La recherche fondamentale et translationnelle

  •   Les tumeurs cérébrales sont classées en tumeurs primitives (ce sont des tumeurs qui dérivent de cellules du cerveau) ou en tumeurs secondaires (ce sont des tumeurs ayant leur origine en dehors du cerveau et dont certaines cellules ont migré secondairement dans le cerveau). 
      Les gliomes malins, constituent la tumeur primitive cérébrale la plus fréquente, avec une incidence d’environ 7/100 000  chez les adultes. Ceux-ci sont classés selon leur origine cellulaire supposée et leur grade de malignité. Environ la moitié des gliomes se présentent sous la forme d’un glioblastome (GBM), c'est-à-dire sous la forme de malignité la plus importante.

     

    Le pronostic des patients atteints de GBM reste encore aujourd’hui largement péjoratif avec une médiane de survie d’environ 9 mois.

    1*. La survie des patients est meilleure quand ceux-ci peuvent bénéficier du traitement standard combinant chirurgie, chimiothérapie et radiothérapie

    2*. Les patients tirant le plus bénéfice du traitement sont ceux qui présentent une méthylation du promoteur codant pour l’enzyme MGMT

    3*. La meilleure technique pour analyser le statut MGMT des patients ne fait cependant pas consensus à l’heure actuelle. Une première étude menée en collaboration avec des équipes de Poitiers et Nantes nous a permis de comparer 5 techniques d’analyse

    4*. Nous continuons actuellement ces comparaisons dans le cadre d’un protocole national, afin de pouvoir déterminer de manière fiable les meilleures techniques d’analyse. D’autre part, nous participons, dans le cadre de l’équipe CNRS dirigé par J Mosser à la recherche de nouveaux facteurs pronostiques ou prédictifs dans les glioblastomes, par des approches globales d’analyse au niveau ARN et ADN.

    Les résultats modestes obtenus par les traitements dits standard incitent à proposer aux patients atteints d’un GBM des thérapies innovantes. Parmi celles-ci, des protocoles d’immunothérapie spécifique ont montré qu’il était possible d’induire chez les patients atteints de GBM une réponse immunitaire contre la tumeur et quelques effets cliniques ont été rapportés. Ces protocoles consistent généralement à réinjecter un lysat (obtenu à partir de la tumeur du patient) en présence de cellules immunitaires ; ce qui permet le développement d’une réaction immune contre les différents constituants de la tumeur.



    LES CELLULES SOUCHES TUMORALES DANS LES GLIOBLASTOMES.

      Un contingent de cellules particulières, appelées cellules souches tumorales (CST) ou cellules initiatrices de tumeur semble jouer un rôle clef dans la pathologie du glioblastome.

    Les CST partagent certaines caractéristiques avec les cellules souches normales trouvées au niveau cérébral : l’auto-renouvellement, la prolifération à long terme, la différenciation possible en neurones, astrocytes et oligodendrocytes, la formation de neurosphères en culture ainsi que l’expression de différents marqueurs d’immaturité.
    D’autre part elles sont tumorigènes après injection chez un animal immuno-incompétent et la tumeur induite est proche de la tumeur humaine dont elles sont issues. Différentes études ont montré que ces cellules sont particulièrement résistantes à la radiothérapie et à la chimiothérapie. Elles pourraient donc être en partie responsables des récidives observées chez les patients, après le traitement initial et pourraient constituer de bonnes cibles thérapeutiques, notamment pour les approches d’immunothérapie.

    Il est possible d’enrichir par culture ces CST, en cultivant la tumeur en milieu sans sérum avec des facteurs de croissance. Nous avons pu obtenir au laboratoire 10 cultures de CST, à partir de prélèvements obtenus dans le service de neurochirurgie. Les cellules poussent sous forme de neurosphères et expriment les marqueurs caractéristiques de cellules immatures (CD133/nestine/A2B5).


    RECONNAISSANCE DES CST PAR LES CELLULES IMMUNITAIRES

      Pour qu’une cellule tumorale soit reconnue de manière spécifique par des lymphocytes tueurs dirigés contre des déterminants antigéniques tumoraux, elle doit exprimer à sa surface des molécules appelées d’histocompatibilité (CMH).
    Nous avons donc vérifié dans un premier temps que les CST exprimaient bien ces molécules. Nous avons également recherché l’expression d’antigènes de tumeur que nous avions précédemment trouvés exprimés par les glioblastomes et avons mis en évidence l’expression dans certaines lignées de l’antigène EGFRvIII.
    Les CST possèdent donc l’équipement nécessaire pour être reconnues par les cellules immunitaires.


    Ces cellules étant décrites comme étant particulièrement résistantes à la mort cellulaire, nous avons commencé par étudier leur devenir quant elles étaient mises en présence de cellules immunitaires ayant un potentiel de lyse.
    Pour cela nous avons testé des cellules tueuses Natural Killer (NK) (activées ou non par des cytokines) ainsi que des lymphocytes tueurs (CTL) dirigés spécifiquement contre un déterminant antigénique connu (le peptide Melan A). Après co-culture de ces différentes cellules tueuses et des cellules souches, nous avons mis en évidence que les cellules NK activées tuent les CST spontanément et que les NK non activées tuent les CST après blocage des molécules de CMH à leur surface. La présence de molécules de CMH-I à la surface des cellules cibles est connue comme inhibant la lyse par les cellules NK. Les CTL entraînent également une lyse des CST, quand celles-ci sont mises en présence des peptides Melan-A.
    Les cellules souches ne montrent donc pas de résistance à la lyse par les cellules immunitaires, nous avons même montré qu’elles sont mieux lysées que les cellules tumorales non enrichies en CST, poussées sous forme classique en adhérence.

    Ces résultats sont très encourageants et nous travaillons actuellement sur les possibilités de charger des cellules dendritiques (DCs) à l’aides d’antigènes issus des CST, afin d’induire des lymphocytes dirigés contre ces CST.
    Pour cela, nous traitons les CST afin de les rendre immunogènes, nous les mettons en présence de cellules dendritiques afin que celles-ci les prennent en charge et présentent à leur surface les antigènes provenant des CST. Les DCs sont ensuite cultivées avec des lymphocytes et au bout de quelques semaines la spécificité de reconnaissance des lymphocytes est testée.


    LE PROBLEME DE L’ENVIRONNEMENT IMMUNOMODULATEUR

      Un des problèmes majeurs rencontré lors des approches d’immunothérapie est l’environnement tumoral qui s’avère souvent néfaste au bon déroulement de la réaction immunitaire.
    Nous avons ainsi récemment montré que les molécules IDO, PDL-1 et TFG- exprimées ou synthétisées par les glioblastomes jouaient un rôle délétère5. Nous nous attachons actuellement, par des approches de cytométrie en flux et de protéomique, à analyser les différentes cellules immunitaires (cellules effectrices et cellules immunosuppressives) qui infiltrent les GBMs.
    Il est en effet maintenant couramment admis que les approches d’immunothérapie visant à induire une réaction immunitaire seront d’autant plus efficaces qu’elles seront couplées à des traitements visant à diminuer l’environnement immunomodulateur lié à la tumeur.

    Nous espérons que ces recherches nous permettront de proposer un vaccin pour les patients atteints d’un glioblastome; vaccin qui consisterait en l’injection de cellules immunitaires en association éventuellement à un traitement visant à réduire l’effet néfaste du microenvironnement.


    * 1. Bauchet, L., Rigau, V., Mathieu-Daude, H., Figarella-Branger, D., Hugues, D., Palusseau, L., Bauchet, F., Fabbro, M., Campello, C., Capelle, L., Durand, A., Tretarre, B., Frappaz, D., Henin, D., Menei, P., Honnorat, J. & Segnarbieux, F. French brain tumor data bank: methodology and first results on 10,000 cases. J Neurooncol 84, 189-99 (2007).
    2. Stupp, R., Mason, W. P., van den Bent, M. J., Weller, M., Fisher, B., Taphoorn, M. J., Belanger, K., Brandes, A. A., Marosi, C., Bogdahn, U., Curschmann, J., Janzer, R. C., Ludwin, S. K., Gorlia, T., Allgeier, A., Lacombe, D., Cairncross, J. G., Eisenhauer, E. & Mirimanoff, R. O. Radiotherapy plus concomitant and adjuvant temozolomide for glioblastoma. N Engl J Med 352, 987-96 (2005).
    3. Hegi, M. E., Diserens, A. C., Gorlia, T., Hamou, M. F., de Tribolet, N., Weller, M., Kros, J. M., Hainfellner, J. A., Mason, W., Mariani, L., Bromberg, J. E., Hau, P., Mirimanoff, R. O., Cairncross, J. G., Janzer, R. C. & Stupp, R. MGMT gene silencing and benefit from temozolomide in glioblastoma. N Engl J Med 352, 997-1003 (2005).
    4. Karayan-Tapon, L., Quillien, V., Guilhot, J., Wager, M., Fromont, G., Saikali, S., Etcheverry, A., Hamlat, A., Loussouarn, D., Campion, L., Campone, M., Vallette, F. M. & Gratas-Rabbia-Re, C. Prognostic value of O6-methylguanine-DNA methyltransferase status in glioblastoma patients, assessed by five different methods. J Neurooncol 97, 311-22 (2010).
    5. Avril, T., Saikali, S., Vauleon, E., Jary, A., Hamlat, A., De Tayrac, M., Mosser, J. & Quillien, V. Distinct effects of human glioblastoma immunoregulatory molecules programmed cell death ligand-1 (PDL-1) and indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) on tumour-specific T cell functions. J Neuroimmunol 225, 22-33 (2010).

  • La recherche en médecine nucléaire s’inscrit dans le domaine de la neurologie, au sein de l’unité de recherche URU-EM 425 « Comportement et Noyaux gris centraux », dirigée par le Pr Marc Vérin.

     

      Le thème de recherche de l’unité est l’étude de l’implication des noyaux gris centraux dans la gestion des émotions, de la motivation, du comportement social et du comportement alimentaire chez l’Homme.

    Le modèle d’étude utilisé est le modèle de la stimulation cérébrale profonde (SCP) du noyau sous thalamique (NST). En effet, l’observation clinique des patients parkinsoniens traités par SCP du NST a mis en évidence une amélioration des fonctions motrices mais également l’apparition des troubles non moteurs : cognitifs, émotionnels et comportementaux.
    Ces modifications psycho-comportementales n’étaient pas attendues compte tenu des connaissances acquises sur le rôle fonctionnel non moteur du NST. La SCP du NST, en modifiant de façon sélective le fonctionnement du NST est un modèle d’étude des fonctions cognitives, limbiques et associatives impliquant le NST.
    Le rôle de l’imagerie fonctionnelle isotopique, avec la 18FDG-TEP, est d’étudier les modifications métaboliques induites par la stimulation et de permettre des corrélations psycho-métaboliques.


    Il  a été mis en évidence que les modifications du métabolisme glucidique après SCP du NST chez les patients parkinsoniens intéressent les circuits limbiques et associatifs. Parmi les résultats marquants, il a été démontré le rôle supramodal du (NST) dans la reconnaissance des émotions faciales négatives et l’expérience émotionnelle, son implication dans la cognition sociale et dans la motivation. L’imagerie métabolique en 18FDG-TEP a mis en évidence les corrélats anatomo-fonctionnels de ces fonctions.

    Les travaux ont été également réalisés dans les pathologies psychiatriques dont on sait qu’elles sont sous tendues par un dysfonctionnement limbique des circuits corticaux sous corticaux, comme les troubles obsessionnels compulsifs (TOC). Dans les TOC sévères et réfractaires, la 18 FDG-TEP a montré que l’amélioration clinique des patients était corrélée avec une réduction de l’hypermétabolisme orbitofrontal, suggérant pour la première fois une efficacité obtenue par le biais de la voie dite « hyperdirecte » subthalamo-préfrontale influencée par la SCP du NST.

    Les perspectives sont de poursuivre l’évaluation et la description chez l’homme des effets comportementaux de la SCP du NST dans le domaine des émotions et de la motivation par la neuropsychologie corrélée à l’imagerie fonctionnelle, en utilisant le modèle de la maladie de Parkinson (prosodie émotionnelle, induction émotionnelle, prise de poids..) et des troubles obsessionnels-compulsifs, de mieux comprendre la physiopathologie d’affections neuropsychiatriques touchant la sphère affective et comportementale et impliquant les noyaux gris centraux (troubles obsessionnels compulsifs, dépressions résistantes) grâce aux modèles déduits de la première approche.

    La valorisation des premiers résultats a été envisagée avec l’étude de nouvelles cibles thérapeutiques corticales (stimulation magnétique transcrânienne) et sous-corticales (SCP), dont les effets comportementaux et l’efficacité seront étudiés en imagerie fonctionnelle isotopique, le développement de nouveaux traceurs en médecine nucléaire ciblant de façon spécifique certains récepteurs impliqués dans ces pathologies (en particulier les récepteurs de la sérotonine dans la dépression) et le recueil de données multimodales avec la création d’une base de données.