Diversité de cellules au sein d’une même tumeur. Visualisation au microscope (avec une coloration à l’hématoxyline et à l’éosine) pour des hépatoblastomes, inclus dans l’étude.©Dr Guillaume Morcrette

Grâce à une importante analyse génomique des cancers du foie de l’enfant, l’équipe du Professeure Jessica Zucman-Rossi au Centre de Recherche des Cordeliers (Université de Paris, Inserm, Sorbonne Université), et ses collaborateurs du réseau Hepatobio, ont identifié de nouveaux mécanismes de résistance à la chimiothérapie.

Les résultats, publiés en avril 2021 dans le journal Cancer Discovery, permettent non seulement une meilleure compréhension des mécanismes d’initiation et de progression des tumeurs du foie de l’enfant, mais surtout d’envisager de nouvelles options thérapeutiques pour les malades résistants à la chimiothérapie.

Les cancers du foie, qui représentent environ 1% de l’ensemble des tumeurs de l’enfant, constituent un groupe rare et hétérogène dont les caractéristiques moléculaires et cliniques ne sont pas encore bien comprises. L’hépatoblastome est le type de tumeur maligne hépatique le plus fréquent chez l’enfant, avec une incidence d’un cas pour un million d’enfants de moins de 15 ans, soit 10 à 15 nouveaux cas par an en France, survenant principalement avant l’âge de 2 ans.

L’hépatoblastome est généralement une tumeur de bon pronostic, avec une guérison d’environ 80% des enfants 5 ans après le diagnostic grâce aux traitements qui reposent sur une combinaison chimiothérapie/chirurgie. Cependant, des résistances à la chimiothérapie surviennent chez environ un enfant sur 5, et les alternatives thérapeutiques sont alors limitées. Il est donc essentiel d’approfondir nos connaissances des mécanismes d’initiation et de progression de ces tumeurs pour améliorer la prise en charge des patients en termes de diagnostic, de pronostic et de thérapie.

L’équipe du Professeure Zucman-Rossi, pionnière dans ce domaine, a effectué une analyse dite « multi-omique intégrée » de près de 130 tumeurs hépatocellulaires pédiatriques. Cette analyse, qui repose sur plusieurs approches, a permis aux chercheurs de caractériser de nouvelles mutations à l’origine du développement des hépatoblastomes, et de comprendre l’origine de la résistance de certaines tumeurs à la chimiothérapie.

Dans leur première approche, l’analyse génomique, les chercheurs ont, pour chaque patient, réalisé le séquençage de l’ensemble du génome des cellules cancéreuses et l’ont comparé aux séquences d’ADN des cellules contenues dans la partie non tumorale du foie. Ceci a permis d’identifier les mutations génétiques responsables du développement des tumeurs.

Cette analyse génomique a révélé des altérations fréquentes d’une région du chromosome 11 (le locus 11p15) responsable de la surexpression de l’oncogène IGF2 et qui est associée au développement des tumeurs. Cette altération du chromosome 11 a également été retrouvée dans des petits groupes de cellules (îlots cellulaires) dispersés dans la partie non-tumorale du foie, et ce chez 10% des patients atteints d’hépatoblastomes. Ce résultat suggère que ces îlots cellulaires constitueraient des zones pré-tumorales et seraient un terrain favorable au développement d’un hépatoblastome.

Parallèlement, les chercheurs ont montré que, dans quasiment tous les cas, la transformation maligne en cancer était liée à l’activation de l’oncogène ß-caténine associée à des mutations rares d’autres gènes (NFE2L2, TERT, GPC3, RPS6KA3 ou CREBBP).

La deuxième approche, l’analyse transcriptomique, repose sur l’analyse de l’expression des gènes grâce aux ARN messagers qu’ils produisent. Cette analyse a permis aux chercheurs de mettre en évidence l’extraordinaire plasticité des cellules tumorales dans les hépatoblastomes. Plasticité qui n’est pas sans conséquence pour l’évolution des hépatoblastomes.

En effet, alors que la plupart des cellules cancéreuses d’une tumeur présentent les mêmes mutations génétiques, les chercheurs ont montré qu’il peut exister quatre sous-populations cellulaires au sein d’une même tumeur. Elles se caractérisent par les différents types de gènes qu’elles expriment (stade de différentiation), leur niveau de prolifération et d’infiltration par des cellules immunitaires. L’une de ces populations contient des cellules bloquées à un stade précoce de leur développement, appelées « cellules de type progéniteur ». Les chercheurs ont montré que cette population de cellules accumule des mutations génétiques lors de l’exposition au cisplatine, molécule faisant partie de la chimiothérapie, et que cette accumulation de mutations est associée à la résistance à la chimiothérapie et donc aux rechutes après chimiothérapie. La présence de ce type de cellules au sein de la tumeur primaire (tumeur initiale) est donc un marqueur de moins bon pronostic et de résistance aux traitements classiques.

En cherchant à cibler spécifiquement ces cellules de type ‘progéniteur’, l’équipe a pu identifier de nouveaux traitements candidats permettant de surmonter la résistance au cisplatine dans des expériences in vitro et chez la souris, qui restent à confirmer chez les patients.

Grâce à la caractérisation précise de la diversité moléculaire et génomique des tumeurs du foie pédiatriques, cette étude permet non seulement de mieux comprendre l’origine du développement des cancers, les phénomènes de plasticité cellulaire à l’origine des cas de résistance mais également d’explorer de nouvelles pistes thérapeutiques afin de proposer un traitement aux enfants qui ne répondent pas à la chimiothérapie.

Ce travail a été soutenu financièrement par : la SFCE, l’association Etoile de Martin, la Fédération Enfants et Santé (FES), l’association Hubert Gouin « Enfance et Cancer », l’Inca, la Ligue Nationale contre le Cancer (Equipe Labellisée), le Coup d’Elan de la Fondation Bettencourt-Schueller, la Fondation d’Entreprise Bristol-Myers Squibb, le SIRIC CARPEM, la FRM prix Rosen, la Ligue Contre le Cancer Comité de Paris (prix René et André Duquesne) et la Fondation Mérieux.

Image capturée in vivo suite à l’injection de l’anticorps anti-CD20 représentant les cellules cancéreuses (en magenta) et les macrophages (en vert) s’attaquant aux cellules tumorales. © Institut Pasteur – Unité des Dynamiques des réponses immunes © Institut Pasteur – Unité des Dynamiques des réponses immunes

Les anticorps monoclonaux font partie de l’arsenal thérapeutique pour détruire les cellules cancéreuses. Certains font appel au système immunitaire pour agir : ils font donc partie des « immunothérapies ». Mais comment ces anticorps fonctionnent-ils au sein de la tumeur ? Et comment peut-on espérer améliorer leur efficacité ? En utilisant des approches d’imageries innovantes in vivo, les chercheurs de l’Institut Pasteur et de l’Inserm ont visionné, en direct et au cœur de la tumeur, le fonctionnement des anticorps anti-CD20, utilisés pour traiter les lymphomes B. Ces résultats seront publiés dans la revue Science Advances, le 19 février 2021.

Les anticorps anti-CD20 ont été développés dans le but de cibler et d’éliminer les lymphomes B, un type de cancer du sang. Ce traitement, souvent en combinaison avec la chimiothérapie, a largement fait ses preuves pour améliorer le pronostique des patients atteints de ces cancers. Néanmoins, tous les patients ne répondent pas avec la même efficacité à ces traitements. Il est donc essentiel d’identifier et de contourner les faiblesses de ces thérapies. 

Les chercheurs de l’unité des Dynamiques des réponses immunes (Institut Pasteur / Inserm), dirigée par Philippe Bousso, ont entrepris de capturer l’effet du traitement dans les secondes suivant l’injection  des anticorps. Ils ont pour cela développé, chez un modèle murin, un système original où la mort des cellules tumorales se traduit par un changement de couleur. Avec cette stratégie, ils ont pu tout d’abord montrer que les macrophages, en ingérant les cellules tumorales recouvertes d’anticorps, étaient indispensables pour l’efficacité de cette thérapie.

« Ce qui nous a étonnés, c’est d’observer que cette phase d’élimination qui débute immédiatement après l’injection de l’anticorps, perdait en efficacité après quelques heures seulement », déclare Capucine Grandjean, auteure principale de cette étude. De plus, les chercheurs ont montré que la quantité de macrophages présente dans la tumeur était sans doute insuffisante pour détruire la totalité des cellules cancéreuses.

Ainsi en mettant en lumière certaines des défaillances de ces anticorps, les chercheurs ouvrent de nouvelles pistes thérapeutiques. En particulier, augmenter la présence et l’activité des macrophages au sein de la tumeur constitue une stratégie prometteuse pour booster l’efficacité de ces anticorps thérapeutiques.

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L’absence de la molécule CD226 est un frein qui empêche les lymphocytes tueurs de fonctionner normalement, et est associée à un mauvais pronostic dans diverses pathologies malignes telles que les mélanomes, les cancers du sein, du poumon ou du foie. Radiographie du cancer du poumon ©Inserm/U335

Une équipe internationale [1], dirigée par le Dr Ludovic Martinet (chercheur Inserm) et le Pr Hervé Avet-Loiseau du Centre de recherches en cancérologie de Toulouse (CRCT / Inserm, Université Toulouse III – Paul Sabatier, CNRS), vient de publier dans la revue Immunity une étude qui ouvre des perspectives pour améliorer l’efficacité de l’immunothérapie. L’absence d’une molécule chez certains patients atteints de cancer, le CD226, serait l’une des clés de compréhension de la résistance à l’immunothérapie.

Immunothérapie et résistance thérapeutique

Même si la plupart des cancers sont difficilement guérissables lorsqu’ils sont diagnostiqués à un stade avancé, une nouvelle stratégie thérapeutique semble pouvoir inverser la tendance ces dernières années : l’immunothérapie. Au lieu de s’attaquer directement aux cellules tumorales, cette approche vise à stimuler les « défenses » des patients, leur système immunitaire, afin de lutter contre les cellules tumorales.

L’immunothérapie a pour but de « réveiller » le système immunitaire des malades pour qu’il élimine les cellules cancéreuses. Les lymphocytes tueurs représentent les acteurs du système immunitaire les plus prometteurs contre le cancer.

Selon l’Institut national du cancer (INCa), on estime à 382 000 le nombre de nouveaux cas de cancer par an en France métropolitaine. Avec 150 000 décès par an, le cancer représente la première cause de mortalité prématurée en France. 

Ces dernières années, les chercheurs ont pu mettre en évidence que de nombreuses molécules augmentent ou freinent les capacités anti-cancéreuses des lymphocytes tueurs. Plusieurs traitements qui augmentent la destruction des cellules cancéreuses par le système immunitaire ont ainsi été générés dont certains ont déjà prouvé une efficacité importante dans le traitement des cancers.

Cette approche se fonde notamment sur l’utilisation d’anticorps monoclonaux appelés immunomodulateurs car ils lèvent les mécanismes d’inhibition du système immunitaire induits par la tumeur. Ces mécanismes sont communs à divers cancers et ces traitements récents ont des indications dans déjà sept types de cancers : poumon, rein, vessie, tête et cou, mélanome, maladie de Hodgkin et maladie de Merkel. Ils sont actuellement évalués dans de nombreux autres cancers. Injectés par voie sanguine, ces médicaments ont une action systémique sur les tumeurs primaires et les métastases.

L’analyse de 19 études internationales menées sur 11 640 patients atteints par différents types de cancers montre que 25 % de ceux traités par immunothérapie ont présenté une «réponse durable», contre seulement 11 % chez ceux qui ont reçu une autre famille de traitements (chimiothérapie ou thérapie ciblée).

Le CD226, une molécule indispensable

Grâce à des approches complémentaires, impliquant des échantillons de 177 patients atteints de divers cancers (poumon, sein, ovaire et myélome) et des modèles expérimentaux de tumeurs, l’équipe de recherche du Dr Ludovic Martinet et du Pr Hervé Avet-Loiseau a récemment identifié une molécule indispensable pour les fonctions des lymphocytes tueurs: le CD226. Elle permet aux lymphocytes tueurs de reconnaitre les cellules cancéreuses, une étape nécessaire à la destruction de ces dernières.

Les travaux de cette équipe de recherche ont également mis en évidence que la molécule CD226 était fréquemment absente à la surface des lymphocytes tueurs des patients atteints de cancer.

En collaboration avec des chercheurs australiens (équipe du Pr Smyth, QIMR Berghofer) l’équipe toulousaine a pu observer que l’expression de la molécule CD226 était nécessaire pour permettre aux immunothérapies de réactiver les lymphocytes tueurs et le niveau d’expression de la molécule CD226 semble être un indicateur de réponse à ce type de traitement dans le mélanome métastatique. Ces observations paraissent donc démontrer que l’absence de CD226 représente un mécanisme clé de résistance des tumeurs au système immunitaire. Cette molécule conditionne la réponse aux immunothérapies actuelles.

Une collaboration inter-institutions et internationale

Cette étude est le fruit de la collaboration entre les membres du CRCT et les cliniciens de l’IUCT-Oncopole mais aussi d’échanges avec le Centre de physiopathologie de Toulouse Purpan (Inserm, Université Toulouse III – Paul Sabatier, CNRS), des chercheurs australiens (QIMR berghofer, Brisbane) et belges (Bruxelles).

À terme, ces découvertes pourraient conduire à la mise au point de nouveaux traitements afin de rendre plus performante l’action des immunothérapies actuelles et de guérir un plus grand nombre de patients atteints de cancer. Cela ouvre également des perspectives d’autres types de pathologies telles que les maladies virales dont on sait que les lymphocytes tueurs sont les principaux effecteurs.

[1]Le Centre de physiopathologie de Toulouse Purpan (CPTP – CNRS/Université Toulouse-III – Paul-Sabatier/INSERM) et le Centre international de recherche en infectiologie (CIRI – INSERM/CNRS/ENS Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1), Centre méditerranéen de médecine moléculaire (C3M – INSERM/Université Nice Sophia Antipolis, CHU de Nice et l’Institut universitaire du Cancer (IUCT) ont également participé à ces travaux.

Hormones et cancer. Lignée cancéreuse MCF7 (lignée de cellules tumorales mammaires) et immunohistochimie de la cathepsine D hyperexprimée © Inserm/Rochefort, Henri

Publiée dans le Journal of Clinical Oncology, une analyse de la cohorte CANTO, réalisée par des médecins-chercheurs de Gustave Roussy, de l’Inserm et de l’université Paris-Saclay, démontre pour la première fois à l’aide d’une mesure biologique que les jeunes femmes qui ne suivent pas leur traitement d’hormonothérapie (tamoxifène) pour le cancer du sein rechutent davantage. Le risque de rechute locale et à distance (apparition de métastases) est multiplié par 2,31 et intervient très précocement à seulement trois ans de la fin des traitements curatifs du cancer (chirurgie, chimiothérapie, radiothérapie). L’étude identifie aussi les femmes les plus à risque de ne pas adhérer au traitement hormonal : elles ont plus d’effets indésirables ressentis du médicament (fatigue, douleurs musculaires et articulaires), ont moins souvent reçu une chimiothérapie pour leur cancer, vivent plus fréquemment seules ou souffrent d’autres problèmes de santé.

Pour diminuer le risque de rechute du cancer, l’hormonothérapie est prescrite pour une durée de cinq à dix ans après la prise en charge d’un cancer du sein localisé lorsqu’il est « hormonosensible » (présence de récepteurs aux hormones sur les cellules cancéreuses). « C’est le cas de 80 % des cancers du sein », indique le Dr Barbara Pistilli, oncologue à Gustave Roussy, « le traitement d’hormonothérapie, qui peut provoquer des effets secondaires variables en particulier des symptômes de ménopause, n’est malheureusement pas toujours suivi par les femmes, alors que ceci les pénalise. Cela peut en effet provoquer une augmentation du risque de rechute et de décès », déplore-t-elle.

Cette analyse de la cohorte nationale CANTO s’est concentrée sur 1 177 femmes non ménopausées traitées pour un cancer du sein localisé, et qui avaient accepté de prendre un traitement d’hormonothérapie (tamoxifène) – indiqué dans leur situation.

Cette étude est la première à combiner les réponses à un questionnaire déclaratif sur la prise de traitement avec un dosage biologique sanguin du médicament, réalisé à plusieurs reprises tout au long de l’hormonothérapie. Elle établit une association significative entre la non-prise du médicament et le risque de rechute.

« Les résultats du dosage sanguin du Tamoxifène après un an de traitement ont montré qu’une femme sur six (16 %) ne suit pas la prescription médicale après seulement un an de traitement, ce qui est élevé par rapport à ce qui avait été décrit  auparavant», rappelle le Dr Pistilli qui a présenté ces premiers résultats de l’étude au congrès de l’ESMO en septembre 2018. Elle ajoute que la moitié d’entre elles ne l’avaient pas mentionné dans le questionnaire de suivi où la question était posée. « Nous observons une importante dissociation entre ce que ces femmes osent nous dire et la réalité. Il faut que nous puissions comprendre pourquoi, afin de leur proposer une aide mieux adaptée et une approche plus personnalisée. Il est important de changer la manière dont on prend en charge ces patientes pour améliorer leur adhésion au traitement » appuie le Dr Inès Vaz-Luis, oncologue à Gustave Roussy qui a dirigé l’étude au sein de l’unité 981 « Biomarqueurs et nouvelles cibles thérapeutiques en oncologie » (Inserm/Gustave Roussy/Université Paris-Saclay).

Les résultats publiés aujourd’hui démontrent de plus un lien direct et rapide entre perte de chance et non-adhésion à l’hormonothérapie. À trois ans, le risque de rechute de la maladie, localement et à distance (métastases), augmente de 131 %. « Il est multiplié par 2,31 lorsque les femmes ne prennent pas leur hormonothérapie la première année, ce qui est considérable », souligne Barbara Pistilli, « à trois ans, 95 % des femmes qui ont suivi le traitement n’ont pas rechuté, alors que c’est seulement 89,5 % de celles qui ont moins bien adhéré ». « Selon les nouvelles mesures que nous sommes en train de réaliser, l’écart semble se creuser encore davantage tant sur le risque de rechute que sur la mortalité après cinq à dix ans de traitement d’hormonothérapie non suivi », complète Inès Vaz-Luis.

L’étude a également analysé les facteurs associés à une moins bonne adhésion au traitement.

Les principaux facteurs associés retrouvés sont l’apparition d’effets indésirables relatifs aux traitements telles que la fatigue ou des douleurs musculaires et articulaires, la présence d’autres maladies, le fait de ne pas avoir reçu de chimiothérapie lors du traitement du cancer et le fait de ne pas vivre en couple.

Il n’a pas été observé de lien direct avec les types de traitements locaux (chirurgie et radiothérapie), la gravité du cancer (son stade), l’indice de masse corporelle, les autres effets secondaires des traitements (autre que la fatigue et les douleurs musculaires et articulaires), l’anxiété ou la dépression. « L’interprétation de ces résultats est plus complexe qu’il n’y paraît. Le fait d’avoir été traitée par chimiothérapie provoque de la fatigue et celle-ci semble être un frein à la prise régulière du traitement hormonal. Paradoxalement, ne pas avoir reçu de chimiothérapie – indiquée pour diminuer le risque de récidive – semble aussi diminuer l’adhésion au traitement », analyse le Dr Pistilli.

« Maintenant que nous cernons mieux les facteurs qui poussent les femmes à ne pas suivre leur traitement, nous devons développer des solutions et outils adaptés pour les aider à le poursuivre afin de leur offrir une meilleure qualité de vie dans l’après-cancer, tout en les préservant le plus possible d’une rechute », conclut le Dr Vaz-Luis.

12 000 femmes atteintes d’un cancer du sein localisé prises en charge dans 26 centres français, ont accepté de participer à la grande cohorte nationale prospective CANTO (pour CANcer TOxicities), promue par Unicancer, qui réunit l’ensemble des Centres de lutte contre le cancer (CLCC). CANTO est dirigée par le Pr Fabrice André, directeur de la recherche de Gustave Roussy, Professeur à l’Université Paris-Saclay, et directeur de l’unité 981 « Biomarqueurs et nouvelles cibles thérapeutiques en oncologie » (Inserm/Gustave-Roussy/Université Paris-Saclay). Elle a pour objectif de décrire les toxicités associées aux traitements, d’identifier les populations susceptibles de les développer et d’adapter les parcours thérapeutiques en conséquence pour garantir une meilleure qualité de vie dans l’après-cancer. La cohorte CANTO bénéficie du soutien de la Ligue contre le cancer.

Cellules âgées sénescentes. © Inserm/Lemaitre, Jean Marc/U661

Éliminer les cellules sénescentes qui s’accumulent dans l’organisme est une stratégie thérapeutique considérée comme très prometteuse pour lutter contre le vieillissement. Les travaux d’une équipe menée par Dmitry Bulavin, chercheur Inserm à l’Institut de recherche sur le cancer et le vieillissement (Inserm/CNRS/Université Côte d’Azur), viennent remettre en cause cette approche. Les chercheurs y montrent, sur la souris, qu’au niveau du foie les premières cellules sénescentes apparaissent parmi une population de cellules hépatiques qui jouent un rôle majeur dans la détoxification de l’organisme. En étudiant les effets de l’élimination de ces cellules hépatiques sénescentes, les chercheurs ont observé que celle-ci aggravait la détérioration des fonctions hépatiques davantage encore que le vieillissement. Leurs résultats publiés dans le journal Cell Metabolism apportent ainsi de nouvelles pistes pour assurer une espérance de vie plus longue en bonne santé.

Le vieillissement est associé à la détérioration de nombreuses fonctions de l’organisme et à l’apparition de pathologies liées à l’âge. La vue, l’ouïe, la fonction musculaire, cardiaque ou rénale déclinent et le risque de cancer, de maladie cardiovasculaire ou encore de démence progresse régulièrement.

L’accumulation dans les tissus de cellules « sénescentes » a par ailleurs été observée. Il s’agit de cellules incapables de se diviser, ayant perdu leur fonction, mais pouvant induire une inflammation et la production de résidus oxydés toxiques pour l’organisme. L’élimination de ces cellules sénescentes de l’organisme pour réduire l’inflammation et restaurer le fonctionnement des tissus et organes est considérée comme une stratégie thérapeutique intéressante. Des médicaments dont le fonctionnement repose sur l’élimination des facteurs de survie des cellules sénescentes (conduisant ainsi à leur mort) sont même en développement.

Les cellules sénescentes au niveau du foie apparaissent en vert sur l’image. ©Dmitry Bulavin

Néanmoins, avant de poursuivre le développement de ces stratégies thérapeutiques, Dmitry Bulavin, chercheur Inserm à l’Institut de recherche sur le cancer et le vieillissement (IRCAN, Inserm/CNRS/Université Côte d’Azur) et son équipe estiment qu’il est d’abord nécessaire de mieux comprendre l’émergence de ces cellules, leurs conséquences sur l’organisme et d’étudier si leur élimination n’aurait pas des effets néfastes inattendus.

Pour cela, les chercheurs ont développé des modèles de souris génétiquement modifiées qui permettent de suivre in vivo l’apparition et la localisation des cellules sénescentes au cours du temps, en surveillant l’expression du gène p16, un marqueur de sénescence commun à tous les types cellulaires.

Une fibrose à la place de la sénescence

Les chercheurs ont observé que les premières cellules sénescentes apparaissaient principalement et en grande quantité au niveau du foie et plus particulièrement au sein des cellules endothéliales sinusoïdales hépatiques situées à la surface de l’organe. Ces cellules jouent un rôle majeur dans la détoxification de l’organisme, permettant le passage de « déchets » moléculaires du sang vers le foie où ils sont dégradés puis éliminés. « Au départ, la sénescence n’entraîne pas de conséquence sur l’activité de filtrage qui continue à fonctionner correctement. Mais avec le temps, cette fonction diminue et des résidus toxiques induisant du stress oxydatif commencent à s’accumuler dans l’organisme. Ce mécanisme qui survient précocement pourrait être un déclencheur du vieillissement et de l’apparition des maladies liées à l’âge. Nous nous sommes donc focalisés sur ce tissu pour étudier l’impact de l’élimination spontanée des cellules sénescentes dans notre modèle animal », explique Dmitry Bulavin.

L’équipe de recherche a observé que les souris dont les cellules hépatiques sénescentes étaient éliminées se portaient globalement moins bien que les autres.