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L’étude de la génétique des tumeurs est parfaitement maitrisée lorsqu’elle est faite à partir de tissus solides. Néanmoins, à partir d’une simple prise de sang, il est plus difficile de l’étudier.
Dans ce projet, est étudié de façon ultra-rapide, grâce au séquençage de 3e génération, 2 marqueurs spécifiques du cancer : la taille des fragments et les modifications chimiques de l’ADN tumoral qui circule dans le sang. Ainsi l’objectif est d’étudier ces 2 caractéristiques pour mettre en évidence des marqueurs de réponses à certains traitements ciblés du cancer du poumon mais aussi d’utiliser ces données à des fins de dépistage précoce et non invasif du cancer du poumon.
Le cancer du poumon est la première cause de mortalité par cancer dans le monde, avec près de 2,5 millions de nouveaux cas et 1,8 million de décès chaque année. En France, il touche environ 52 000 personnes par an. Le cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC) représente 85 % des cas.
Ces dix dernières années, d’importants progrès ont été réalisés grâce à la découverte d’altérations génétiques spécifiques favorisant la croissance des cellules tumorales.
L’une des anomalies moléculaires les plus fréquentes concerne le gène EGFR. Les patients atteints d’un CPNPC porteur d’une mutation du gène EGFR peuvent bénéficier de traitements ciblés appelés inhibiteurs de tyrosine kinase (ITK). Ces médicaments bloquent l’activité anormale du gène EGFR et ralentissent la croissance de la tumeur. Utilisés depuis près de vingt ans, ils ont permis d’améliorer la survie et la qualité de vie de nombreux patients. Le traitement de troisième génération, l’osimertinib, est aujourd’hui la référence.
Cependant, tous les patients ne répondent pas de la même façon à ces traitements. Chez certains, le médicament reste efficace pendant longtemps alors que chez d’autres, la tumeur recommence à progresser plus rapidement. Comprendre pourquoi la durée de réponse varie d’un patient à l’autre permettrait de mieux personnaliser les traitements.
Nos recherches récentes ont montré que certaines variations naturelles du patrimoine génétique des patients (appelées polymorphismes) pourraient influencer la durée d’efficacité du traitement chez les personnes atteintes d’un cancer du poumon non à petites cellules avec mutation d’EGFR. Ces résultats montrent combien il est pertinent d’identifier des marqueurs génétiques capables de prédire la durée de réponse, non seulement aux traitements ciblés comme les ITK de l’EGFR, mais aussi à d’autres thérapies anticancéreuses.
Le diagnostic moléculaire sur tissu tumoral solide est aujourd’hui la méthode de référence pour identifier les anomalies génétiques des cancers. Réalisé à partir d’un échantillon de tumeur prélevé lors d’une biopsie ou d’une chirurgie, il permet, grâce au séquençage de nouvelle génération (NGS), de détecter avec précision les mutations et altérations moléculaires responsables de la maladie. Ces analyses guident le choix de thérapies ciblées adaptées à chaque patient.
Cependant, ce diagnostic reste invasif et ne permet pas toujours de suivre l’évolution du cancer au cours du temps, ce qui justifie le développement de nouvelles approches non invasives comme la biopsie liquide.
La prochaine grande étape du diagnostic moléculaire est de pouvoir détecter rapidement les marqueurs de réponse ou de résistance aux traitements à partir de prélèvements simples et peu invasifs, comme les biopsies liquides (à partir d’une prise de sang).
Contrairement à la biopsie classique, qui nécessite un prélèvement dans la tumeur, la biopsie liquide consiste à analyser un simple échantillon de sang. Ce sang contient de petites quantités d’ADN tumoral circulant, c’est-à-dire des fragments d’ADN libérés par les cellules cancéreuses. Ces fragments contiennent une mine d’informations sur le cancer et son évolution, dont certaines restent encore inexplorées.
Dans le cadre du projet ALCAPONE, nous avons constitué une cohorte de 63 patients atteints d’un cancer du poumon non à petites cellules porteur d’une mutation du gène EGFR.
Pour chacun, nous disposons d’un prélèvement tumoral analysé par séquençage de l’exome (analyse de toutes les régions des gènes qui codent pour des protéines), ainsi que de deux biopsies liquides réalisées au diagnostic et à la progression de la maladie, soit 126 échantillons exploitables.
L’ensemble est accompagné des consentements éthiques et de données cliniques complètes, incluant le profil génétique tumoral initial et les résultats du séquençage de l’exome.
Grâce à ces données uniques, nous pouvons suivre l’évolution des caractéristiques génétiques de la tumeur au cours du traitement et rechercher dans le sang des signaux prédictifs de la durée de la réponse ou de la résistance aux thérapies ciblées.
Pour cela, nous utiliserons le séquençage de 3e génération Nanopore, seule technologie capable de lire directement l’ADN tumoral circulant. Cette approche permettra d’analyser la fragmentation (manière dont l’ADN est découpé en petits morceaux) et la méthylation (modification chimique) de l’ADN afin d’identifier de nouveaux biomarqueurs circulants, utiles pour suivre la réponse au traitement et adapter plus rapidement la prise en charge des patients.
Grâce à la profondeur d’analyse du séquençage, nous espérons aussi pouvoir détecter des anomalies chromosomiques présentes dans l’ADN tumoral circulant.
La technologie Nanopore offre un atout unique : elle permet, grâce à des outils informatiques spécialisés, de sélectionner les fragments d’ADN selon leur taille. Comme les fragments provenant des cellules tumorales sont souvent plus courts que ceux issus des cellules normales, cette méthode permet de repérer plus facilement l’ADN tumoral. En se concentrant sur ces fragments, nous pouvons mieux détecter les anomalies liées au cancer et obtenir des résultats plus précis et plus sensibles.
Nous pensons que ce projet aura des retombées rapides et concrètes pour le diagnostic et le suivi du cancer du poumon. Grâce au séquençage en temps réel offert par la technologie Nanopore, il sera possible de détecter très rapidement la présence d’ADN tumoral dans le sang. Cette approche permettra aussi d’analyser la méthylation de l’ADN qui pourra aider à confirmer l’origine tumorale de l’ADN détecté. C’est particulièrement important lorsqu’aucune mutation cancéreuse n’est détectée : dans ce cas, l’étude de la méthylation peut aider à confirmer si de l’ADN provenant de la tumeur est bien présent ou non.
Des travaux récents ont montré les cellules cancéreuses ont un profil de méthylation spécifique, ce qui en fait un excellent marqueur pour identifier l’ADN tumoral circulant.
Nous pensons que cette approche pourra être rapidement utilisée dans la pratique clinique, car elle est simple à mettre en œuvre et ne nécessite que des outils déjà disponibles dans les laboratoires hospitaliers.
En parallèle, cette méthode de séquençage identifiera des altérations génétiques spécifiques (ou signatures moléculaires) permettant d’estimer la proportion d’ADN tumoral présente dans l’échantillon sanguin (appelée fraction tumorale circulante) : un outil précieux pour suivre l’évolution du cancer et la réponse au traitement en temps réel mais aussi pour détecter très tôt une éventuelle reprise de la maladie.
Combinée à l’analyse de la méthylation, cette approche offre une vision plus complète de la maladie. Le Nanopore est la seule technologie de séquençage permettant aujourd’hui d’étudier ces deux aspects en même temps.
À plus long terme, nous espérons que l’étude approfondie des données issues du fragmentome et du méthylome circulants permettra de découvrir de nouveaux biomarqueurs capables de prédire la durée de réponse aux traitements ciblés. Ces biomarqueurs, identifiables à partir d’une simple prise de sang, pourraient ouvrir la voie à une médecine encore plus personnalisée, mieux adaptée à chaque patient.
Un autre atout de cette technologie est qu’elle ne dépend pas de la présence de mutations précises dans la tumeur : elle peut donc être utilisée même lorsque le profil génétique du cancer change au cours du temps. Cela ouvre la voie à des applications très larges, comme le dépistage précoce, la détection d’une maladie résiduelle après un traitement ou une chirurgie, ou encore la surveillance du risque de rechute.
En plus d’être rapide et précise, cette méthode pourrait réduire les coûts d’analyse et accélérer l’obtention des résultats, rendant le suivi des patients plus simple et plus efficace.
En parallèle de ces retombées médicales rapides, ce projet aura aussi une forte valeur scientifique. Le séquençage de 3e génération (comme la technologie Nanopore) connaît un essor considérable, et les grandes revues internationales publient de plus en plus de travaux consacrés à ses applications cliniques. Des projets concrets, ancrés dans la réalité du soin comme le nôtre, suscitent un grand intérêt au niveau international. Notre équipe a d’ailleurs déjà publié des résultats issus de cette même cohorte de patients dans la revue Molecular Cancer, une publication de référence dans le domaine (facteur d’impact 40), ce qui confirme la qualité et la visibilité internationale de nos travaux.
Romain BOIDOT, Dijon
