Les tumeurs
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La recherche sur les tumeurs cérébrales
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Les Principaux axes de recherche de l'équipe INSERM (U711) de Neuro-Oncologie Expérimentale
- Carte d’identité clinico-moléculaire des tumeurs gliales de l’adulte
- Etude des cellules souches neurales tumorales
- Rôle des modifications épigénétiques dans les gliomes
- Etude des syndromes neurologiques paranéoplasiques
Axe 1 : Carte d’Identité Clinico-Moléculaire des Tumeurs Gliales de l’Adulte
Les tumeurs gliales ou gliomes sont les tumeurs cérébrales primitives les plus fréquentes de l'adulte. Elles constituent un groupe tumoral très hétérogène tant sur le plan clinique, radiologique qu'histologique, posant des problèmes pour la prise en charge médicale des patients.
La classification neuropathologique de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), la plus utilisée en pratique clinique, distingue au sein des gliomes trois principaux sous-groupes : 1. les astrocytomes (grades I, II, III et IV ou glioblastome multiforme) ; 2. les oligodendrogliomes (grades II et III) ; et 3. les oligoastrocytomes (grades II et III). Cette classification purement morphologique est loin d'être satisfaisante et ne fait pas l'unanimité parmi les neuropathologistes. Elle repose principalement sur des critères morphologiques subjectifs et d'une reproductibilité médiocre. Dans certains cas, la fragilité des critères anatomopathologiques ne permet donc pas un diagnostic de certitude indiscutable, pourtant indispensable au traitement du patient.
Compte tenu des limites de cette classification, de nombreuses équipes se sont intéressées à la caractérisation des altérations génomiques observées au sein des tumeurs gliales. Les données moléculaires acquises jusqu’à ce jour laissent présager la possibilité d’une classification moléculaire robuste et pertinente des gliomes. En effet, plusieurs altérations génétiques sont retrouvées de manière récurrente dans les gliomes, ce qui permet de constituer des groupes tumoraux homogènes sur le plan génétique. Ainsi, la délétion combinée des chromosomes 1p et 19q est plus fréquemment observée au sein des tumeurs oligodendrogliales. En revanche, le gain du chromosome 7 est le plus souvent rencontré dans les astrocytomes. Ces données génomiques couplées aux résultats neuropathologiques ont donc un pouvoir diagnostic discriminant important en neuro-oncologie. Outre cet intérêt diagnostique et nosologique majeur, certaines données génétiques sont prédictives du pronostic et de l’évolution des tumeurs, et fournissent au clinicien des informations cruciales.
Cependant ces résultats furent jusqu’à présent obtenues par des techniques (étude des marqueurs microsatellites, hybridation fluorescente in situ, hybridation génomique comparative sur chromosomes métaphasiques) relativement lourdes à utiliser en routine et réservées de ce fait aux laboratoires de biologie moléculaire expérimentés. De plus, certaines de ces techniques ne permettent qu’une vision très focale du génome tumoral. Or, pour une discrimination fiable entre les différents types de gliomes, l’étude de l’ensemble du génome tumoral est nécessaire. En effet, une même altération génétique n’a pas la même valeur selon son environnement génétique local ou général.
L’hybridation génomique comparative sur puce à ADN (CGH-array) ou de SNP (single nucleotide polymorphism-array) permet de combler partiellement les limites des techniques précédemment évoquées. En effet, cette approche permet une étude à haute résolution de tout le génome d’une tumeur gliale. Il s’agit donc d’une véritable carte d’identité génétique de la tumeur. Une étude menée dans le laboratoire U509 (Dr Olivier Delattre, Institut Curie) en collaboration avec l’unité U711 a permis d’analyser le profil moléculaire génétique de plus de 112 tumeurs gliales avec une résolution de l’ordre de 1 mégabase. Les résultats obtenus montrent d’une part la faisabilité et la reproductibilité de la technique appliquée aux gliomes, et d’autre part l’intérêt diagnostique et pronostique de la classification moléculaire des gliomes. Cette stratégie a permis de mettre en évidence quatre principaux types de profils génomiques au sein des tumeurs gliales. Ces quatre types génétiques permettent de constituer des entités histomoléculaires homogènes. Le type A est caractérisé par une codélétion des chromosomes 1p et 19q et un phénotype oligodendroglial. Le type B est défini par une amplification de haut niveau du gène du récepteur à l’Epidermal Growth Factor et un phénotype principalement astrocytaire. Le type C est caractérisé par trois altérations : le gain du chromosome 7, la perte du chromosome 9p et/ou la perte du chromosome 10. Le type D regroupe, pour le moment, peu de tumeurs (˜5% des tumeurs analysées), difficiles à classer. Elles ne présentent aucune des altérations définissant les trois premiers types génomiques de gliomes.
A partir de ces résultats obtenus sur une série rétrospective de patients, la Ligue Nationale contre le Cancer, dans le cadre de son projet Carte d’Identité des Tumeurs, soutient un transfert « au lit du patient » de la technique de CGHa à l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière dans le service de neurologie/neuro-oncologie clinique. Désormais, pour chaque patient opéré sur le site de la Pitié-Salpêtrière, la prise en charge est guidée par le diagnostic clinique, radiologique, neuropathologique mais également génétique (obtenu par CGH-a). Ce dernier est obtenu dans un délai de quinze jours suivant le geste chirurgical et participe ainsi à la prise de décision médicale. Les deux premiers types de gliomes sont bien définis sur le plan génomique, en revanche les deux derniers reposent sur des critères plus complexes et/ou plus fragiles. Une analyse des séquences des gènes les plus fréquemment mutés dans les tumeurs et une étude du transcriptome des tumeurs gliales récemment complété, permettra notamment de préciser et de démembrer les types génomiques C et D pour lesquels les données génétiques semblent encore insuffisantes.
Le couplage de ces données associé à une étude des altérations épigénétiques (cf infra) permettra d’établir une véritable carte d’identité histomoléculaire des tumeurs gliales, recensant ses « points forts et ses point faibles » et permettant à terme d’adapter le traitement « sur mesure ».
Légende de la figure
Carte d’identité génomique de deux tumeurs gliales obtenues sur puce à ADN.
En abscisse est reporté le génome découpé en chromosomes, chaque point correspond à une des 3000 régions génomiques analysées sur la puce à ADN. En ordonnée figure, pour chacune des régions génétiques, le nombre de copie relatif dans la cellule tumorale par rapport à une cellule normale. Ainsi une valeur inférieure à 0,8 (vert), comprise entre 0,8 et 1,2 (bleu), supérieure à 1,2 (rouge) et supérieure à 3 (rouge), correspond à une région génétique perdue, normale, gagnée et amplifiée, respectivement.
Au sein des gliomes, trois exemples de profils génomiques (carte d’identité génomique) : a/ profil génomique de type A caractérisé par la perte combinée des chromosomes 1p et 19q b/ profil génomique de type A caractérisé l’amplification de l’EGFR c/ profil génomique de type C caractérisé par le gain du chromosome 7, la perte du chromosome 9p et la perte du chromosome 10.
Axe 2 : Etude des cellules souches neurales tumorales de glioblastomes, rôle de la voie de signalisation VEGFC/VEGFR
Ce projet est soutenu par l’Institut National du Cancer et l’Institut de France. Il est le fruit d’une collaboration entre l’équipe de neuro-oncologie expérimentale et les groupes d’ Hervé Chneiweiss (INSERM U114), d’ Ivan Bièche (UPRES EA 3618) et de Jean-Léon Thomas (INSERM U711).
Des cellules souches neurales tumorales (CSNT) ont été isolées à partir de glioblastomes. Ces CSNT ont été montrées plus tumorigènes que les cellules tumorales « non souches ». Les CSNT sont souvent considérées comme responsables de l’apparition et de l’entretien de la tumeur mais également de la résistance, partielle ou complète, aux traitements classiques (radiothérapie et chimiothérapie). Il a en effet été montré qu’au sein de la tumeur, les cellules souches sont plus résistantes à la radio- et à la chimiothérapie que les cellules non souches. En revanche, elles pourraient être particulièrement vulnérables à des agents ciblés, notamment des produits connus pour leurs propriétés antiangiogéniques. En effet, ces cellules souches établissent des relations très étroites (« une véritable coopération ») avec les vaisseaux sanguins, qui vont bien au-delà du simple apport d’oxygène et de nutriments et leur croissance semble étroitement dépendante de facteurs d’angiogénèse, et d’un contact cellulaire avec les capillaires sanguins.
Ainsi, notre équipe s’intéresse particulièrement à l’interaction entre les molécules proangiogéniques, plus particulièrement les voies de signalisation VEGF/VEGFR, et les CSNT. Nous évaluons également, en utilisant des xénogreffes et des modèles cellulaires in vitro, comment les CSNT peuvent se différencier en cellules endothéliales. S’il était démontré, ce phénomène pourrait expliquer en partie le caractère hautement tumorigène des CSNT et fournirait des perspectives de ciblages thérapeutiques. La combinaison de molécules antiangiogéniques sélectionnées à des chimiothérapies classiques pour lutter contre la chimio-radiorésistance intrinsèque des CSNT prendrait ainsi tout son sens.
Axe 3 : Rôle des modifications épigénétiques dans les gliomes
En dehors du gène MGMT, qui est le seul gène dont la méthylation du promoteur a été associée à une chimiosensibilité dans les tumeurs gliales, la méthylation d’autres gènes dans les gliomes a été peu étudiée.
Des résultats préliminaires suggèrent que les modifications épigénomiques (méthylation notamment) sont parfois plus fréquentes que les modifications génétiques dans certains types de gliomes. Afin d’évaluer l’impact de la méthylation dans le développement et la réponse aux traitements des gliomes, nous utiliserons deux approches globales. D’abord, des lignées cellulaires de gliomes seront traitées avec du 5-Aza-2’-deoxycytidine, un agent déméthylant de l’ADN. Le profil d’expression génique des lignées cellulaires sera étudié par puces transcriptomiques. Les gènes, dont le niveau d’expression est modifié, seront analysés pour déterminer le contenu de leur promoteur en îlots CpG puis séquencés pour confirmer la présence de cytosines méthylées.
Les gènes candidats seront testés. Dans le cadre d’une approche complémentaire, nous utiliserons des puces épigénomiques (« méthylome ») pour identifier les profils de méthylation des tumeurs gliales. L’analyse de ces profils de méthylation permettra d’une part de mieux comprendre la modulation de l’expression, non liée à des altérations génétiques, de certains gènes et d’autre part de préciser les mécanismes de dérégulation des voies de signalisation impliquées dans les processus de gliomagénèse. De plus, ces résultats nous permettront de mieux prédire la sensibilité aux thérapeutiques.
Axe 4 : Etude des syndromes neurologiques paranéoplasiques
Les syndromes neurologiques paranéoplasiques sont des complications neurologiques graves associées à la présence d'un cancer et qui ne relèvent pas d'un envahissement métastatique (c'est-à-dire d'une invasion par la tumeur). Certains d'entre eux ont probablement une origine auto-immune en raison de la présence d'anticorps dirigés contre des antigènes communs à la tumeur et aux neurones.
Légende : Marquage Hu positif d'un neurone
En d'autres termes, en luttant contre sa propre tumeur, le patient attaque son système nerveux comme si son organisme "confondait" son système nerveux avec la tumeur.
Nous recevons les sérums des patients suspects de syndrome neurologique paranéoplasique venant de tout le pays afin de détecter ces anticorps. Un très grand avantage de la découverte de ces anticorps est en effet de pouvoir affirmer la présence d'une tumeur à un stade où elle est souvent inconnue et de très petite taille, ce qui permet un traitement précoce. Nous essayons de collecter le plus minutieusement possible les informations cliniques, des échantillons de sang et si possible la tumeur de tous les patients chez qui nous découvrons des anticorps antineuronaux. Dans un deuxième temps, nous essayons d'établir des corrélations entre les manifestations de la maladie et les anticorps détectés dans le sang et le liquide céphalo-rachidien des malades (cela s 'appelle des "corrélations immunocliniques"), car ces maladies restent encore très mal connues. Actuellement, dans le cadre de collaborations internationales, nous étudions particulièrement les syndromes paranéoplasiques associés aux cancers gynécologiques après nous être concentrés sur les tumeurs du poumon. Nous analysons également la réponse aux traitements. Ainsi, nous avons pu récemment montrer que la mise en rémission complète de la tumeur était le meilleur garant d'une amélioration neurologique alors que les traitements immunosuppresseurs sont sans effet. Nous nous attachons aussi à mettre en évidence le mécanisme de ces syndromes (en analysant l'immunité des patients).
Composition de l’équipe par ordre alphabétique
Médecins et chercheurs par ordre alphabétique :
- Jean-Yves Delattre, PU-PH ;
- Khê Hoang-Xuan, PU-PH ;
- Karima Mohktari, PH ;
- Audrey Rousseau, AHU ;
- Marc Sanson, MCU-PH ;
- Joëlle Thillet, DR INSERM;
Ingénieurs et techniciens par ordre alphabétique :
- Blandine Boisselier, Technicienne
- Catherine Carpentier, Technicienne
- Emmanuelle Criniere, Ingénieur
- Yannick Marie, Ingénieur
- Sophie Paris, Technicienne
Etudiants par ordre alphabétique :
- Soufiane El Hallani, Doctorat
- Sibille Everhard, Doctorat
- Ahmed Idbaih, Post-doctorat (actuellement à Boston, USA)
- Sandra-Nadia Ngwabyt, Doctorat
- Xiaowei Wang, Doctorat
Financements
Les travaux de recherche menés au laboratoire bénéficient du soutien et du financement par ordre alphabétique:
- De L’Association pour la Recherche sur le Cancer
- De l’Association pour la Recherche sur les Tumeurs Cérébrales
- De l’Association Oligocyte
- De la Fédération pour la Recherche sur le cerveau
- De L’Institut National du Cancer (INCa )- Cancéropôle Ile-de-France
- De l’Institut de France
- De la Fondation de France
- De La Ligue Nationale Contre le Cancer
- Du Programme Hospitalier de Recherche Clinique
Mise à jour le 19 avril 2010.