Cellules tumorales circulantes en oncologie digestive

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Cancéro dig. Vol. 1 N° 4 - 2009 - 307-311
DOI 10.4267/2042/30023
MISE AU POINT
Cellules tumorales circulantes en oncologie digestive
Circulating Tumor Cells in Gastrointestinal Oncology
François-Clément Bidard (1), Pascale Mariani (2), Pascal Hammel (3), Florence Huguet (4), Jean-Yves Pierga (1)
(1) Département d’Oncologie Médicale, Institut Curie
(2) Département de Chirurgie, Institut Curie, 26 rue d’Ulm, F-75248 Paris Cedex 05
(3) Service de Gastroentérologie, Hôpital Beaujon, 100 bd du Général Leclerc, F-92110 Clichy
(4) Service d’Oncologie-Radiothérapie, Hôpital Tenon, 4, rue de la Chine, F-75970 Paris Cedex 20
[email protected]
❚ Résumé
Les développements techniques récents permettent de dénombrer et de caractériser les cellules tumorales circulantes dans le
sang de patients atteints de différents types de cancer. Pour
chacun des principaux cancers digestifs (côlon-rectum,
pancréas, estomac, œsophage, …), nous faisons ici la revue de
l’impact clinique de la détection des cellules tumorales circulantes,
que ce soit en facteur pronostique ou en facteur « surrogate »
d’efficacité de la chimiothérapie.
Mots-clés
Cellules tumorales circulantes, Cancers digestifs
❚ Abstract
Recent technical progress allows for counting and characterizing
circulating tumor cells in patients’ blood with several type of
cancer. For each of the main gastrointestinal cancers (colorectal,
gastric, pancreatic and esophageal cancers), we here review the
clinical impact of circulating tumor cells detection, as a prognostic
factor or as early surrogate marker of chemotherapy efficiency.
Keywords
Circulating tumor cells, Gastrointestinal cancer
❚ Introduction
Le processus métastatique implique le franchissement, par les
cellules tumorales, d’un certain nombre d’étapes successives :
invasion du microenvironnement de la tumeur primitive, intravasation, circulation dans le sang et interaction avec ses éléments
figurés, arrêt sur un endothélium « cible », extravasation, éventuelle dormance des cellules tumorales disséminées (ou micrométastases) dans le microenvironnement du tissu-hôte, et
établissement final d’une croissance secondaire menant aux
macrométastases [1]. Si l’on fait abstraction des modèles
précliniques développés en laboratoire, l’étude du processus
métastatique a longtemps reposé sur l’étude des deux extrémités
de ce processus, à savoir la tumeur primitive et les macrométastases. Le suivi du niveau de dissémination a largement fait la
preuve de son intérêt clinique dans les pathologies onco-hématologiques associées à un transcrit spécifique (facilement détectable) : fusion bcr-abl de la leucémie myéloïde chronique, Ews/Fli1
des sarcomes d’Ewing, … Dans les tumeurs épithéliales, malgré
l’absence de tel transcrit spécifique, les innovations techniques
ont permis d’ouvrir récemment deux nouvelles fenêtres d’études
de la dissémination tumorale : une fenêtre « post-intravasation »
© aln.editions
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avec la détection de cellules tumorales circulantes (CTC, par prise
de sang) et une fenêtre « post-extravasation » avec la détection
de cellules tumorales disséminées (DTC, par ponction médullaire)
[2]. Si CTC et DTC correspondent à des étapes différentes du
processus métastatique, et doivent donc avoir, à l’instar du
cancer du sein, des significations cliniques différentes, les efforts
de recherche se focalisent principalement sur les CTC, du fait de
leur facilité de prélèvement (prise de sang pour les CTC vs ponction médullaire pour les DTC). Cette revue est une synthèse des
publications sur les CTC en oncologie digestive.
❚ Techniques de détection
Si la concentration en CTC/ml de sang semble globalement corrélée avec la charge tumorale, le nombre « exact » de ces cellules
varie largement entre patients, pour un même stade de la maladie, sans qu’il soit encore trouvé d’explication à cette observation.
Pour des cancers métastatiques, les concentrations estimées
sont de l’ordre de 1 à 100 CTC/ml de sang : cette dilution des
CTC parmi des millions de leucocytes ne permet pas d’utiliser les
techniques standard que sont la cytologie simple (frottis sanguin
après Ficoll) et le tri cellulaire par FACS qui requiert une cellularité
plus importante.
La plupart des techniques de détection comporte une étape initiale d’enrichissement en CTC de l’échantillon, généralement par
une immunosélection positive des CTC via l’expression d’un antigène de surface épithélial (EpCAM, MUC1, ...). Cette étape, indispensable la plupart du temps pour éliminer les leucocytes,
introduit donc un premier biais technique ; les CTC n’exprimant
pas l’antigène n’étant pas sélectionnées pour la détection. Une
approche de filtration pourrait aussi permettre d’enrichir le prélèvement en CTC, qui sont plus grosses que les cellules sanguines
normales.
Deux approches différentes sont utilisées pour l’étape de détection : détection moléculaire ou détection cytologique. La détection
moléculaire consiste à détecter la présence de transcrits (ARNm)
épithéliaux, par RT-PCR (quantitative ou non) ou par d’autres
techniques (hybridation sur membranes dédiées,…).
Schématiquement, les techniques moléculaires semblent particulièrement sensibles mais peut-être pas assez spécifiques, du fait
de la présence de transcrits épithéliaux illégitimes dans les cellules normales du sang. Les méthodes de détection cytologiques
correspondent à des techniques d’immunocytomarquage d’antigènes épithéliaux (cytokératines épithéliales, …), les cellules étant
alors visualisées de manière à permettre un contrôle de la morphologie cellulaire tumorale. Cette validation visuelle cytologique
(Fig. 1), automatisée dans certains systèmes, est une étape
nécessitant temps et expérience cytologique, mais qui permet
d’obtenir une grande spécificité de détection (au prix d’une sensibilité moindre). Il est donc particulièrement important, dans le
domaine des CTC, de garder en mémoire que les résultats sont
directement dépendants des techniques utilisées.
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Côlon - Rectum
❙ CTC et chirurgie
En situation de résection d’une tumeur colorectale primitive, de
nombreuses études ont été réalisées par plusieurs équipes chirurgicales. La plupart comprenait une détection peropératoire (moléculaire ou cytologique) des CTC dans le système porte, de
manière à mesurer la « charge tumorale » circulante partant de la
tumeur pour atteindre le foie, principal site de rechute métastatique des cancers colorectaux. Certaines études se sont aussi
intéressées à la détection synchrone des CTC dans le système
cave ou dans le réseau veineux périphérique, de manière à estimer la fonction « filtre » que peut avoir le foie vis-à-vis des CTC
arrivant par le système porte. D’autres réalisaient un suivi de la
charge tumorale porte le long de la procédure opératoire, de
manière à étudier une éventuelle dissémination de CTC induite
par les manipulations et la résection de la tumeur, en fonction des
clampages vasculaires mis en place. Une méta-analyse Cochrane
[3] sur 9 essais avec détection moléculaire (646 patients) a permis
quelques conclusions : a) la détection de CTC dans le système
porte est corrélée à l’envahissement ganglionnaire (N0 : 21 % de
patients CTC+, N+ : 50 % de patients CTC+) ; b) la survenue de
métastases hépatiques et la survie sans maladie sont corrélées
au statut CTC peropératoire, indépendamment du stade tumoral
(I, II ou III). Ces résultats ont été retrouvés dans un essai postérieur à cette analyse utilisant, chez 194 patients de stade II, une
détection moléculaire de 4 gènes (ACE/hTERT/CK19/CK20) dans
le sang périphérique [4].
❙ CTC et chimiothérapie
Concernant la chimiothérapie en situation adjuvante, si les résultats précédents pourraient suggérer l’indication de chimiothérapie
adjuvante dans les stades II CTC+ (portal ou périphérique), aucun
essai ne s’y est actuellement intéressé. Il s’agit typiquement d’une
situation clinique qui devrait faire l’objet des prochains essais de
traitements adjuvants.
En situation métastatique, les résultats les plus intéressants ont été
obtenus avec la technique cytologique automatisée CellSearch®,
dans une étude réalisée au Fox Chase Cancer Center [5]. Sur
430 patients métastatiques en début de 1re, 2e ou 3e ligne de chimiothérapie, la positivité avant le début de la chimiothérapie en CTC
atteignait 26 % avec un seuil de positivité ≥ 3CTC/7,5 ml. Cette
positivité étant corrélée avec l’atteinte hépatique et le Performance
Status. La positivité en CTC était un facteur pronostique indépendant pour la survie globale (9 vs 18 mois ; p < 0,0001), quel que
soit le traitement suivi [6]. De plus, la survie sans progression et la
réponse radiologique étaient statistiquement liées aux variations du
nombre de CTC avant le début de la chimiothérapie et après
1 mois de traitement, ce qui ferait des CTC un « super marqueur »
permettant d’évaluer précocement l’efficacité d’une chimiothérapie. Bien que le bénéfice clinique individuel d’une telle stratégie n’ait
pas été encore étudié par un essai clinique dédié, la FDA a néanmoins autorisé la commercialisation du CellSearch® aux USA, en
tant qu’« aide au management de la chimiothérapie des cancers
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Figure 1 Quelques Cellules Tumorales Circulantes :
colorectaux métastatiques ». Ce test y est remboursé par les assurances privées, car la détection précoce de l’inefficacité des traitements que permettrait ce test mène probablement à une diminution
de la quantité totale de traitements administrés (sans que cela n’ait
été démontré).
❙ Questions non abordées
CTC avec fluorescence cytoplasmique verte (cytokératine 8/18/19),
noyau en violet (DAPI) – système CellSearch®.
CTC (en jaune, cytokératine cytoplasmique), attachée à un pilier (bleu) recouvert
d’anticorps anti EpCAM - technique microfluidique de l’équipe de M. Toner (Mass.
General Hospital).
Outre les stades II et la question de la chimiothérapie adjuvante, de
très nombreuses questions restent non résolues, les essais cliniques étant à concevoir : les CTC pourraient ainsi avoir un intérêt :
a) dans les pauses thérapeutiques dans les stratégies de type « stop
and go » (sélection des patients et/ou de la durée de la pause) ;
b) dans les approches de chimiothérapies « néoadjuvantes » des
CTC en vert (marquage cytoplasmique des cytokératines), au milieu de cellules
mononuclées du sang en orange (marquage CD45) – technique de « laserscanning cytometry » de l’équipe de K. Pachmann (Université d’Iéna).
CTC en microscopie confocale : marquage cytoplasmique rouge (cytokératine 8/18/19) et noyau en bleu (DAPI). Barre = 3,5 µm. Ces images de très haute définition
ont été obtenues après immunosélection en chambre microfluidique (L Saias, JL Viovy, Institut Curie, CNRS U168).
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métastases hépatiques potentiellement résécables ; c) dans la
détermination des cibles thérapeutiques ou des facteurs moléculaires tumoraux tels que les mutations de K-RAS [7], B-RAF…
Pancréas
Le cancer du pancréas exprime assez fortement la molécule EpCAM
qui est à la base de la plupart des étapes d’immunoenrichissement.
Il s’agit toutefois d’une pathologie rare, et peu d’études sont disponibles actuellement. Dans les cancers localisés opérables, des résultats ont été obtenus par les techniques moléculaires (RT-PCR sur les
gènes ACE et cytokératine CK19) pour le diagnostic (tumeur vs
lésion bénigne, n = 135 sujets [8] et pour l’évaluation pronostique
lors de la résection des tumeurs opérables (n = 37 patients) [9].
Réalisée chez 172 patients opérés, une étude faite par RT-PCR sur
CK20 a par ailleurs rapporté des résultats mitigés : un impact pronostique serait observé dans le sous-groupe des cancers bien et
moyennement différenciés, en mélangeant l’information apportée
par les CTC et les DTC prélevées en peropératoire [10].
Du côté des techniques cytologiques, la première étude avec le
CellSearch® a rapporté, en 2004, la détection de CTC dans
16 cancers du pancréas M+, à raison d’environ 20 % de patients
CTC+ au seuil de ≥ 2 CTC/7,5 ml [11]. Avec la même technique,
l’équipe de M. Tempero a rapporté, sur 23 patients M+, une incidence de 50 % (seuil ≥ 1 CTC/7,5 ml), sans tendance pronostique majeure mise en évidence [12]. Dans le cancer du pancréas
localement avancé, nous conduisons actuellement, dans le cadre
de l’essai thérapeutique LAP07 du GERCOR, une étude prospective sur la valeur pronostique des CTC (CirCé07) avec le système
CellSearch® (Encart 1).
Estomac - Œsophage
Pour les cancers de l’estomac, la littérature sur les CTC est, comme
d’habitude, essentiellement asiatique. Historiquement, de nombreuses études ont été réalisées pour affiner le pronostic post-chirurgical de cancers non métastatiques via la détection moléculaire de
divers ARNm dans le sang : survivine [13], CK18, CK19, CK20,
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ACE [14], uPAR [15]… Bien que les durées de suivi et les « endpoints » cliniques soient hétérogènes, la grande majorité des études
publiées rapporte un impact clinique significatif de la détection de
CTC. L’impact pronostique des CTC est similairement démontré
dans les cancers de l’œsophage [16-18]. De manière plus mécanistique, une étude chez 810 patients suivis pour un cancer de l’estomac réséqué [19] a montré que l’impact sur la prédiction de
l’apparition de métastases de la détection par un outil moléculaire
des CTC, ne serait statistiquement restreint qu’au sous-groupe de
patients CTC+ présentant, par ailleurs, une forte expression de
VEGFR1 dans la moelle osseuse. Il s’agit d’un des rares mais très
élégants arguments en faveur de la théorie de la « niche pré-métastatique » qui se caractériserait notamment par des cellules hématopoïétiques VEGFR1+ [20]. Il faut enfin citer la première étude publiée
[21] avec le système CellSearch® portant sur 130 patients atteints
de cancers gastriques ou œsophagiens, rapportant des taux de
détection (seuil à ≥ 2CTC/7,5 ml) en situation M+ d’environ 40 % ;
les CTC étant, là aussi, un facteur pronostique indépendant.
❚ Autres localisations
On peut rappeler que la technique ISET® (Metagenex®) de filtration avait initialement rapporté l’impact pronostique des CTC
chez 44 patients atteints de carcinomes hépatocellulaires non
métastatiques [22]. Le principe de filtration, optimisé, est actuellement réutilisé par une équipe américaine.
❚ Conclusion
La recherche sur les CTC s’est développée en premier dans le
cancer du sein, pour lequel il existait déjà une forte expérience de
détection des DTC dans la moelle osseuse ; le système cytologique
CellSearch® s’y est imposé pour le moment grâce à sa standardisation, en supplantant les techniques moléculaires monocentriques
antérieures. L’oncologie digestive, où les traitements systémiques
sont fortement intriqués avec des traitements locaux, où la notion
de résécabilité (et donc de réponse à la chimiothérapie) est parfois
Encart : Étude CirCe07
Localisation tumorale : cancers du pancréas localement avancés (LA)
Étude prospective observationnelle, ancillaire (facultative) à l’essai intergroupe LAP07
Design :
2 mesures de CTC (CellSearch®) : à l’inclusion et après 2 mois de gemcitabine (+/– erlotinib).
Statut :
en cours (100 patients prévus, > 40 patients inclus fin 2009)
Le cancer du pancréas LA correspond à un groupe de patients non opérables, généralement du fait d’un envahissement vasculaire
tumoral, mais sans métastase retrouvée au bilan radiologique initial. Ces tumeurs sont en fait hétérogènes dans leur avancée dans
le processus métastatique, ce qui explique l’absence de standard « fort » de traitement actuel (chimio vs radiothérapie). À terme, il
serait possible que la mesure de la dissémination métastatique infra-radiologique (reflétée par les CTC) puisse aider à la personnalisation des traitements : traitement locorégional (chimioradiothérapie +/– erlotinib) pour les tumeurs peu disséminées, traitement
systémique (chimiothérapie +/– erlotinib) pour les tumeurs disséminées.
CirCé07 est la première étude dans les cancers du pancréas LA et a un objectif descriptif (incidence de détection et impact pronostique). Elle s’accompagne d’une évaluation de l’expression d’EGFR (cible de l’erlotinib) par les CTC.
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critique, est un formidable terrain de développement des CTC qui
permettent potentiellement une évaluation pronostique mesurable
à différents moments-clés des traitements. Ainsi, si la prise en
compte de l’importance du processus métastatique via une mesure
quantitative des CTC peut sembler « logique » dans la décision de
réaliser, ou non, des métastasectomies hépatiques chirurgicales
complexes en plusieurs temps, encore faut-il en démontrer le
bénéfice clinique ! Les CTC pourraient devenir une vraie aide à la
sélection des patients pour déterminer le niveau d’agressivité de
notre prise en charge tant chirurgicale que cytotoxique. Il faut enfin
retenir que, si les bases de l’utilisation clinique rationnelle des CTC
seront définies par les techniques de détection actuelles, celles-ci
sont appelées à s’améliorer, et devraient permettre prochainement
la détermination des caractéristiques moléculaires tumorales : par
une simple prise de sang, K-RAS, b-Raf, ou d’éventuelles cibles
(HER2 dans les cancers de l’estomac…) seront alors directement
mesurées sur les CTC.
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