bio-marqueurs tumoraux - Société Française de Toxicologie
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Biomarqueurs en Cancérologie Définition, détermination, usage Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Biomarqueurs et Cancer: définition Anomalie(s) quantitative(s) ou qualitative(s) Indicative(s) ou caractéristique(s) d’un cancer ou de certaines de ses propriétés Détectée(s) par des examens histologiques, cytologiques , de biologie clinique,d’imagerie Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Une cellule cancéreuse et ses anomalies Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Biologie de la cellule cancéreuse et marqueurs Anomalie directe Anomalies complémentaires NB Anomalies Mutation somatique Méthylation, réparation Plusieurs centaines RNA Expression de quantitativement ou gènes régulée par qualitativement AN gène(s) mutés Plus de 1000 Protéines « filles » >10000? épissage alternatif, modifications post traductionnelles Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Anomalies moléculaires et cancers bronchique • Anomalies génétiques structurales Mutation K-ras (30% AdK); p53 (50% NSCLC; 70% SCLC); B-raf (2%NSCLC), EGF-R (15-20%)… • Anomalies épi-génétiques Hyperméthylation de p16, RARβ, RASSF1A, MAGE… •Anomalies Cytogénétiques Hot Spot : Chromosome 3, 9, 17 … •Anomalie d’épissage FHIT, TSG101 (80%SCLC; 27% NSCLC…) •Anomalie d’expression protéique EGF/EGFR(70% NSCLC) GRP (SLCL), Télomerase (80% NSCLC) CYCD1, CDK4, CDC25 Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Étude des marqueurs Sang Protéines, glycoprotéines, peptides sécrétés ou libérés Cellules tumorales circulantes Réaction immune caractéristique Tumeur (éventuellement cellules circulantes) ADN:cytogénétique, LOH, PCR, CGH-array, ARN Protéines Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Cellule K: cytogénétique Cellules en division ( mitogènes) caryotype direct Banding,peinture chromosomique Hybridation in situ (FISH, CISH) Cellules quiescentes Hybridation in situ (FISH, CISH) Biologie moléculaire perte de polymorphisme recherche de mutations connues (PCR) Méthylation (CpG islets) DNA tissulaire (éventuellement après microdissection) PCR CGH CpG islets Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Anomalies du transcriptome Méthodes d’analyse FISH, RT-PCR, RT-PCR quantitative Puces haut, bas débit Complexité (bioinformatique) Retrouve des anomalies liées Mécanismes surexpression/Sous-expression Liée à mutation somatique Anomalies de la transcription (EGFR) Modification de la stabilité de l’ARNm (p53) Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Anomalies protéomiques Méthodes d’analyse Bas débit: Electrophorèse, immuno, chromato, Spectrographie de masse Haut débit (SELDI, MALDI) TOF Causes Mutations somatiques Anomalies transcriptome Anomalies post traductionnelles (50%) Stabilisation dans des complexes Anomalies d’expression des enzymes de métabolisme Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Introduction aux techniques à haut débit Transcriptome ~16 000 mRNA/cell. Genome ~30 000 génes Proteome ~30 000 prot/cell DNA: gene RNA mRNA: transcrit Transcription protéine Traduction Intron Exon Promoteur Splicing Nucleus Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Cell Membrane Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Introduction aux techniques à haut débit Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Principes des Microarray ARN échantillon 1 g4 g3 4 7 5 9 Marquage gène1 gène2 Séquence spécifiques sur un support solide 4 1 7 HYBRIDATION 5 1 échantillons 4 3 Hybridation spécifique 9 2 5 9 7 Elimination par lavage Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Principes des Microarray 2- Tableau d’intensités n 1- Images numérisées Cluster I 4- Analyse Statistique Cluster II 3- Normalisation et Colorisation k Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris 5-Après Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés clustering Propriétés des Biomarqueurs en Cancérologie Relation quantitative simple à la masse tumorale Marqueurs sériques βHCG (choriocarcinome) άFP, carcinomes sac vitellin ACE, carcinomes CA 15.3, carcinomes sein PSA, carcinome prostate Protéomique, K ovaire Cellules circulantes Détection IHC PCR/RTPCR Cellules Tumorales Génomique structurale Génomique fonctionnelle Protéomique, cellulaies Limites Oui Oui Non Non Non ??? Hétérogénéité ss-clonale Hétérogénéité ss-clonale Hétérogénéité ss-clonale Hétérogénéité ss-clonale Non Oui dans LA Non dans carcinomes Clonogénicité? Clonogénicité? Clonogénicité? Non Non Non Hétérogénéité ss-clonale Hétérogénéité ss-clonale Hétérogénéité ss-clonale Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Applications de l’étude des marqueurs en cancérologie Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Marqueurs et cancer: diagnostic (confirmation, nouvelles entités) ADN Anomalies cytogénétiques et LA, sarcomes, neuroblastomes… ARN Aucun diagnostic actuellement fondé sur l’expression génique Caractérisation d’entités homogènes: Cancers du sein HER2+++ (qRT-PCR), lymphomes B Protéines cellulaires IHC pour la caractérisation de tumeurs indifférenciées Entités (Cancer du sein RH+ ou RH-) Marqueurs sériques Dans de rares cas: PSA et dépistage adénocarcinomes prostatiques Diagnostic de rechutes biologiques Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Génomique et cancers bronchiques Indentification de classes en accord avec l’histologie Groupe AK 1 et 2 : gènes de différentiation pneumocytaires Groupe AK 3 : gènes neuroendocrines et de remodélisation tissulaire Groupe SCC : Enzymes métaboliques et cytokératines Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Marqueurs et cancer: Pronostic ADN Anomalies cytogénétiques et LA, sarcomes, neuroblastomes… Nb de sous-clones Indépendant du diagnostic?? ARN Caractérisation d’entités pronostiques Cancers du sein HER2+++ (qRT-PCR) Entités (non validées) sur profil d’expression Protéines cellulaires Entités (Cancer du sein RH+ ou RH-) Expression de protéines d’invasion, « de métastase » Marqueurs sériques Quand il existe une relation simple avec la masse tumorale Marqueurs d’aggressivité (cycle, invasion, récepteurs, angiogenèse) Cellules circulantes Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Corrélation GEP avec la survie: cancers bronchiques Garber et al. Groupe bon pronostic : facteur de différentiation (12/16 grade 1-2 ,50% N0, ) Groupe mauvais pronostic : facteurs d’invasion (urokinase, VEGF, Stanniocalcin, PPARg, ANGPTL) (7/9 grade 3) Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Marqueurs et cancer: Sensibilité ou résistance à un élément thérapeutique (1) ADN Amplification de gènes codant pour une cible et Résistance: TS, DHFR Sensibilité: HER2, Récepteurs mutés Mécanismes de résistance Inhibition apoptose Amplification de gènes de résistance ARN Caractérisation d’entités de sensibilité Cancers du sein et tamoxifène (21 gènes) Cancers du sein et anthracyclines (87 gènes) Surexpression d’un gène amplifié (RE, HER2) Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Marqueurs et cancer: Sensibilité ou résistance à un élément thérapeutique (2) Protéines cellulaires Cible pharmacologique (HER2, TS…) Protéine de résistance MRP,GST, PgP, Marqueurs sériques Expression indirecte d’une protéine pharmacologiquement active: HER2-ECD Cellules circulantes Pas jusqu’à présent Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Marqueurs et cancer: Suivi thérapeutique Pour les marqueurs quantitativement reliés à la masse tumorale, EX άFP/βHCG et cancers non séminomateurx du testicule Translocation spécifique de leucémie (PCR, RT-PCR) En fait situation très minoritaire Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Marqueurs et cancer: suivi, détection des rechutes Marqueurs sériques Mais jusqu’à 40% des rechutes ne comportent pas d’élévation des marqueurs 30-40% des rechutes biologiques PSA développent une rechute clinique Cellules circulantes La persistance de marqueurs cellulaires chez des malades « guéris » est avérée (LA post greffe allogénique) L’augmentation des cellules circulantes peut être un signe précoce de rechute Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés Méthodes à haut débit:Le flux de données Michel Marty - Congrès SFT - Biomarqueurs de Toxicité - 23/24 novembre 2004, Paris Copyright © Société Française de Toxicologie. Tous droits réservés
