Recherche
Biomarqueurs pour une Médecine de Précision : A. Thierry

La tumeur cancéreuse libère dans le sang des acides nucléiques offrant une source biologique dont l’analyse est une approche de rupture dans le diagnostic en oncologie. Notre équipe est l’une des équipes qui ont le plus contribué à étudier les origines, les structures et les fonctions en particulier de l’ADN circulant (ADNcir) mais aussi à évaluer ses différents potentiels cliniques comme la selectionthérapeutique, la prise en charge longitudinale de la maladie (détection de la maladie résiduelle, contrôle de l’efficacité des traitements et mise en évidence de mécanismes de résistance, surveillance de la récurrence) et le dépistage. Notre équipe associedes projets de recherche fondamentale, technologique et translationnelle qui ont permis d’ouvrir de nouvelles avenues de recherche notamment concernant (1), la détection d’ARN circulants spécifiques chez les patients atteints de cancer ; (2), le développement de nouvelles stratégies de thérapie ciblée ; (3), la relation progression tumorale/cirDNA/réponse immune innée; et (4), la découverte de mitochondries libres circulantes.

Axe 1 : Etude de l’origine et la structure des ADN circulants (E. Pisareva)

Précédemment, nous avons découvert que (1) les ADNcir sont tres fragmentés ce qui a permis de mieux les détecter; et (2) qu'une fragmentation élevée caractérise les ADNcir tumoral. Nous travaillons sur l'élucidation des structures des ADNcir dans la circulation sanguine en utilisant le séquençage low pass (sWGS). Cela a conduit à l'émergence d'un nouveau domaine de recherche: la fragmentomique. Nous avons montré que la comparaison des structures et des topologies de l’ADNcir mitochondrial et nucléaire permet de distinguer les individus sains des individus cancéreux. Nous poursuivons nos recherches sur la fragmentomique en utilisant l'IA et le Machine Learning pour mieux caractériser les ADNcir, notamment par l'étude du positionnement des nucléosomes et des séquences de motifs terminaux, ce qui permet potentiellement la discrimination génomique de divers états physiologiques ou du cancer. Enfin, nous caractérisons l’ADN libéré par les tumoroïdes en culture afin d’évaluer la valeur de ce modèle pour optimiser la sélection du traitement.

Axe 2 : Etude de l’ADN mitochondrial circulant et évaluation du pouvoir diagnostique des mitochondries libres circulantes (B. Roch, E. Pisareva, C. Prevostel)

Grâce au travail in vitro et in vivo sur l’origine des ADNcir nous avons démontré que l’ADNcir mitochondrial correspondait presque totalement à des mitochondries libres circulantes (cir-exMito). Cette découverte concernant un nouveau constituant du sang ouvre des perspectives vastes que ce soit du point de vue cognitif ou appliqué. Nous étudions la possibilité que les cir-exMito soient des éléments de communication entre les cellules à proximité ou à distance. Nous travaillons sur la différence de production d’ex-Mito et du métabolisme, notamment chez les patients atteints de cancer. Nous collaborons à des travaux concernant le transfert d’ex-Mito potentiellement utiles en cardiologie, vieillissement, neurologie,…

Axe 3 : Optimisation de l’analyse de l’ADN circulant (E. Crapez, B. Pastor)

Sur la base de ces découvertes pionnières sur la structure et les origines des ADNcir, l'équipe a développé une méthode q-PCR brevetée spécifique et optimale permettant d'obtenir des informations qualitatives (test de mutation) et quantitatives à partir de l’ADNcir (technologie IntPlex). Pour optimiser la standardisation de l'analyse des ADNcir dans le cadre d'études cliniques, nous avons fourni les premiers guidelines sur les conditions pré-analytiques de l'analyse des ADNcir. Dans ce but, nous étudions l'impact des facteurs épidémiologiques sur la détection de l’ADNcir. Nous étudions les effets de l'utilisation non conventionnelle de la préparation de bibliothèques d'ADN simple brin pour le sWGS sur l'analyse de l’ADNcir, en particulier pour mieux caractériser les structures de l’ADNcir et pour appliquer la fragmentomique.

Axe 4 : Evaluation clinique de l’analyse de l’ADN circulant au cours de la prise en charge des patients atteints de cancer (M. Ychou, T. Mazard, B. Roch and E. Crapez),

Notre équipe a pour objectif de découvrir et de développer des biomarqueurs prédictifs et pronostiques pour une médecine personnalisée, dite de précision, dans le domaine de l'oncologie. Suite à la première évaluation clinique en médecine prédictive, nous étudions maintenant le potentiel de l'analyse des ADNcir couvrant toutes les phases de la prise en charge des  patients atteints de cancer en examinant la détection d'une maladie résiduelle minimale, la détection précoce de la résistance, la surveillance de l'efficacité du traitement, la surveillance des récidives et la détection précoce des cancers. Ainsi, 9 essais cliniques sont en cours faisant suite aux 2 essais déjà terminés et s'adressent non seulement aux potentiels décrits plus haut, mais aussi à différents types de cancers (côlon, rectum, sein, poumon, pancréas). Entre autres, nous finalisons la première étude prospective multicentrique interventionnelle pour guider l’utilisation des anti-EGFR en 1^e ligne à partir de l’analyse de cirDNA. Aujourd'hui, nous avons testé environ 4 000 individus et plus de 10 000 plasmas ont été analysés par notre équipe.

Axe 5 : Ciblage de la voie de signalisation Wnt/β-caténine et développement d’une stratégie de nanovectorisation de molecules anti-canceréuses (C. Prevostel, L. Picque Lasorsa, T. Mazard)

Depuis de nombreuses années, nous nous intéressons au décryptage des mécanismes moléculaires régulant l'activité de la voie Wnt/β-caténine. Cette voie de signalisation oncogénique joue un rôle crucial dans l'initiation, le développement et la récurrence de divers cancers. Mais cette voie est également vitale pour l'homéostasie et l'auto-renouvellement des tissus sains, ce qui compromet l'utilisation des inhibiteurs de Wnt/β-caténine dans les thérapies anticancéreuses, compte tenu de leurs effets toxiques importants sur les tissus sains. Pour surmonter ces limitations, nous concevons une stratégie innovante de nanovectorisation pour cibler sélectivement la délivrance d'inhibiteurs de Wnt/β-caténine seuls ou en combinaison dans les cellules cancéreuses. Notre objectif est de développer de nouvelles options thérapeutiques plus efficaces et moins toxiques pour le traitement du cancer.

Axe 6 : Etude de l’analyse de l’ARN circulants messagers chez les patients atteints de cancer (P. Blache, T. Mazard)

Nous avons développé? une méthode simple, rapide et peu onéreuse pour détecter les ARN circulants (cirRNA) (RNA-2C for Plasma mRNA for Cancer Check-up) qui permet d’identifier des patients ayant un cancer colorectal métastatique. Cette méthode est basée sur la quantification de trois ARNm (la Beta2-Microglobuline, l’inhibiteur de métalloprotéase TIMP-1 et la Clusterine) plasmatiques circulants (sensibilite? de 82% et spe?cificite? de 93%). Nous travaillons sur le séquençage des cirRNA pour mieux les caractériser. Actuellement, nous analysons ces ARNm dans les autres stades de la maladie ainsi que de manière dynamique sous traitement. Ces études ont pour objectif la mise en place de tests sanguins multi-paramétriques de diagnostic, de pronostic et de détection des récidives.

Axe 7 : Etude de l’impact des « Neutrophil Extracellular Traps » (NETs) sur la progression tumorale et autres maladies inflammatoires (B. Pastor, C. Sanchez)

Au cours de l’étude sur l’origine des ADNcir total, nous avons observé qu’ils peuvent provenir en grande partie des pièges extracellulaires à neutrophiles (NETs), soit en présence d’infection (tels que COVID-19), soit en cas de cancer. Nous travaillons sur l’association de la production des NETs avec la progression tumorale. Notre hypothèse est que les NETs accompagnent la progression tumorale et le phénomène de métastases. En outre, nous avons observé que les NETs et les ADNcir dont ils sont issus, s’associent avec des micro-caillots qui apparaissent en nombre élevé dans les maladies inflammatoires et le cancer. Ce sujet est d’importance compte tenu des d’événements thrombotiques chez les patients atteints de cancer.

Axe 8 : Recherche sur le développement d’un test de détection précoce des cancers (E. Pisareva)

Nous sommes convaincus que s’il y a un test sanguin pour la détection précoce ou le dépistage des cancers, il s’agira de l’analyse de l’ADN circulant. À ce titre, nous travaillons sur la fragmentomique

avec l’assistance de l’intelligence artificielle et du machine learning dont nous sommes un des premiers utilisateurs. Nous étudions actuellement des variables liées à la position des nucléosomes, à la taille des fragments, et aux séquences terminales. Nous évaluons actuellement un test pancancer permettant éventuellement de différencier les types de cancer dans des grandes cohortes de patients atteints de cancer du sein, poumon et colorectal.