Identification de nouveaux biomarqueurs dans l'adénocarcinome du pancréas via une méthode non destructrice innovante.

par François-régis Souche

Projet de thèse en Biologie Santé

Sous la direction de Eric Assenat et de Andrei Turtoi.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé , en partenariat avec IRCM - Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (laboratoire) et de Immunociblage et radiobiologie en oncologie (equipe de recherche) depuis le 01-05-2017 .


  • Résumé

    Identification de nouveaux biomarqueurs dans l'adénocarcinome du pancréas via une méthode non destructrice innovante. L'adénocarcinome du pancréas est la 4ieme cause de décès lié au cancer dans les pays occidentaux et demeure parmi les cancers de très mauvais pronostic. Si la résection chirurgicale complète est le seul traitement curatif, seulement 30% des patients reséqués sont vivant à 5 ans. Le cancer du pancréas est souvent découvert à un stade avancé en termes d'extension et de retentissement pour le patient sans option thérapeutique curative. Ce constat est en partie lié à l'absence de biomarqueurs sensible et spécifique permettant un diagnostic précoce de l'adénocarcinome du pancréas. Il n'existe pas de marqueurs pronostiques à ce jour, que ce soit pour la réponse à la chimiothérapie chez les patients métastatiques d'emblée, pour la survie sans récidive ou la réponse au traitement neoadjuvant chez les patients qui sont opérés. Compte tenu des progrès de la technologie OMICS, plusieurs études ont identifié des biomarqueurs solubles (sanguins, urinaires, salivaires) via la spectrométrie de masse avec des résultants décevant en pratique clinique. Ces études ont concerné des échantillons tumoraux issus de pièces opératoires ou de biopsie de tumeur localement avancées ou métastatiques, non représentatifs du cancer du pancréas au stade précoce. L'analyse des tumeurs de tout stade impose l'accès aux échantillons issus de biopsie pancréatique lors du diagnostic qui demeurent indisponibles pour les chercheurs en raison d'une faible quantité de matériel et de son caractère précieux sur le plan clinique. Les biopsies du pancréas ne sont pas dénuées de risques et il est compliqué sur le plan éthique de réaliser des biopsies dédiées à la recherche. L'idéal serait d'isoler des marqueurs solubles à partir de ces biopsies diagnostiques sans léser l'échantillon prélevé et sans devoir multiplier les prélèvements, permettant aux cliniciens comme aux chercheurs d'analyser le même matériel. Le Dr Turtoi (IRCM, Montpellier) a récemment co-développé (en collaboration avec le Pr Castronovo de l'Université de Liège) une nouvelle méthode, conservatrice de l'échantillon sanitaire, nommée EXPEL, consistant en un rinçage sous pression d'un échantillon unique obtenu par biopsie fine, permettant au décours, un examen anatomopathologique standard et l'extraction des protéines, métabolites, ARN et ADN. Nous avons démontré que le tissus frais d'adénocarcinome colorectal utilisé lors de la procédure EXPEL (n = 10) n'était pas altéré et permettait une analyse histologique standard par 2 anatomopathologistes indépendants comprenant des immunohistochimies avec les marqueurs de routine. Ces résultats ont été complétés par des analyses similaires sur différents organes murins. La procédure EXPEL n'altère donc pas le tissu source à l'échelle macroscopique comme microscopique (Constanza, Turtoi et al. ; Oncotarget 2018). En pratique clinique, la plupart des patients présentant une lésion suspecte du pancréas ont une echoendoscopie avec biopsie fine à l'aiguille + aspiration. Le contenu précieux de l'aiguille est ensuite rincé dans une solution de conservation nommée Cytolyt (Methanol 50% et eau 50%) puis transféré en anatomopathologie. Ce liquide issu de conservation est stocké quelques jours de principes en cas de difficultés diagnostiques puis systématiquement jeté. Notre hypothèse est que ce liquide (ayant été en contact avec le(s) tissus/cellules tumorales pancréatiques) peut donner lieu à une analyse proteomique et metabolomique inspirée du concept EXPEL et ainsi posséder une valeur diagnostique et pronostique. Cette approche permettrait une analyse biomoléculaire approfondie des patients atteints d'un cancer du pancréas, tous stades confondus, ce qui faciliterait la détermination de biomarqueurs diagnostiques, pronostiques et de potentielles cibles thérapeutiques. Les perspectives sont la mise en place de tests diagnostiques ou d'évaluation de la réponse à la chimiothérapie tout comme le développement de thérapie ciblées (immunothérapie).

  • Titre traduit

    Discovery of Pancreatic Cancer Biomarkers Using Non-Destructive OMICS Technology


  • Résumé

    Biomarkers that are readily detectable in fluid biopsies are of outmost importance for diagnosis and prediction of therapeutic response in all cancer patients. Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is an example of a deadly malignancy that is diagnosed very late due to lack of sensitive and reliable markers [1]. The incidence and mortality of PDAC will double in the next 15 years, which is unprecedented among all cancer types [2]. Secondary cancer prevention through early diagnosis of PDAC will therefore be an essential preparedness asset for facing the immense healthcare burden. Discovery of diagnostic biomarkers depends essentially on the availability of patient material ideally collected at different time points during the disease progression (e.g. early lesion, before treatment and after recurrence). Unfortunately, it is very difficult to access fresh biopsies from pre-malignant lesions for research purposes. These are needed in their entirety for histo-pathological evaluation and diagnosis. The ability to use liquid biopsies (e.g. serum, urine, saliva) brought the promise to circumvent this problem, opening access to many different biomolecules such as circulating DNA and proteins. However, upon their release from the tumor, these molecules are diluted up to several billion-fold in blood with molecular species originating from healthy tissues. This hampers de novo discovery of biomarkers for diagnosing and understanding the disease. To circumvent these limitations, we recently engineered a novel biomarker discovery approach that is non-destructive and fully compatible with OMICS profiling as well as routine clinical procedures. The latter approach - termed EXPEL - mines the interstitial tissue fluid that is the richest source of soluble, undiluted and uncontaminated biomarkers. The method notably gives access to proteins, metabolites, RNA, DNA and exosomes, thus enabling holistic biomarker discovery. Owing to its non-destructive nature, EXPEL provides for the first time both clinicians and researchers with the opportunity to analyse identical material, while having virtually no disadvantage in their respective tasks. We have recently shown the ability of our methodology to find new markers in the context of precious human colorectal cancer samples (see below and [3,4]). Thus we are convinced that EXPEL can be successfully applied to pancreatic cancer. In addition, knowing the important proportion of stroma in PDAC (usually 2/3 of tumor mass), the secretome of pancreatic cancer is expected to be much richer in soluble “communication factors” exchanged between cancer cells and host tissue. In clinical practice, most of patients undergo endocopic ultrasound with fine needle aspiration/biopsy of the pancreatic mass to confirm the diagnosis of PDAC. The needle is rinced in a conservation liquid Cytolyt® (Methanol 30% et water 50%) and sent to the pathologists. Microbiopsy are fixed in paraffim then analysed and liquid is cytofiltrated to keep potential tumor cells. The remnant Cytolyt® liquid is systematically trashed. We hypothesize that this liquid, previously in contact with tumoral tissue, could contain the tissue secretome and permit a comprehensive OMICS analysis of PDAC (all stages confounded) by using a “modified EXPEL” procedure. These are ideal conditions for EXPEL approach that will additionally to finding novel biomarkers also shed light on complex network of cancer cell – stroma interactions.