de nombreux autres types tumoraux et confirment non seulement l’exceptionnelle homogénéité de ces tumeurs entre elles mais surtout la parenté de leur signature avec les tumeurs rhabdoïdes. « Toutefois, bien que l’événement oncogénique soit comparable, la complexité génomique des tumeurs que nous avons étudiées diffère considérablement de la génomique simple des tumeurs rhabdoïdes », précise Franck Tirode.

Forts de ces résultats, les scientifiques ont ainsi pu affirmer que leur cohorte correspondait à une nouvelle entité homogène qu’ils ont baptisée « sarcome thoracique SMARCA4-déficient ».

Mieux diagnostiquer pour accélérer la prise en charge

Les chercheurs soulignent que ces tumeurs sont très agressives et résistent aux modalités actuelles de traitements. Le complexe BAF présente des altérations dans près de 20% des cancers humains et fait l’objet d’intenses recherches pour son ciblage thérapeutique. Si cette publication n’apporte pas dans l’immédiat de proposition thérapeutique pour les patients affectés, elle démontre en revanche que ces tumeurs sont facilement reconnaissables dans la pratique clinique. En effet, des nouveaux cas « prospectifs » ont pu être identifiés pendant l’étude permettant d’accélérer la prise en charge des patients.

C’est dans cet objectif que les auteurs de l’étude ont validé le biomarqueur SOX2, qui est particulièrement surexprimé par cette nouvelle entité tumorale, facilitant ainsi le diagnostic clinique. Ils soulignent que l’agressivité de ces tumeurs n’est sans doute pas sans lien avec la surexpression de SOX2, capable de conférer aux cellules des propriétés de cellules souches.

En conclusion, ce travail s’inscrit pleinement dans la conception actuelle de l’oncologie et de la « thérapie personnalisée », dans laquelle établir un diagnostic précis est un préalable indispensable au succès de la médecine de précision.

Les sarcomes

Les sarcomes sont des tumeurs rares qui représentent moins de 1 % de tous les nouveaux cas de cancer, soit environ 3 500 nouveaux cas par an. Ils affectent des personnes de tous âges, même si on les observe le plus souvent chez des enfants et jeunes adultes. Ils sont situés dans les os, le cartilage, les tissus adipeux, les muscles, les vaisseaux sanguins ou d’autres tissus conjonctifs ou de soutien. Le diagnostic de ces tumeurs rares est coordonné à l’échelle nationale par le réseau du Groupe Sarcome Français comprenant 3 centres de référence régionaux incluant l’Institut Bergonié (Bordeaux), le Centre Léon Bérard (Lyon) et l’Institut Gustave Roussy (Villejuif).

[1] Centre de recherche en cancérologie de Lyon, Inserm U1052 CNRS 5286 Université Claude Bernard Lyon 1 Centre Léon Bérard, Equipe Ciblage thérapeutique de la cellule tumorale et de son environnement immunitaire

[2] Institut Curie, Inserm U830, Equipe Génétique et Biologie des cancers pédiatriques

Un nouveau virus dans le cancer du foie

Plus qu’à l’origine d’une simple infection, les virus participent souvent au développement de pathologies graves. C’est le cas du cancer du foie qui se développe souvent dans un organe fragilisé par le virus des hépatites B ou C. Les chercheurs de l’Inserm, de l’Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, de l’université Paris Descartes, de l’université Paris 13, et de l’université Paris Diderot viennent de déterminer le rôle d’un nouveau virus, jusqu’alors non suspecté, dans la survenue d’un type rare de cancer du foie.
Cette étude, fondée sur le suivi et l’observation de 193 patients, est publiée le 24 août dans Nature Genetics.

Touchant plus de 8 000 nouvelles personnes par an, le cancer du foie atteint en majorité les hommes et est une cause majeure de décès dans le monde. Parmi les différents cancers du foie, le carcinome hépatocellulaire survient le plus souvent sur un foie déjà endommagé par une maladie. Celui-ci a, par exemple, été fragilisé par une consommation excessive d’alcool, l’obésité, une infection virale chronique par les virus des hépatites B ou C qui entraîne des lésions du foie irréversibles menant à la cirrhose.

De manière générale, les patients atteints de cirrhose subissent des examens réguliers de détection du cancer. Pourtant, dans 5 % des cas, le cancer du foie touche des patients n’ayant pas déclaré de cirrhose et la cause du développement du cancer reste à identifier.

Jessica Zucman-Rossi et ses collaborateurs au sein de l’Unité Inserm 1162 « Génomique fonctionnelle des tumeurs solides » se sont penchés sur ces patients pour déterminer les facteurs de risques ayant participé au développement de leur cancer.

Dans le génome des cellules tumorales de 11 patients, les scientifiques remarquent l’insertion d’une partie d’ADN d’un virus : le virus associé à l’adénovirus de type 2 dit AAV2. Ce virus était jusqu’à présent considéré comme non pathogène chez l’homme. Afin de vérifier l’implication du virus dans le cancer, l’équipe de chercheurs compare les tissus tumoraux aux tissus normaux. Ils confirment alors leur hypothèse : l’intégration de l’ADN viral est retrouvée plus souvent dans les cellules des tumeurs que dans les cellules saines chez ces 11 patients. Par ailleurs, 8 de ces patients n’ont pas de cirrhose et 6 d’entre deux ne présentent pas de facteurs risques connus pour le cancer du foie

Expression de gènes

Analyse par regroupement hiérarchique de données d’expression de gènes obtenues par puce à ADN de cancer du foie. ©Inserm/Zucman-Rossi, Jessica

En étudiant plus en détail ces cellules cancéreuses, ils découvrent que le virus, en intégrant son ADN dans le génome des cellules du patient, cible des gènes importants dans la prolifération cellulaire. Jessica Zucman-Rossi et ses collègues montrent qu’AAV2 entraîne une production excessive de ces gènes qui, selon les chercheurs, favoriserait le développement de la tumeur.

Par ces travaux, les chercheurs ont identifié l’implication du virus AAV2, jusqu’alors supposé inoffensif, dans la survenue du carcinome hépatocellulaire, en particulier dans les rares cas de cancer développés en absence de cirrhose et sans cause identifiée.

Ces résultats appellent également à la précaution : « L’AAV2 est fréquemment utilisé comme vecteur de thérapie génique. Si l’insertion de son ADN dans des gènes favorisant les tumeurs est un évènement rare et probablement le fruit du hasard, des précautions doivent être prises concernant l’utilisation de ce virus », expliquent les auteurs.

Ces travaux ont été soutenus par l’Institut National du Cancer (INCa) à travers l’ICGC et le PAIR-CHC NoFLIC (avec la participation de l’ARC) et la Ligne Nationale contre le Cancer. Le séquençage des tumeurs a été réalisé par IntegraGen, dans ses laboratoires situés au Genopole, à Evry.

Produire des cellules iPS : la découverte du 5ème élément

Depuis 2006, la recherche est capable de générer, à partir de cellules adultes spécialisées, des cellules pluripotentes induites (cellules iPS) aux applications potentielles immenses notamment pour la médecine régénératrice. Cependant, le processus n’est toujours pas entièrement maîtrisé. Deux équipes de chercheurs de l’Inserm, du CNRS, du Centre Léon Bérard et de l’Université Claude Bernard Lyon 1 ont découvert une molécule qui favoriserait la production de ces cellules souches induites. Des travaux publiés dans Nature Communications, le 8 juillet 2015.

Reprogrammer une cellule déjà spécialisée en cellule souche incarne une prouesse scientifique que de nombreux chercheurs convoitaient. En 2006, le japonais Shinya Yamanaka a réussi pour la première fois à produire ces « cellules pluripotentes induites », dites cellules iPS, capables de devenir n’importe quelle cellule du corps humain, par un procédé nécessitant l’introduction d’un cocktail de quatre gènes dans des cellules différenciées. Jusqu’à présent, seules les cellules souches humaines d’origine embryonnaire possédaient une telle caractéristique. Les cellules iPS représentent une avancée prometteuse. Grâce à elles, il serait, à terme, possible de remplacer des organes malades du patient par de nouveaux organes dérivés de ses propres cellules en écartant ainsi tout risque de rejet. Elles éviteraient aussi les problèmes éthiques soulevés par l’utilisation de cellules provenant d’embryons humains.

Malgré ce succès, la reprogrammation cellulaire n’est pas encore complètement contrôlée. Elle est limitée par certaines barrières, dont un phénomène de mort cellulaire programmée qui restreint le nombre de cellules produites. Dans ce contexte, l’équipe de Fabrice Lavial, en collaboration avec l’équipe de Patrick Mehlen, a tenté d’identifier de nouveaux régulateurs de la genèse des cellules iPS.

Dans ce but, les chercheurs ont porté leur attention sur les facteurs impactés par les quatre gènes inducteurs au tout début de la reprogrammation. Ils ont ensuite sélectionné dans cette liste ceux connus pour avoir un rôle dans la mort cellulaire programmée et dont l’expression varie au cours de la reprogrammation. A l’issu de ce tri, une molécule apparaît : la nétrine-1.

La nétrine-1 est une protéine sécrétée naturellement par l’organisme. De façon intéressante, elle est en particulier capable d’empêcher la mort programmée des cellules. Dans les premiers jours de la reprogrammation de cellules de souris, les chercheurs observent que leur production de nétrine-1 est fortement réduite. Cette déficience limite l’efficacité du processus. Les chercheurs ont alors testé l’ajout artificiel de nétrine-1 pour compenser son insuffisance dans les premières étapes de la reprogrammation.

Cette fois, la quantité de cellules iPS produites à partir de cellules de souris est beaucoup plus importante. Une constatation retrouvée lors de l’étude des cellules humaines, à partir desquelles quinze fois plus de cellules iPS sont produites grâce à l’addition de nétrine-1.

Dans une perspective thérapeutique, il était important de déterminer si ce traitement n’affectait pas la qualité de la reprogrammation cellulaire.

« Après plusieurs vérifications, le traitement avec la nétrine-1 ne semble pas avoir d’impact sur la stabilité génomique et la capacité des cellules iPS à se différencier en d’autres tissus », souligne Fabrice Lavial, chargé de recherche Inserm. 

Les travaux de l’équipe continuent afin de tester l’effet de la nétrine-1 dans la reprogrammation d’autres types cellulaires et pour mieux comprendre le mode d’action de cette molécule dans la physiologie des cellules souches.Cellule iPS

Colonies de cellules Ips de souris obtenues en présence de Nétrine-1. En haut, en lumière blanche. En bas, marqué par le facteur de pluripotence Oct4. ©Inserm/Fabrice Lavial

Cancers – une molécule rétablit l’immunité anti-tumorale naturelle

Des chercheurs de l’Institut Pasteur et de l’Inserm sont parvenus à augmenter l’afflux des cellules immunitaires vers les tumeurs, afin que le système immunitaire bloque la croissance tumorale. Dans cet article paru dans Nature Immunology, les scientifiques révèlent que ce procédé, en combinaison avec les immunothérapies existantes, détruit les cellules cancéreuses.

Les chimiokines sont de petites molécules qui attirent les cellules immunitaires vers les tissus inflammatoires, par exemple lors du développement de tumeurs ou pendant une infection. Cependant, ces molécules peuvent être dégradées par des enzymes, limitant ainsi l’afflux des cellules immunitaires. Par exemple, la chimiokine CXCL10, qui permet le recrutement de lymphocytes T spécifiques vers les tissus pathologiques, est rapidement dégradée par l’enzyme dipeptidylpeptidase 4 (DPP4).

L’unité d’Immunobiologie des cellules dendritiques, dirigée par Matthew Albert (Institut Pasteur et Inserm), avait précédemment montré que des niveaux élevés de DPP4 et de la forme dégradée de CXCL10 chez les patients infectés par le virus de l’hépatite C étaient corrélés avec une absence de réponse aux traitements par interféron. Les scientifiques ont alors émis l’hypothèse que l’inhibition de cette enzyme pourrait améliorer l’efficacité des réponses immunitaires, notamment des réponses anti-tumorales.

Dans des travaux qui viennent d’être publiés, Rosa Barreira da Silva, Matthew Albert et leurs collègues montrent que la prise orale d’un inhibiteur de l’enzyme de DPP4 ralentit le développement de plusieurs types de cancers murins. De plus, les auteurs ont montré que l’inhibition de DPP4 augmente l’infiltration des lymphocytes T dans les tumeurs, et que la combinaison de ce traitement innovant avec des immunothérapies existantes éradique la tumeur dans un modèle murin du cancer du colon.
tumeur

©Institut Pasteur. L’inhibition de l’enzyme DPP4 bloque la croissance tumorale.Coupe histologique de deux mélanomes murins (a) non traité et (b) traité avec sitagliptine, un inhibiteur spécifique de DPP4. Coloration : hématoxyline et éosine. Echelle : 500mm. 

Dans la mesure où le médicament inhibiteur de DPP4, la sitagliptine, est déjà approuvé par les autorités de santé pour le traitement du diabète de type II, les conclusions de ces études devraient être transposées rapidement à des essais cliniques chez l’homme.

 En effet, l’équipe de Matthew Albert, en collaboration avec des cliniciens, débutera très prochainement un essai clinique de Phase I qui évaluera l’impact de la sitagliptine chez des patients atteints d’un carcinome hépatocellulaire.

C’est grâce à la transversalité des projets menés par les équipes de l’Institut Pasteur et de l’Inserm, et à la collaboration entre les scientifiques et les cliniciens, que des observations cliniques et découvertes scientifiques peuvent rapidement mener à des applications chez l’homme.

Ces travaux ont reçu le soutien de la bourse Pasteur-Roux, de la Ligue contre le cancer, de la Fondation ARC, et de l’Agence Nationale de la Recherche dans le cadre du LabEx Immuno-Onco.
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