La stadification moléculaire du cancer prostatique

ARTICLES
DE REVUE
Progrès en Urologie (1997), 7, 925-929
La stadification moléculaire du cancer prostatique
Vincent RAVERY
Clinique Urologique, Hôpital Bichat, Paris, France
HISTORIQUE
RESUME
Malgré l’amélioration des techniques actuelles
d’évaluation, il persiste une sous-stadification d’environ 30% des cancers prostatiques cliniquement
localisés à la glande. La RT-PCR est une méthode
de détection sensible et spécifique des cellules prostatiques circulantes qui est proposée comme outil de
stadification moléculaire.
La discussion critique des résultats de la littérature
obtenus avec cette méthode est abordée. Ces résultats, concernant la détection de cellules prostatiques circulantes PSA ou PSMA positives, ne peuvent être qu’indicatifs puisqu’aucune des équipes
n’a utilisé la même méthode. Il n’y a aucun consensus concernant le matériel utilisé, le choix des
amorces d’oligo-nucléotides, le nombre de cycles à
appliquer, ni même le type de méthode, classique
ou «nichée».
Une autre utilisation possible de cette méthode est la
détection précoce des cellules prostatiques circulantes, possiblement tumorales, au cours du suivi
des patients ayant subi une prostatectomie radicale.
Les résultats de la littérature sont là encore contradictoires.
Ainsi, pour pouvoir influencer la décision thérapeutique du cancer de prostate, les méthodes de biologie moléculaire doivent encore faire la preuve de
leur fiabilité et de leur reproductibilité en pratique
courante.
Mots clés : Cancer, prostate, biologie moléculaire, pronostic,
PSA.
Progrès en Urologie (1997), 7, 925-929.
L’idée d’une stadification moléculaire du cancer prostatique est née, à la fois de la nécessité d’améliorer la
stadification par les caractéristiques clinique, biologique, biopsique et radiologique habituelles, et de la
possibilité d’utiliser de nouvelles techniques de biologie moléculaire. Dès lors, il paraît important de déterminer si l’apparition de ces techniques nouvelles n’a
pas poussé les cliniciens à vouloir à tout prix leur trouver une indication, ou si, au contraire, leur utilisation
peut réellement améliorer la prise en charge du patient.
La recherche de cellules circulantes a connu son véritable essor grâce à l’apparition de la PCR (polychain
reaction) mise au point par MULLIS [18] en 1987, ce qui
lui a valu le prix Nobel de Chimie en 1993. La PCR
permet l’amplification d’un segment connu d’ADN par
application d’une ADN polymerase thermostable [20]
qui autorise la synthèse d’un segment d’ADN après
séparation des brins (à 90°C), accolement des amorces
(à 60°C) et réaction en chaine de synthèses (à environ
54°C). Il est possible également d’amplifier des
séquences ribonucléiques en passant par l’intermédiaire d’un ADN complémentaire (ADNc) grâce à une
technique de RT-PCR (reverse transcriptase-PCR). Ces
deux méthodes de biologie moléculaire permettent
l’identification d’évènements rares et remplissent les
conditions de mise en évidence des cellules supposées
tumorales dans le sang circulant. Cette détection repose sur la spécificité d’une partie de l’ADN ou de l’ARN
de la cellule détectée [23].
Des études expérimentales sur un modèle animal suggèrent qu’une cellule circulante sur dix mille est
capable de générer une métastase [9]. En fait, compte
tenu des défenses naturelles de l’organisme, on considère qu’il faut au moins 10.000 cellules tumorales circulantes pour aboutir à une métastase, soit environ 2
cellules par millilitre de sang. Puisqu’il existe dans des
conditions standards environ deux millions de lymphocytes par millilitre de sang, pour détecter un patient
ayant un potentiel métastatique, la méthode utilisée
doit avoir une sensibilité de détection d’au moins une
cellule sur un million.
Après une utilisation en hématologie pour le suivi des
patients traités pour une leucémie myéloïde chronique
(amplification génique de fragments d’ADN spécifique
transloqués - chromosome Philadelphie), en gynécologie
pour la recherche de cellules métastatiques dans la moelle osseuse par amplification de certaines séquences
d’ARN de cytokératine 19, en dermatologie, en neurologie et en gastro-entérologie, ces techniques ont fait leur
apparition dans le domaine urologique. C’est naturellement pour le cancer de la prostate que la technique est
utilisée. En effet, elle bénéficie de la spécificité d’organe
Manuscrit reçu : janvier 1997, accepté : mars 1997.
Adresse pour correspondance : Dr. V. Ravery, Clinique Urologique, Hôpital
Bichat, 46, rue Henri Huchard, 75018 Paris.
925
du PSA et plus récemment, du PSMA (antigène spécifique de membrane prostatique), en détectant par RTPCR des segments spécifiques de l’ARN d’une de ces
deux molécules. Il faut souligner que la détection de cellules PSA positives ou PSMA positives dans un contexte de tumeur prostatique n’a qu’une spécificité d’organe
et non pas de nature (tumorale ou non).
APPLICATIONS THEORIQUES
Une des voies de recherche naturelle d’indication pour
ces techniques reste l’amélioration de la stadification
pré-opératoire des tumeurs cliniquement localisées à la
glande. En effet, si l’utilisation du PSA et de certains
critères biopsiques (nombre de biopsies positives, évaluation du tissu péri-prostatique, longueur de tissu biopsique envahie par la tumeur) a permis de ramener la
sous-stadification pré-opératoire des tumeurs T1-T2 à
environ 30%, abaisser encore ce pourcentage reste un
challenge que l’utilisation de la RT-PCR pourrait aider
à relever. Au bout du compte, si dans le bilan initial, on
arrive à établir une corrélation nette entre la présence de
cellules prostatiques circulantes et le stade extra-capsulaire de la maladie, on pourra soustraire ces patients de
l’indication de prostatectomie radicale pour plutôt leur
proposer un traitement général, hormonosuppresseur.
Il reste également à déterminer si l’utilisation de cette
technique apporte une réelle amélioration pour la stadification du cancer de la prostate ou si elle ne fait que
confirmer ce que les facteurs d’évaluation plus classiques (PSA, biopsies, imagerie) apportent déjà à
moindre coût et avec moins de difficulté de réalisation,
d’interprétation et de reproductibilité.
La détection de cellules prostatiques circulantes chez
un patient opéré de prostatectomie radicale pourrait
signifier que ce patient va récidiver, à la fois sur le plan
biologique et sur le plan clinique, à plus ou moins
brève échéance. Cet te évaluation plus précoce du
risque de récidive après traitement radical, si elle se
confirme, aura-t-elle une incidence en pratique quotidienne? Rien n’est moins sur; cependant elle pourrait
contribuer à parfaire le contrôle de qualité du traitement proposé au patient.
la RT-PCR pouvait permettre la détection de cellules
PSA positives dans des ganglions histologiquement
sains chez des patients ayant par ailleurs d'autres ganglions envahis.
On a ainsi eu l'impression de redécouvrir, grâce à la
détection de cellules prostatiques circulantes, qu'un
cancer prostatique au stade métastatique pouvait s’accompagner d'une dissémination tumorale par voie
hématogène. Dans ce groupe particulier de patients
ayant des métastases, la détection de cellules exprimant
le PSA dans le sang circulant a au moins permis de
valider la méthode.
Concernant le cancer de la prostate cliniquement localisé à la glande, de nombreuses équipes ont étudié la
valeur de la détection de cellules prostatiques circulantes par RT-PCR pour améliorer la stadification préthérapeutique. Les résultats sont à l'évidence très
contradictoires (Tableau 1). Certaines équipes [14]
trouvent une corrélation entre les résultats de la stadification moléculaire et ceux de la stadification anatomopathologique. D’autres [11,12], au contraire, en utilisant une technique de RT-PCR dite «nichée» avec une
sensibilité théorique supérieure, trouvent des résultats
opposés. Dans notre expérience [4], en utilisant une
technique de RT-PCR classique et des amorces d oligonucléotides identiques à celles d'Israeli, nous détectons
des cellules prostatiques circulantes chez 7 patients sur
48 (14,6%) sans différence significative dans les
groupes de patients pT2 et pT3. Clairement, il faudra
vérifier si les patients ayant des résultats de RT-PCR
positifs pour la recherche de cellules prostatiques circulantes et dont les caractéristiques anatomopathologiques de la pièce opératoire sont rassurantes, développeront par la suite une progression biologique et/ou une
récidi ve objective, justifiant alors l’emploi des
méthodes de stadification moléculaire ou si il s'agit de
faux négatifs de l'examen anatomopathologique. Un
premier élément de réponse est apporté par l'étude de
D EVRIES [7] qui trouve un taux de récidive biologique
plus élevé après prostatectomie radicale en cas de
résultats de RT-PCR positifs: avec un suivi de 6 mois,
le taux de récidive est de 19% contre 2% en cas de
résultats de RT-PCR négatifs.
RT-PCR et dissémination métastatique chirurgicale
RESULTATS
RT-PCR et stadification
Dans le modèle de tumeur prostatique humaine, c'est
en 1992 que M ORENO [17] identifie des cellules prostatiques circulantes par ampl ification de fragments
d'ARN messager du PSA chez des patients au stade
métastatique. 33% des patients étudiés avaient des
résultats de RT-PCR positifs. D EGUCHI [5] a montré que
La manipulation du tissu prostatique favorise-t-elle
l'essaimage de cellules dans le sang circulant? On sait
déjà que les procédures d'exérèse ou biopsiques de la
prostate sont à l'origine d'une élévation très significative des taux de PSA et notamment du PSA libre.
Certaines équipes utilisant la RT-PCR pour la détection
des cellules prostatiques circulantes (exprimant le PSA
ou le PSMA) ont souligné l'importance du nombre de
patients ayant ces cellules dans des échantillons sanguins prélevés pendant la prostatectomie radicale et
926
Tableau 1. Comparaison des résultats obtenus par RT-PCR dans le modèle prostatique humain.
Méthode
Seuil
Résultats
T1-T2
Moreno [17]
RT-PCR PSA
Jaakkola [13]
Nested RT-PCR PSA
1,6/106
RT-PCR PSA
1/105
Katz [14]
Contrôle
N+/M+
4/12 (33%)
0/17 (0%)
9/18 (50%)
0/18 (0%)
27/80 (34%)
pT2 : 7/50 (14%)
pT3 : 20/30 (66,7%)
16/20 (80%)
0/40 (0%)
RT-PCR PSM
1/105
19/80 (24%)
10/20 (50%)
0/40 (0%)
Nested RT-PCR PSA
1/106
pT2 : 0/18 (0%)
pT3 : 1/15 (6%)
6/24 (25%)
1/40 (2,5%)
Nested RT-PCR PSM
1/106
pT2 : 13/18 (72%)
pT3 : 9/15 (60%)
16/24 (66%)
2/38 (5%)
Nested RT-PCR PSA
5/106
5/65 (7%)
11/35 (31%)
0/14 (0%)
Ghossein [10]
RT-PCR PSA
1/106
pT2 : 4/25 (16%)
pT3 : 3/10 (30%)
25/72 (34%)
0/27 (0%)
Sokoloff [22]
RT-PCR PSA
1/106
pT2 : 2/7 (29%)
pT3 : 4/4 (100%)
8/9 (88%)
0/7 (0%)
De Crémoux [4]
RT-PCR PSA
1/106
7/78 (14,6%)
Cama [1]
Israeli [11, 12]
Seiden [21]
Ravery [19]
Eschwege [8]
pT2 : 4/27 (14,8%)
pT3 : 3/21 (14,3%)
RT-PCR PSM
même pendant la résection transuréthrale de prostate.
Plus récemment, la détection de cellules PSA positives
dans le sang circulant, avant tout geste d'exérèse chez
des patients programmés soit pour une prostatectomie
radicale, soit pour une résection trans-uréthrale de prostate, a permis d'atténuer la crainte légitime d'une dissémination métastatique de la maladie provoquée par la
manipulation chirurgicale de la glande. Pour E SCHWÈGE
et al. [8], 51% des patients testés ont des cellules circulantes prostatiques en cours de réalisation d'une prostatectomie radicale, alors que 27% en ont juste avant.
Avant résection, 20% des patients ont une détection
positive. Pour l’équipe de Tours [15], qui a fait cette
recherche de cellules prostatiques dans le sang circulant chez des patients allant subir une résection transuréthrale de la prostate ou une vaporisation au laser
pour une hypertrophie bénigne de la prostate, il y a
11/13 patients positifs, alors que 10 d'entre eux sont
positifs avant toute procédure chirurgicale. Ces deux
études ont été menées en recherchant les cellules circulantes qui exprimaient le PSMA.
0/10 (0%)
9/33 (27%)
PROBLEMES PRATIQUES
Interprétation des résultats
De fait, les résultats sont largement influencés, non
seulement par la technique utilisée, mais par le choix
des amorces. Dans ce débat, la diversité des seuils de
détection peut également expliquer des résultats si différents. L’absence de consensus actuel sur les
méthodes de RT-PCR a poussé certains auteurs [6] à
comparer l'ensemble des protocoles utilisés par les
auteurs qui travaillent sur la détection des cellules prostatiques circulantes et qui ont déjà publié leurs résultats: il n’y a de point commun dans aucune des étapes
de la technique, aussi bien pour le choix des amorces,
les produits consommables uti lisés, l es quanti tés
d'ARN et d’ADNc, le matériel employé pour l’amplification génique et même pour le nombre de cycles. Il est
donc tout à fait essentiel d'uniformiser les techniques
de RT-PCR, le choix des amorces et de définir un seuil
de détection utile et suffisant pour que cette méthode
puisse être utilisée en clinique pour la stadification pré927
opératoire du cancer prostatique. C'est pourquoi certaines équipes ont délibérément choisi de ne publier
aucun résultat d'application clinique, mais de poursuivre la recherche et la mise au point des techniques
de détection pour définir une méthode consensuelle de
référence.
un événement fréquent dans l'histoire naturelle du cancer de prostate, aussi bien au stade localisé que métastatique, ou alors le PSMA détecté ne provient pas uniquement de la prostate, car en effet cette molécule présente de nombreuses homologies structurales avec la
transférine [11].
Problème de sensibilité
CONCLUSION
Ceci ne veut pas dire qu'il faut obligatoirement choisir
la technique la plus sensible, en effet, les cellules circulantes semblent être un événement commun dans
l'histoire naturelle des tumeurs aussi bien au stade
métastatique que localisé, et accroître à tout prix la
sensibilité de la méthode pourrait conduire à la détection d'évènements cellulaires exceptionnels sans lien
avec le potentiel métastatique réel de la tumeur.
Certains travaux montrent des résultats qui correspondent à une meilleure sensibilité avec des méthodes
dites «sensibles» (RT-PCR «nichée»). Utiliser une
technique très sensible, c'est s'exposer au risque de
«transcription illégitime» [2]. Ainsi, parmi un grand
nombre de cellules, statistiquement une cellule peut
exprimer par hasard le gène ou la partie du gène
recherchée; d'autre part, on a émis l'hypothèse que
toutes les cellules pouvaient exprimer en faible quantité l'ensemble des gènes et qu'utiliser une méthode trop
sensible, risquerait d'amplifier le bon gène, mais exprimé par une cellule autre que la cellule recherchée.
Il faut avant tout définir une méthode de recherche de
cellules prostatiques circulantes consensuellement
admise puis appliquer cette méthode à la stadification
moléculaire et pré-opératoire du cancer prostatique cliniquement localisé, afin de savoir si elle apporte un
plus par rapport aux facteurs pronostiques plus classiquement admis.
Il faut évaluer avec une grande rigueur la reproductibilité des résultats car ces méthodes restent jusqu'à présent confinées aux laboratoires avec des conditions de
réalisation extrêmement strictes compte tenu de la
grande labilité des ARN.
Enfin, rappelons une fois de plus que les cellules PSA
(ou PSMA) positives détectées ne sont pas nécessairement tumorales et que la prochaine étape de la problématique devra s'attacher à caractériser ces cellules
détectées avec la mise en évidence de leurs caractéristiques antigéniques associées au phénotype tumoral.
Ainsi, les facteurs limitant des méthodes de biologie
moléculaire en application clinique sont encore nombreux: le seuil de détection reste à définir, le choix des
amorces à utiliser n'est pas encore fait, et plus encore
les applications pratiques de ces méthodes ne sont pas
encore toutes clairement établies.
PSA et PSMA
Le PSA est une des trois kallicréines humaines, c'est
une glycoprotéine d'un poids moléculaire de 33 kD. Il
n'est pas complètement spécifique des cellules épithéliales de la prostate. Certaines études ont détecté une
immuno-expression du PSA dans les glandes péri-uréthrales, dans certaines tumeurs du sein [16], du poumon, du côlon, de l’ovaire [24], du foie, du rein, des
parotides. On en a également détecté dans le liquide
amniotique et dans le lait maternel [25]. En utilisant
certaines techniques de biologie moléculaire (RT-PCR)
on a détecté dans le tissu mammaire normal et l'endomètre des ARN messagers du PSA [3]. L’hypothèse
d'une production de PSA par les tissus possédant des
récepteurs aux stéroïdes a été avancée, avec cependant
un niveau d'expression faible, mais que des méthodes
ultrasensibles, telle que la RT-PCR, pourraient détecter, conduisant à de faux positifs («transcription illégitime»).
REFERENCES
1. CAMA C., OLSSON C.A., RAFFO A.J., et al.: Molecular staging of
prostate cancer. Il. A comparison of the application of an enhanced
reverse transcriptase polymerase chain reaction assay for prostate
specific antigen versus prostate specific membrane antigen. J. Urol.,
1995, 153, 1373-1378.
2. CHELLY J., GILGENKRANTZ H., HUGHNOT J: lllegitimate transcription. Application to the analysis of truncated transcripts of the
dystrophin gene in non muscle cultured cells from Duchenne and
Becker patients. J. Clin. Inv. 1991, 88,1161-1166.
3. CLEMENTS J.A., MUKHTAR A.: Glandular kallikreins and prostate specific antigen are expressed in the human endometrium. J. Clin.
Endoc. Metab., 1994, 78, 1536-1539.
L'antigène membranaire spécifique de prostate
(PSMA) est considéré par certains comme un marqueur plus sensible et spécifique que le PSA. ISRAELI
détecte même 72% des patients ayant des cellules circulantes PSMA positives alors que leur tumeur est
classée pT2. Plusieurs hypothèses peuvent être envisagées: soit les cellules circulantes détectées représentent
4. DE CREMOUX P., RAVERY V., PODGORNIAK M.P., et al.: Value
of the preoperative detection of PSA positive circulating cells by
nested RT-PCR in patients submitted to radical prostatectomy. Eur.
Urol., in press, 1996.
5. DEGUCHI T., DOI T., EHARA H., et al.: Detection of micrometastic prostate cells in Iymph nodes by reverse transcriptase-polychain
reaction. Cancer Res., 1993, 53, 5350-5354.
928
6. DE LA TAILLE A.: Principes et méthodes de détection des cellules
épithéliales circulantes dans le cancer de la prostate. Mémoire de
DEA, Université René Descaartes, Paris V, 1995.
7. DE VRIES G., OLSSON C.A., RAFFO A., et al.: The molecular staging of prostate cancer using an RT-PCR assay: a study of 100 radical prostatectomy patients. J. Urol., 1995, 153, 294A.
8. ESCHWEGE P., DUMAS F., BLANCHET P., et al.: Recherche de
cellules prostatiques circulantes par RT-PCR PSM avant, pendant et
après prostatectomie radicale. Prog. Urol., 1996, 6, lA.
9. FIDLER l.J., HART l.R.: Biologic diversity in metastatic neoplasmes:
origins and implications. Sciences, 1982, 217, 998-1001.
10. GHOSSEIN R.A., SCHER H.l., GERALD W.L. et al.: Detection of
circulating cells in patients with localized and metastatic prostatic
carcinoma: clinical implications. J. Clin. Oncol., 1995, 13, 11951200.
11. ISRAELI R.S., POWELL T., FAIR W.R., HESTON W.D.W.:
Molecular cloning of a complementary DNA encoding prostate specific membrane antigen. Cancer Res., 1993, 53, 227-230.
12. ISRAELI R.S., SU L., FAIR W., et al.: PCR based of occult circulating prostatic tumors cells - an analysis of 170 patients samples.
AUA Las Vegas, 1995, 602.
13. JAAKOLA S.. VORNANEN T., LEINONEN J., RANNIKKO S.,
STENMAN U.H.: Detection of prostatic cells in peripherical blook:
correlation with serum concentration of prostate specific antigen.
Clin. Chem., 1995, 41, 182- 186.
14. KATZ A.E., OLSSON C.A., RAFFO A.J., et al.: Molecular staging
of prostate cancer with use of an enhanced reverse transcriptase-PCR
assay. Urology, 1994, 43, 765-775.
SUMMARY
Molecular staging of prostatic cancer.
De spite the improvement current evaluation technique s,
approximately 30% of prostatic cancers clinically localized to
the gland are understaged. RT-PCR is a sensitive and specific
screening method for circulating prostatic cells, proposed as a
molecular staging tool.
The results obtained with this method and reported in the litera ture are critically discussed. These results, concerning the
detection of circulating PSA- or PSMA-positive prostatic cells,
are only indicative, as none of the teams used the same method.
No consensus has been reached concerning the equipment used,
the choice of oligonucleotide primers, the number of cycles to be
applied or even the type of method, classical or «nested».
Another possible application of this method is early detection of
circulating prostatic cells, possibly neoplastic, during the fol low-up of patients treated by radical prostatectomy. Once again,
the results of the literature are contradictory.
The reliability and reproducibility of molecular biology tech niques in routine practice must therefore be demonstrated befo re these techniques can influence the therapeutic decision
concerning prostatic cancer.
Key-words : Cancer, prostate, molecular biology, prognosis,
PSA.
____________________
15. LANSON M., HAILLOT O., BARAT D., GOTTA SERY F., LANSON Y.: La détection du PSMA dans les cellules circulantes n'est pas
un facteur pronostique du cancer prostatique. Prog. Urol., 1996, 6, 2A.
16. MONNE M., CROCE C.M., YU H., DIAMANDIS E.P.: Molecular
characterization of prostate specific antigen mRNA expressed in
breast tumors. Cancer Res., 1994, 54, 6344-6347.
17. MORENO J.G., CROCE C.M., FISHER R., et al.: Detection of
hematogenous micrometastasis in patients with prostate cancer.
Cancer Res., 1992, 53, 6110-6112.
18. MULLIS K.B., FALOONA F.: Specific synthesis of DNA in vitro via
polymerase catalysed chain reaction. Method. Enzymol.,1987,155,
335-350.
19. RAVERY V., DE CREMOUX P., PODGORNIAK M.P., et al.:
Détection de celllules prostatiques circulantes par RT-PCR au cours
du cancer prostatique cliniquement localisé. Prog. Urol., 1996, 6, lA.
20. SAIKI R.H., GELFAND D.H., STOFFEL S., HIGUCHI R., HORN
G.T.: Primer directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase. Sciences, 1988, 239, 487-491.
21. SEIDEN M.V., KANTOFF P.W., KRISTHIVAS K., et al.: Detection
of circulating tumor cells in men with localized prostate cancer. J.
Clin. Oncol., 1994, 12, 2634-2639.
22. SOKOLOFF M., TSO O.L., KABOO R., FRANKLUR J., et al.:
Supersensitive and quantitative PCR: an innovative technique for
staging and monitoring prostate cancer. J. Urol., 1995, 153, 262A.
23.
WOOD D.P. Jr.: The molecular staging of prostate cancer. Sem.
Urol., 1995, 13, 96-102.
24. YU H.. DIAMANDIS E.P.. LEVESQUE M., ASA S.L., MONNE
M., CROCE C.M.: Expression of the prostate specific antigen gene
by a primary ovarian carcinoma. Cancer Res., 1995, 55. 1603- 1606.
25. YU H., DIAMANDIS E.P.: Prostate specific antigen in milk of lactating women. Clin. Chem., 1995, 41, 54-60.
929