Retentissement de l’hétérogénéité intratumorale sur le diagnostic histopathologique et moléculaire

Mise
au
point
Retentissement de l’hétérogénéité
intratumorale sur le diagnostic
histopathologique et moléculaire
The impact of intratumoral heterogeneity
on pathologic and molecular diagnosis
Marie-Christine Copin*, Fabienne Escande**
pour la prescription de thérapies ciblées dans de nombreux cancers
exige une meilleure connaissance de l’hétérogénéité intratumorale.
Le diagnostic anatomopathologique et les caractéristiques
morphologiques d’une tumeur sont une première approche de
cette hétérogénéité, reflétée par la complexité croissante de la
plupart des classifications des cancers. Les outils moléculaires
modernes de plus en plus sensibles et puissants accentuent cette
nécessité afin, d’une part, d’identifier les anomalies oncogéniques
majeures susceptibles de devenir la cible de nouveaux traitements
et, d’autre part, de ne pas méconnaître des anomalies plus rares,
portées par des clones tumoraux minoritaires mais impliquées
dans l’apparition d’une résistance au traitement.
Mots-clés : Hétérogénéité – Cancer – Anatomopathologie –
Séquençage nouvelle génération – Thérapies ciblées.
L
a notion d’hétérogénéité intratumorale est
connue depuis longtemps mais, grâce aux
récentes innovations technologiques, on constate
une augmentation rapide des connaissances conceptuelles et mécanistiques. L’hétérogénéité intratumorale se décline à plusieurs niveaux : morphologique,
immunophénotypique et moléculaire. Elle est la conséquence d’une instabilité génétique propre aux cellules
tumorales, associée à une évolution clonale de type
darwinien lors de la croissance tumorale (1). Dans le
tissu tumoral, cette hétérogénéité peut être régionale,
lorsque différents sous-clones dominent dans des parties distinctes d’une tumeur, ou “mosaïforme”, lorsque
des cellules aux propriétés différentes sont mêlées dans
la tumeur. Cette hétérogénéité évolue dans l’espace
et le temps lors du développement tumoral (figure 1,
p. 74) [2]. Dans la période actuelle d’évolution majeure
SUMMARY
RÉSUMÉ
» L’importance actuelle de la détection des anomalies moléculaires
The importance of the detection of molecular alterations for
the prescription of targeted therapies in several cancer types
requires a better knowledge of intratumoral heterogeneity. The
pathologic diagnosis and the morphological characteristics of
a tumor are a first approach of this heterogeneity, highlighted
by the increasing complexity of the classifications of cancer.
The sensitivity and the strength of molecular tools increases.
We need to identify the major oncogenic alterations,
potentially the target of new therapies and, on the other
hand, not to miss less frequent alterations carried by minor
clones which may be involved in resistance.
Keywords: Heterogeneity – Cancer – Pathology – Next generation sequencing – Targeted therapies.
des technologies de détection des anomalies moléculaires, la mise en évidence de cette hétérogénéité
tumorale constitue un véritable enjeu pour le diagnostic
et la sélection des patients en vue d’une prescription
de traitements ciblés.
Retentissement de l’hétérogénéité
tumorale sur les différentes étapes
de la prise en charge anatomopathologique
L’hétérogénéité intratumorale, dans sa dimension morphologique et immunophénotypique, est connue de
longue date des pathologistes, qui l’ont intégrée dans
leur stratégie diagnostique.
L’étape macroscopique, essentielle dans le diagnostic
des tumeurs opérées, prend en compte cette hétéro-
Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. III - n° 2 - avril-mai-juin 2014
* Institut de pathologie,
Centre de biologiepathologie, CHU de Lille ;
université de Lille II.
** Institut de biochimie,
Centre de biologiepathologie, CHU de Lille.
73
Mise
au
point
généité, quand elle existe, afin de sélectionner les
zones d’intérêt pour l’examen microscopique. Il est
recommandé d’échantillonner les tumeurs pour le diagnostic, au minimum un prélèvement par centimètre.
Cette règle simple permet de ne pas méconnaître, à
l’échelle microscopique, un contingent tumoral qui, bien
que minoritaire, pourrait être essentiel au diagnostic.
Dans les cas de carcinome sarcomatoïde du poumon,
constitué d’une prolifération fusocellulaire qui mime
un sarcome, il est important d’identifier un contingent
Figure 1. Modèle “tronc-branches”
du cancer rénal selon C. Swanton (2).
1. Anomalies portées par des clones
minoritaires, éventuellement impliquées dans la résistance au traitement (par exemple : T790M dans le
cancer du poumon).
2. Anomalies de distribution hétérogène dans une même tumeur ou
entre la tumeur primitive et la
métastase.
3. Anomalies à l’origine de l’instabilité génomique.
4. Tronc commun correspondant
aux mutations “driver” précoces,
présentes dans tous les échantillons
tissulaires (par exemple, anomalies
du gène VHL dans le carcinome à
cellules claires du rein).
Figure 2. Carcinome sarcomatoïde du poumon. À gauche, contingent tumoral sarcomatoïde
(HES, × 100) ; à droite, contingent adénocarcinomateux (flèches) [HES, × 200].
74
carcinomateux, souvent minoritaire, bien différencié
(adénocarcinome ou carcinome épidermoïde) et qui
permet de poser le diagnostic (figure 2). Dans ce type
tumoral, la composante sarcomatoïde est souvent la
seule représentée sur un prélèvement biopsique. Sur
biopsie, ce diagnostic ne peut qu’être suspecté si la
composante carcinomateuse n’est pas prélevée. Par
ordre de fréquence, chez un sujet de plus de 50 ans, le
diagnostic de carcinome sarcomatoïde est hautement
probable par rapport au diagnostic de sarcome, les
sarcomes pulmonaires étant rares (3).
L’échantillonnage tumoral, qu’il soit macroscopique
ou issu de prélèvements biopsiques multiples de type
cartographie, est également indispensable pour déterminer de façon fiable le grade tumoral : par exemple,
le grade de Fuhrman pour les cancers du rein, ou le
grade de Gleason pour les cancers de la prostate (4,
5). Le grade 4 du score de Gleason est hétérogène sur
le plan architectural et pourrait justifier à lui seul une
sous-classification avec un impact pronostique (5). La
mise en évidence, dans une tumeur hétérogène, d’un
clone tumoral de grade élevé est souvent déterminante
sur le plan pronostique, une faible différenciation, un
index mitotique élevé et des atypies cytonucléaires
marquées étant des facteurs de mauvais pronostic dans
la plupart des carcinomes et des sarcomes (6).
À l’échelle microscopique, l’hétérogénéité intratumorale
est décrite depuis longtemps dans les classifications
des différents types et sous-types tumoraux sur le plan
diagnostique et dans l’évaluation des grades histopronostiques. Les carcinomes pulmonaires ont toujours
été considérés comme des tumeurs hétérogènes initialement caractérisées par l’association de critères
ultrastructuraux distincts d’une composante tissulaire
à l’autre (7). La classification des adénocarcinomes,
actualisée en 2011, en est un exemple (8). Elle rappelle
l’importance de préciser l’existence de composantes
tumorales de plus mauvais pronostic, comme l’adénocarcinome de type micropapillaire, souvent associé à
d’autres contingents adénocarcinomateux de morphologie différente.
L’hétérogénéité intratumorale peut également être
l’expression d’une progression tumorale, comme dans
le lymphome folliculaire, lorsque sur biopsie, une zone
de transformation en un lymphome diffus à grandes
cellules B est identifiée.
L’hétérogénéité phénotypique évaluée par le pathologiste, par immunohistochimie, constitue également une
source de difficultés diagnostiques pour les marqueurs
de différenciation, ou de manque de reproductibilité,
par exemple, pour les marqueurs de prolifération. Le
carcinome pulmonaire connu pour sa diversité morpho-
Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. III - n° 2 - avril-mai-juin 2014
Retentissement de l’hétérogénéité intratumorale sur le diagnostic
histopathologique et moléculaire
logique, peut être très hétérogène au sein d’une même
tumeur, sur le plan phénotypique. Les marqueurs de
différenciation, comme les différents types de cytokératines sont particulièrement concernés par cette hétérogénéité. Même le facteur de transcription TTF-1, à la fois
marqueur d’adénocarcinome et de l’origine pulmonaire
des carcinomes, peut être très hétérogène, en fonction
de la différenciation tumorale. TTF-1 est peu, voire n’est
pas exprimé dans les adénocarcinomes mucineux du
poumon. Nous avons montré que l’expression de TTF-1
était inversement corrélée à celle de la mucine MUC5B
et que le gène MUC5B était régulé négativement par
TTF-1 (9). Dans un même adénocarcinome, en fonction
de la production de mucus de la cellule tumorale, des
zones TTF-1+ peuvent coexister avec des zones avec
sécrétion de mucus TTF-1−.
Enfin, l’examen microscopique, éventuellement complété d’une étude immunohistochimique, permettra
d’éliminer une fausse hétérogénéité représentée par
la présence de cellules normales englobées dans la
tumeur.
Retentissement de l’hétérogénéité
intratumorale sur le diagnostic
moléculaire
Une tumeur maligne est constituée de différentes
sous-populations homogènes ou hétérogènes sur
le plan morphologique, qui peuvent se révéler très
différentes sur le plan génétique. La question de la
justesse des approches moléculaires dans la décision
diagnostique ou thérapeutique se pose de plus en
plus. Alors que les techniques de prélèvement pour
le diagnostic de cancer, de moins en moins invasives, permettent d’obtenir des échantillons tissulaires de plus en plus petits, voire uniquement des
échantillons cytologiques, chacun s’interroge sur la
représentativité de ces échantillons tumoraux. La
question d’une éventuelle hétérogénéité des mutations au niveau des “drivers” oncogéniques est au
cœur du débat. D.L. Longo, en 2012, dans son éditorial du New England Journal of Medicine, cite Albert
Einstein : “Things should be made as simple as possible
but not simpler” (10). Cet éditorial introduit les travaux
récents de l’équipe menée par C. Swanton, du Cancer
Research UK London Institute, qui montrent, sur des
échantillons tissulaires, issus de 4 patients porteurs
d’un carcinome du rein métastatique, que les 2/3
des mutations trouvées dans une biopsie donnée,
n’étaient pas détectables dans tous les échantillons
prélevés dans une même tumeur.
De plus, le profil mutationnel pouvait être, dans la
même tumeur, selon l’échantillon considéré, tantôt de “bon pronostic”, tantôt de “mauvais pronostic” (11).
Les anomalies du gène VHL, considérées comme précoces dans le cancer du rein, étaient, elles, toujours
présentes, quel que soit l’échantillon considéré. Dans
le cancer du poumon, l’hétérogénéité intratumorale
de la distribution des mutations du principal driver
oncogénique, l’EGFR, semble rare (12). L’analyse par
cartographie tumorale d’une série de 50 adénocarcinomes divisés en 3 échantillons et de 5 autres en
100 échantillons montre la présence de mutations du
gène EGFR identiques dans les différents échantillons
d’une même tumeur.
Un des exemples caractéristiques des conséquences,
en pratique courante, de l’hétérogénéité intratumorale morphologique et moléculaire est le carcinome
adénosquameux qui associe un carcinome épidermoïde et un adénocarcinome dans la même tumeur,
les 2 contingents tumoraux étant habituellement
bien distincts. Ce type histopathologique qui, jusqu’à
présent, n’avait pas de particularité pronostique, a
de nouveau fait l’objet d’un débat récemment, à la
lumière de l’intégration des données théranostiques.
Une étude récente a montré que, lorsqu’une mutation
du gène EGFR était détectée dans un carcinome épidermoïde sur des prélèvements biopsiques, il s’agissait dans la grande majorité des cas d’un carcinome
adénosquameux dont la composante adénocarcinomateuse avait échappé à la prise biopsique. Ce carcinome, hétérogène sur le plan morphologique, se
révélait donc homogène quant à la présence d’une
mutation du gène EGFR : cette mutation était détectée
dans les 2 composantes adénocarcinomateuse et
épidermoïde (13). Cette constatation a une implication pratique essentielle, puisque, dans la plupart des
centres français, la recherche de mutations du gène
EGFR est maintenant réalisée, à partir des échantillons biopsiques, dans les carcinomes épidermoïdes
du patient non fumeur. En effet, même si les mutations du gène EGFR sont rares dans les carcinomes
épidermoïdes, il peut s’agir d’un carcinome adénosquameux méconnu et donc potentiellement porteur
d’une mutation, comme le serait un adénocarcinome.
Hétérogénéité intratumorale
et résistance aux traitements
Une question essentielle dans la compréhension des
mécanismes de résistance aux inhibiteurs de tyrosine
Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. III - n° 2 - avril-mai-juin 2014
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au
point
kinases (ITK) est de savoir si les anomalies responsables
de la résistance apparaissent sous l’influence du traitement ou si elles sont déjà présentes. Le concept d’hétérogénéité intratumorale moléculaire apporte des
éléments de réponse. L’idée que des clones minoritaires,
porteurs d’anomalies moléculaires impliquées dans la
résistance aux thérapies ciblées, peuvent être présents
dans la tumeur avant traitement, est sous-tendue par
des travaux fondamentaux sur des lignées cellulaires,
comme ceux de l’équipe menée par P.A. Jänne, du DanaFarber Cancer Institute de Boston (14). Cette équipe met
en évidence, dans des lignées cellulaires et dans des
cancers du poumon, des sous-populations cellulaires
présentant une amplification de MET avant tout traitement. L’hypothèse est que l’émergence de cette population, sous la pression thérapeutique (notion de sélection
positive), explique la résistance aux ITK anti-EGFR. Il
reste aujourd’hui à déterminer comment des techniques
de type NGS (Next Generation Sequencing) vont nous
permettre d’identifier ces anomalies “latentes”, faiblement représentées, et susceptibles de devenir une
source d’adaptation des cellules aux traitements (15).
La présence de mutations à fréquence faible, jusqu’à
moins de 10 % des cellules tumorales, a été montrée,
notamment dans le cancer du côlon et les cancers non
à petites cellules du poumon (16). L’identification au
diagnostic d’une mutation T790M dans un cancer du
poumon portant également une mutation de sensibilité à un traitement anti-EGFR va-t-elle modifier la
prise en charge thérapeutique initiale ? Ces questions
restent aujourd’hui en suspens et nécessiteront des
études longitudinales intégrant de nouvelles biopsies
au moment de la récidive.
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76
Hétérogénéité et métastases
Dans les cancers, l’hétérogénéité génétique n’est pas
toujours synonyme d’hétérogénéité morphologique,
raison pour laquelle le premier examen à réaliser pour
porter le diagnostic de métastase d’un cancer déjà
connu est de comparer la morphologie de la métastase
à celle de la tumeur initiale. Sur le versant moléculaire,
le débat est largement ouvert : les métastases sont-elles
issues de clones présents dans la tumeur primitive ou
se sont-elles modifiées sur le plan moléculaire, à un
stade précoce de la progression tumorale ? Sont-elles
plus ou moins hétérogènes que les tumeurs primitives ?
Les réponses à ces questions sont probablement nuancées. De manière générale, les études comparatives
montrent que les signatures mutationnelles observées dans les métastases reflètent le profil de différents sous-clones existant dans la tumeur primitive,
certaines sous-populations étant toutefois enrichies
dans la métastase. Des sous-clones pourraient également acquérir des mutations additionnelles spécifiques
en fonction de la localisation métastatique (17). Dans
le cancer du poumon, une bonne corrélation des anomalies moléculaires récurrentes entre tumeur primitive
et métastase a été montrée par NGS (18). Cependant,
en pratique clinique, la réponse devra être apportée
pour chaque cancer. Dans les cancers avancés, pour
lesquels plusieurs lignes de traitement ont déjà été
mises en œuvre, les choses sont sans doute différentes
et l’analyse de la tumeur primitive reflète probablement
mal la biologie de la tumeur métastatique soumise à la
sélection positive induite par les différents traitements.
Actuellement, la conduite à tenir consiste à biopsier la
cible du traitement pour l’étude des marqueurs théranostiques (métastase, quand cela est possible, si la
tumeur a été réséquée) et de réaliser les analyses sur
une biopsie récente.
Conclusion
Actuellement, les exigences de la médecine personnalisée relancent l’intérêt de la corrélation entre la
morphologie et les données moléculaires d’une part,
et l’impact de l’hétérogénéité tumorale sur la sensibilité au traitement et le risque de récidive, d’autre
part. Enfin, l’hétérogénéité tumorale temporelle, sous
l’influence des traitements, nécessitera de traquer les
clones minoritaires qui vont influencer significativement
l’évolution de la maladie et expliquer les phénomènes
de résistance.
■
Les auteurs déclarent ne pas avoir de liens d’intérêts.
Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. III - n° 2 - avril-mai-juin 2014