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Progrès en urologie (2016) 26, 121—128
Disponible en ligne sur
ScienceDirect
www.sciencedirect.com
REVUE
DE LA LITTÉRATURE
Données comparatives moléculaires,
précliniques
et cliniques des différentes
souches
de bacille de Calmette-Guérin
(BCG)
: revue de la littérature du Comité de
cancérologie
de l’Association franc¸aise
d’urologie
(CCAFU)
Molecular,
preclinical, and clinical comparative data regarding different
strains
of bacillus Calmette-Guérin (BCG): Review by the French Urological
Association
Oncology
Committee (CCAFU)
Y.
Neuzilleta,∗, F. Dubosqb,c, E. Xylinasd, P. Coline,
E.
Comperatf, N. Houedeg, S. Larreh,
A.
Masson-Lecomtei, G. Pignotj, P. Puechk,
M.
Roumiguiel, A. Mejeanm, M. Roupretn
aService
d’urologie, hôpital Foch, université Versailles — Saint-Quentin-en-Yvelines, 40,
rue
Worth, 92150 Suresnes, France
bService
d’urologie, clinique de Meudon, 92360 Meudon, France
cClinique
de l’Alma, 75007 Paris, France
dService
d’urologie, hôpital Cochin, université Paris Descartes, 75679 Paris, France
eService
d’urologie, hôpital privé de la Louvière, générale de santé, 59000 Lille, France
fService
d’anatomopathologie, groupe hospitalier de la Pitié-Salpêtrière, université
Pierre-et-Marie-Curie,
75013 Paris, France
gService
d’oncologie médicale, CHU de Nîmes, 30000 Nîmes, France
hService
d’urologie, CHU de Reims, 51000 Reims, France
iService
d’urologie, hôpital Henri-Mondor, université Paris-Est, 94010 Créteil, France
jService
d’urologie, hôpital Bicêtre, université Paris-Sud, 94270 Le Kremlin-Bicêtre, France
kService
de radiologie, CHRU de Lille, 59037 Lille, France
lService
d’urologie, CHU Rangueil, 31400 Toulouse, France
∗Auteur
correspondant.
Adresse
e-mail : y[email protected] (Y. Neuzillet).
http://dx.doi.org/10.1016/j.purol.2015.10.011
1166-7087/©
2015 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

122 Y. Neuzillet et al.
mService
d’urologie, hôpital européen Georges-Pompidou, université Paris Descartes,
75015
Paris, France
nService
d’urologie, groupe hospitalier de la Pitié-Salpêtrière,
université
Pierre-et-Marie-Curie, 75013 Paris, France
Rec¸u
le 3 septembre 2015 ; accepté le 30 octobre 2015
Disponible sur Internet le 27 novembre 2015
MOTS CLÉS
BCG ;
Vessie
;
Souche
;
Génome
;
Cytotoxicité
;
Réaction
immunitaire
;
Efficacité
;
Tolérance
Résumé
Objectif.
— Rapporter les différences existantes entre les différentes souches de BCG utili-
sées
pour le traitement des tumeurs de la vessie n’infiltrant pas le muscle (TVNIM) sur le plan
moléculaire,
de
la cytotoxicité, de l’immunogénicité, de l’efficacité clinique et de la tolérance.
Matériel
et méthode. — Une recherche bibliographique a été conduite à partir de la base
de
données bibliographiques MedLine à partir des mots clés suivants : BCG ; vessie ; souche ;
génome
; cytotoxicité ; réaction immunitaire ; efficacité ; tolérance.
Résultats.
— Des différences génétiques entre les souches de BCG ont été mises en évidence
et
corrélées à leur délai de différenciation depuis leur mise en culture initiale, présumant
d’une
moindre
résistance aux défenses immunitaires de l’hôte des souches Tice et danoise
vis-à-vis
de la
souche
Connaught. Les données comparatives précliniques ont montré un effet
cytotoxique
et
une immunogénicité supérieure de la souche Connaught par rapport aux souches
Tice
et
danoise.
Les études de phase III ont montré une efficacité supérieure du BCG Connaught
vis-à-vis
du BCG
Tice
et du BCG danois vis-à-vis du BCG Tice en termes de survie sans récidive.
Conclusions.
—Parmi
les
souches de BCG utilisées en France pour le traitement des TVNIM,
l’efficacité
préclinique et
clinique
de la souche Connaught a été supérieure à celle de la
souche
Tice.
La limite des études actuellement disponibles réside principalement dans l’absence
d’utilisation
d’un
traitement d’entretien.
©
2015 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
KEYWORDS
BCG;
Bladder;
Strain;
Genome;
Cytotoxicity;
Immune
response;
Efficiency;
Safety
Summary
Objective.
— To review the differences between the BCG strains used for the treatment of
non-muscle
invasive bladder cancer (NMIBC) at the molecular level, regarding cytotoxicity,
immunogenicity,
clinical efficiency, and safety.
Material
and method. — A systematic review of the literature search was performed from the
database
MedLine, focused on the following keywords: BCG; bladder; strain; genome; cytotoxi-
city;
immune response; efficiency; safety.
Results.
— Genetic differences between BCG strains have been identified and correlated to
their
time to differentiation from their initial cultures start, assuming a lower resistance to the
host
immune
defenses of Tice and Danish strains compared to the Connaught strain. Preclinical
comparative
data showed superior cytotoxic effect and immunogenicity of the Connaught strain
compared
to Tice and Danish strains. The phase III trials have shown superior efficiency of BCG
Connaught
compared
to
BCG Tice and BCG Danish compared to BCG Tice regarding recurrence-
free
survival.
Conclusions.
— Among BCG strains used in France in NMIBC treatment, preclinical and clinical
efficiency
of Connaught strain was higher than that of the Tice strain. The limits of the currently
available
studies lie primarily in the lack of use of maintenance therapy.
©
2015 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
Introduction
En
1902, Edmond
Nocard, vétérinaire et microbiologiste
franc¸ais,
a fourni à ses compatriotes Albert Calmette et
Camille
Guérin,
respectivement médecin bactériologiste et
vétérinaire
biologiste, une culture de Mycobacterium bovis
isolée d’une vache tuberculeuse. Dix ans plus tard, après
96
mises en culture successives sur des tranches de pommes
de
terre glycérinées et immergées dans de la bile de bœuf
stérile,
la souche bactérienne partiellement atténuée devint
non
pathogène pour l’homme et fut nommé bacille de Cal-
mette
et Guérin (BCG) [1]. La méthode de culture utilisée

Comparaison des
souches de BCG 123
Figure
1. Généalogie
des souches de BCG. Le schéma montre la position des marqueurs génétiques identifiés dans l’étude de Brosch
et
al. [2], les marqueurs de région de différence (RD), certaines suppressions spécifiques aux souches et la distribution des souches dans les
quatre
groupes de DU2.
a conduit à sélectionner des bactéries ayant une régula-
tion
de leur génome favorisant l’expression de gênes de
protéines
impliquées dans le métabolisme du glycérol et
réprimant
ceux des protéines responsables de la virulence
[2]. À partir de 1921, la souche de BCG a été distribuée
aux
laboratoires qui en faisaient la demande. Dans cha-
cun
de ces laboratoires, la souche a été cultivée dans des
milieux
de culture différents, conduisant à des pressions
de
sélection différentes et ainsi à des adaptations géné-
tiques
différentes des bactéries dans chaque laboratoire [3].
Tableau 1 Définition des groupes à risque évolutif de récidive et progression des TVNIM [7].
Risque évolutif Caractéristiques tumorales Traitement adjuvant
Faible Premier diagnostic et Ta et bas
grade
ou low malignancy potential
(LMP)
(grade 1) et unique et
diamètre
< 3 cm
Surveillance
simple
Intermédiaire
Ta bas grade ou LMP (grade 1—2)
multifocale
et/ou récidivante,
T1
bas grade (grade 1—2)
Instillations
hebdomadaires de mitomycine C (MMC)
sur
6—8 semaines consécutives après cicatrisation
vésicale
(4 à 6 semaines)
Le
BCG peut être discuté en alternative aux
instillations
de MMC de première intention ou en cas
d’échec
du traitement par la mitomycine
Élevé
Haut grade (grade 3) (quel que soit
le
stade) ou T1 récidivante ou
carcinome
in situ
Seconde
RTUV, puis instillations endovésicales de
BCG
(sauf contre-indications) après cicatrisation
vésicale
(4 à 6 semaines)
Si
les instillations de BCG sont bien supportées,
intérêt
d’un traitement d’entretien
En
cas d’échec du traitement par BCG, la
cystectomie
totale
demeure le traitement de choix
Après
la RTUV, une cystectomie d’emblée peut être
discutée
en RCP dans certaines formes de mauvais
pronostic
chez des patients jeunes

124 Y. Neuzillet et al.
De
ce fait, les diverses souches de BCG cultivées dans le
monde
se sont génétiquement différenciées (Fig. 1) : soit
précocement
(dénommées « souches anciennes »), parmi
lesquelles
la souche japonaise (BCG Tokyo) utilisée au Japon
pour
les instillations endovésicales ; soit ultérieurement
(dénommées
« souches
intermédiaires ») ; soit tardivement
(dénommées
« souches récentes »), parmi lesquelles les
souches
RIVM du Médac®(Medac GmbH, Wedel, Allemagne),
Tice
de l’Oncotice®(Merck, Kenilworth, NJ, États-Unis) et
Connaught
de l’Immucyst®(Sanofi Pasteur, Lyon, France)
[4]. À partir de 1960, la technique de culture de produc-
tion
a été révolutionnée par l’usage de la lyophilisation qui
a
permis de
réduire drastiquement le nombre de mises en
culture
successives (ou « repiquages
»), sources de variations
génétiques
[5]. Ce changement a abouti à une stabilisa-
tion
du génome des différentes souches, telles qu’elles sont
actuellement
commercialisées. Les techniques de produc-
tion
actuelles assurent et contrôlent la stabilité du génome
[6].
Initialement
développé dans un but vaccinal contre la
tuberculose,
le BCG
a été utilisé pour la première fois en thé-
rapeutique
humaine antitumorale
par Mathé en 1969 [7]. En
1974,
Zbar a
démontré l’effet antitumoral du BCG adminis-
tré
localement
sur
l’hépatocarcinome du
cobaye et a défini
les
règles de
l’immunothérapie
locale. En 1975, Bloomberg
a
démontré la
bonne tolérance
des instillations endovési-
cales
de
BCG
chez le
chien. L’ensemble de ces observations
ont
conduit
Morales, puis
Martinez-Pineiro, à utiliser, dès
1976,
le
BCG
en instillations
locales
dans le traitement
prophylactique
des
tumeurs
de la
vessie n’infiltrant
pas le
muscle
(TVNIM) [7]. Au regard de l’hétérogénéité géné-
tique
des souches disponibles de BCG pour le traitement
adjuvant
à la résection transurétrale des tumeurs de vessie
(RTUV)
des TVNIM (indication rappelée dans le Tableau 1)
[8,9], l’objectif de cette revue de la littérature était de
définir
les différences moléculaires entre les différentes
souches
utilisées en France (RIVM, Tice et Connaught) et
leurs
conséquences sur le plan préclinique et clinique en
termes
d’efficacité et de tolérance.
Matériel et
méthode
Les données sur les souches de BCG ont été explorées
dans
MedLine (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) en utilisant
les
mots clés MeSH suivants ou une combinaison de ces mots-
clés
:
BCG ; vessie ; souche ; génome ; cytotoxicité ; réaction
immunitaire
;
efficacité ; tolérance. Les articles obtenus ont
ensuite
été
sélectionnés en fonction de la combinaison des
éléments
suivants
:
•méthodologie
: les études hors sujet ont été exclues
d’emblée.
Parmi les articles éligibles, seules les études
comparatives
ont été sélectionnées. Le caractère pros-
pectif
ou rétrospectif du recueil des données n’était pas
un
critère de sélection ;
•langue
de publication : anglais/franc¸ais ;
•pertinence
par rapport au sujet traité : les études compa-
ratives
des données génétiques, moléculaires et de
cytotoxicité
in vitro ont toutes été prises en compte.
L’analyse
des études comparatives des données sur
l’induction
d’une réaction immunitaire et l’efficacité cli-
nique
a été restreinte à celles concernant les souches
de
BCG utilisées pour les instillations endovésicales
(exclusion
des études concernant la vaccination anti-
tuberculeuse)
;
•date
de publication : de 1985, à ce jour (30 dernières
années).
Ainsi,
265 articles ont été revus et 27 ont été sélectionnés
(Fig.
2).
Résultats
Différences moléculaires
entre les souches de
BCG
L’analyse génomique comparative des différentes souches
de
BCG a mis en évidence des variations à type de délé-
tion
et d’insertion
[2].
L’atténuation de la virulence du BCG
comparativement
à
M. bovis
est
liée à la perte du gène
de
la
protéine ESX-1,
du fait
de la délétion nommée RD1.
Néanmoins,
la perte
d’ESX-1
n’est pas
seule responsable de
l’atténuation
de la virulence. En effet, la réintroduction de
RD1
dans les lignées de BCG n’a pas abouti à la récupéra-
tion
d’une virulence complète, ce qui témoigne du caractère
multifactoriel
de l’atténuation de virulence du BCG vis-à-vis
de
M. bovis [10]. En dépit de cette délétion, le génome du
BCG
contient davantage de bases nucléotidiques que celui
de
M. bovis en raison de la duplication en tandem de deux
régions,
nommées « DU1 » et « DU2 » [11]. La duplication de
«
DU1 » n’est observée que dans la souche BCG Pasteur utili-
sée
en vaccination contre la tuberculose. La duplication de
«
DU2 » est commune à toutes les autres souches dérivées
du
BCG distribué en 1921, mais a subi des polymorphismes
génétiques
[2]. Ainsi, dans les souches anciennes (souches
japonaise),
intermédiaires, et tardives (souches RIVM du
Médac®,
Tice de l’Oncotice®et Connaught de l’Immucyst®),
les
régions DU2 sont différentes (Fig. 1). Le DU2 de groupe III,
qui
caractérise les souches intermédiaires, présente une
délétion
de 10 paires de bases au codon 91 du gène phoR,
entraînant
son inactivation. La perturbation du métabolisme
du
phosphate
qui en résulte a constitué un désavantage pour
la
croissance bactérienne in vivo [12].
L’analyse
comparative des polymorphismes nucléoti-
diques
des souches de BCG utilisées pour les instillations
endovésicales
a été étudiée pour les souches Tice et
Connaught
[13].
L’étude a montré que la souche Tice à trois
polymorphismes
spécifiques,
deux
sur des protéines de fonc-
tion
inconnue
et
un concernant le gène sodC, codant une
enzyme
impliquée dans la défense contre le stress oxyda-
tif.
Le polymorphisme présent dans le génome de la souche
Tice
est responsable de la perte de cette activité enzyma-
tique,
ce qui réduit la résistance du BCG au mécanisme de
défense
immunitaire innée de l’hôte et ainsi la durée de vie
du
BCG chez le patient traité et donc, potentiellement, son
efficacité
[14].
Par
ailleurs, la structure des polysaccharides membra-
naires
des BCG de souches Tice, Connaught et Pasteur,
responsables
d’un effet cytotoxique direct, a été compa-
rée
[15]. L’analyse a montré une similitude pour les trois
souches.
À notre connaissance, aucune analyse comparative
du
même type n’a étudié la souche RIVM.
Au
total, les différences moléculaires entre les diffé-
rentes
souches de BCG sont les conséquences de différences

Comparaison des souches de BCG 125
Figure 2. Arbre décisionnel pour la sélection des articles.
génomiques.
À ce jour, les données comparatives entre les
souches
RIVM, Tice et Connaught, suggèrent qu’il existe une
résistance
aux mécanismes de défense immunitaire innée de
l’hôte
moins
efficace pour la souche Tice.
Différences
de cytotoxicité induite par les
différentes
souches de BCG in vitro
À ce jour, trois publications ont rapporté l’étude compara-
tive
de l’activité antitumorale directe de souches de BCG
sur
des lignées cellulaires de carcinome urothélial vésical
[16—18]. Rajala et al. ont comparé la cytotoxicité sur la
lignée
cellulaire T24 (dérivée de cellules d’une TVNIM de
haut
grade) de 5 souches : 1 intermédiaires (i.e. porteuse
d’un
DU2 de groupe III) Glaxo-Evans et 4 tardives (DU2 de
groupe
IV) RIVM, Pasteur, Tice et Connaught [16]. L’activité
cytotoxique
du BCG Connaught était supérieure à celle du
BCG
Tice. Les autres différences observées n’étaient pas sta-
tistiquement
significatives. Schwarzer et al. ont comparé la
cytotoxicité
sur les lignées cellulaires T24 et Cal29 (dérivée
de
cellules d’une tumeur infiltrant le muscle métastatique)
de
la souche S4-Jena, de différenciation précoce (DU2 du
groupe
II) avec la souche Tice, de différenciation tardive
[17]. L’activité cytotoxique du BCG S4-Jena était supérieure
à
celle du BCG Tice sur la lignée Cal29 et comparable sur
la
lignée T24. Plus récemment, Secanella-Fandos et al. ont
comparé
l’effet
inhibiteur de la prolifération cellulaire sur
des
lignées cellulaires
T24, J82 et RT4 (ces deux dernières
étant
dérivées de cellules d’une tumeur infiltrant le muscle
non
métastatique,
histologiquement peu différenciée pour
J82
et bien différenciée pour RT4), de 8 souches : 3 précoces,
Japonnaise,
Russe et Moreau ; 2 intermédiaires, danoise et
Glaxo-Evans
; et 3 tardives, Tice, Connaught et Phipps [18].
L’inhibition
de la
prolifération de
cellules J82 par le BCG
Connaught
a été
supérieure à celle liée au BCG Tice et
l’inhibition
de la prolifération de cellules RT4 par le BCG
Connaught
a été supérieure à celle liée à la souche danoise.
En
pratique clinique, le temps de contact recommandé
entre
le BCG et l’urothélium est de 2 heures [9]. Dans
les
études in vitro mentionnés, à l’exception de celle de
Secanella-Fandos
et al. (3 heures de contact entre le BCG et
les
cellules), la durée de contact a été plus longue (1 jour
dans
l’étude de Schwarzer et al. et entre 2 et 5 jours dans
celle
de Rajala et al.). Cette différence de temps de contact
entre
les conditions expérimentales in vitro et celles utili-
sées
en pratique clinique doit être prise en compte dans
l’interprétation
des résultats.
Au
total, il existe des différences de cytotoxicité entre
les
différentes souches de BCG. Le type de DU2 des souches
n’a
pas été corrélé à leur effet cytotoxique. Les données
comparatives
entre les souches RIVM, Tice et Connaught ont
montré
une cytotoxicité supérieure de la souche Connaught
par
rapport aux souches Tice et RIVM.
Différences de capacité à induire une réaction
immunitaire
entre les différentes souches de
BCG
La production d’IL6 et d’IL8 oriente la réponse immunitaire
vers
une
réaction de type cellulaire TH1 qui met en jeu
les
phénomènes de
cytotoxicité impliqués dans le méca-
nisme
d’action de la BCG-thérapie [19]. Les phénomènes
de
cytotoxicité
ont pour support les lymphocytes T CD8+
spécifiques
des antigènes mycobactériens à l’origine de
la
réaction TH1 [20] et les lymphocytes T natural killer
[21]. Secanella-Fandos et al. ont comparé la capacité à