UPThèses

La cancérologie est une spécialité en constante évolution avec le développement de la médecine personnalisée, ce qui nécessite de définir des biomarqueurs pronostiques et/ou prédictifs fiables et reproductibles de réponse à un traitement donné. Actuellement la recherche d’anomalies moléculaires se fait quasi exclusivement au niveau tumoral, or il est maintenant connu que les tumeurs relarguent de l’ADN circulant tumoral (ADNct), « dilué » dans l’ADN total (ADN cell free (ADNcf)). Aujourd’hui seules quelques indications d’analyses sur ADNct sont validées et remboursées en raison de conditions pré-analytiques et de techniques d’analyses très hétérogènes. Dans le cadre de ma Thèse de Sciences j’ai évalué l’ADNct comme biomarqueur prédictif dans les adénocarcinomes pancréatiques (AP) et pour le diagnostic et le suivi de l’instabilité microsatellitaire (MSI) dans les cancers colorectaux (CCR). Mon premier travail porte sur l’étude de l’ADNct et de l’ADNcf comme marqueur prédictif de réponse à la chimiothérapie (CT) de 1ère ligne chez les patients atteints d’un adénocarcinome pancréatique (AP) non résécable (étude KRASCIPANC). Pour ce cancer de mauvais pronostic, il est urgent de trouver un biomarqueur prédictif de réponse à la CT. Dans ce travail incluant 69 patients j’ai définis un score combiné associant ADNcf initial et ADNct muté KRAS à J28, hautement prédictif de réponse au traitement. Ce score combiné nécessite d’être validé sur une cohorte plus large pour ensuite développer une étude prospective de phase II avec changement précoce de CT guidé par l’ADNct. Dans la deuxième partie de ma Thèse je me suis intéressée aux cancers colorectaux avec une instabilité microsatellitaire (CCR MSI) dont la prise en charge thérapeutique est en pleine révolution avec l’efficacité majeure de l’immunothérapie (IO) dont la prescription est sous-tendue par la détermination du phénotype MSI. La réalisation de cette analyse par la technique de séquençage haut débit (Next Generation Sequencing, NGS) est importante afin de pouvoir la réaliser dans une approche « tout en un » en concomitance avec la recherche de mutation des gènes d’intérêt. Nous avons sélectionné puis testé en NGS un octaplex de microsatellites (CaBio) avec le pipeline bio-informatique MSI Detection (MSID) sur 391 tumeurs en se comparant aux 2 techniques de référence. Nous avons ainsi mis en place un test de phénotypage de MSI en NGS, l’octaplex CaBio-MSID, qui a une sensibilité de 98,4% et une spécificité de 98,4% pour les CCR. Enfin le troisième travail présenté est encore en cours et utilise l’octaplex CaBio-MSID et l’analyse en ddPCR des microsatellites du Pentaplex sur ADNct dans une population prise en charge pour un CCR MSI. Les résultats préliminaires portant sur 80 prélèvements de 31 patients ont permis de retrouver une sensibilité et une spécificité de la ddPCR-MSI respectivement de 100% et 81,8%, ces valeurs étaient de 90,9% et 100% pour la technique CaBio-MSID. La quantité d’instabilité reflétée par la fréquence allélique de MONO-27 instable semble corrélée à la réponse tumorale avec 79,2% d’ADNct-MSI détecté en ddPCR dans le groupe de patients en progression tumorale contre 50% avec la technique octaplex CaBio-MSID. Ces résultats sont à interpréter avec précautions en raison de leur caractère préliminaire, de la population faible et de plusieurs biais techniques. Ces travaux confirment l’intérêt clinique de l’ADNct dans les cancers digestifs pour déterminer en amont des évaluations radiologiques standards la réponse au traitement. Malgré les progrès des techniques de biologie moléculaire, la principale limite des travaux sur l’ADNct reste la sensibilité de détection qui mérite d’être améliorée avec également la nécessité de standardiser les techniques d’analyses sur de larges séries. Plus important encore il faut démontrer l’impact clinique de l’ADNct dans des essais prospectifs randomisés d’adaptation thérapeutique en fonction de la cinétique de l’ADNct.

L’expression de facteurs de transcription (FT), aux rôles clés dans l’embryogénèse, semble être une caractéristique importante des gliomes et particulièrement des glioblastomes (GBM). Le FT MEOX2 n’a jamais été étudié dans les gliomes/glioblastomes et encore moins dans les cellules souches de glioblastomes (CSG) bien que ces dernières soient au cœur du caractère récidivant des gliomes. Les objectifs de mon travail de thèse étaient d’explorer les bases de données publiques pour trouver un ou plusieurs FT clés impliqués dans la survie des patients porteurs d’un gliome, pour ensuite confirmer l’impact diagnostique et pronostique du FT trouvé, MEOX2, à partir d’une cohorte locale. Le rôle de ce FT a ensuite été étudié dans les cellules souches de GBM. Parmi les gènes différentiellement exprimés entre les gliomes de grade II ou III mutés IDH1/2 et codélétés 1p/19q, ou mutés IDH1/2 non-codélétés, ou IDH1/2 sauvages, et les GBM IDH sauvages, MEOX2 était un FT négativement corrélé à la survie globale et à la survie sans progression. L’étude des bases de données publiques, et d’une cohorte interne de 112 gliomes a permis de montrer que MEOX2 était enrichi dans les gliomes les plus agressifs (GBM et gliomes de grade II ou III IDH sauvage) et était associé au statut IDH sauvage, indépendamment du statut de codélétion 1p19q. Son expression serait sous la dépendance de son nombre de copie chromosomique et de l’état de méthylation de son promoteur. L’analyse des courbes de survie a montré que la forte expression de MEOX2 était associée à un mauvais pronostic pour les patients. Concernant son rôle biologique, l’expression de MEOX2 était nucléaire et hétérogène entre les CSG. MEOX2 avait un effet anti-prolifératif via la voie des MAPK et sa perte d’expression corrélait avec la différenciation des CSG et l’acquisition de caractéristiques du lignage neuronal. L’inhibition de MEOX2 régulait un réseau de gènes restreint comprenant la cadhérine CDH10. Plus particulièrement, l’inhibition de MEOX2 corrélait avec une augmentation d’un acteur de la voie des cadhérines, CDH10, et avec une diminution de plusieurs acteurs de la voie des intégrines. MEOX2 est encore un acteur très peu connu et étudié dans la carcinogénèse et notre travail apporte une contribution à la compréhension de son rôle dans les gliomes et dans les CSG.

Les gliomes malins sont les tumeurs les plus fréquentes du système nerveux central. Les glioblastomes représentant plus de 50% des gliomes, constituent la forme la plus agressive et sont particulièrement résistants à la radiochimiothérapie. Au sein de ces tumeurs réside une sous-population de cellules souches tumorales (CSG) qui pourrait être responsable de leurs initiation, progression et résistance aux traitements. Ces processus sont gouvernés par des voies de signalisation, pour la plupart activées de manière constitutive et dont l’étude est nécessaire afin de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans la gliomagenèse. L’objectif de ces travaux de thèse consistait en l’exploration des voies de signalisation STAT3 et Hippo dans les gliomes dans le but d’identifier de nouveaux marqueurs pronostiques et de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles. La première partie de ces travaux a montré que la phosphorylation S727 de STAT3 jouait un rôle important dans la radioresistance des CSG et que son inhibition pharmacologique induisait leur radiosensibilisation. Dans un second temps, ces travaux ont montré que deux effecteurs de la signalisation Hippo, YAP1 et TEAD3, sont associés à un mauvais pronostic et qu’ils seraient impliqués dans la prolifération cellulaire et le phénotype des CSG notamment par inhibition de la signature proneurale. Ainsi, ces travaux visent à proposer de nouvelles pistes thérapeutiques, d’une part l’inhibition de la pS727-STAT3 afin de potentialiser les effets de la radiothérapie et d’autre part, les effecteurs de la signalisation Hippo comme biomarqueurs pronostiques et potentielles cibles thérapeutiques.

Les glioblastomes (GBMs) sont des tumeurs cérébrales au pronostic défavorable. La résistance aux thérapies actuelles et la rechute des GBMs pourraient être due à l'existence de cellules aux propriétés souches. L'objectif de ma thèse a été la caractérisation des cellules souches de GBMs (CSGs) isolées à partir de tumeurs. L'analyse du profil souche et de pluripotence des CSGs a montré qu'elles sont maintenues dans un état souche par SOX2 et que COL1A1 et IFITM1 peuvent être des cibles thérapeutiques potentielles. L'étude de la radiosensibilité des CSGs à travers l'analyse des courbes de clonogénicité a mis en évidence deux groupes dont un «atypique» pouvant être composé de sous-populations de cellules aux radiosensibilités différentes qu'il conviendra de caractériser. L'étude de la réparation a mis en évidence deux autres groupes dont un ayant un fort potentiel de réparation qui exprime plus fortement le gène RAD51 après irradiations. Le traitement par un inhibiteur spécifique de RAD51 ralentirait la capacité de réparation de ces cellules. Malgré cette hétérogénéité, l'inhibition de la voie Hedgehog (HH) par un vecteur glucuronylé de la cyclopamine, activé par le microenvironnement tumoral, inhibe la prolifération et l'auto-renouvellement des CSGs in vitro et ralentit la croissance tumorale in vivo. La voie HH semble être une cible thérapeutique intéressante commune à toutes les CSGs. Néanmoins, il est nécessaire de prendre en compte l'hétérogénéité dans les populations tumorales pour le développement de la médecine personnalisée.