Cellules tumorales circulantes : quelles applications cliniques ? MISE AU POINT Circulating tumor cells: what clinical relevance?

334 | La Lettre du Cancérologue • Vol. XX - n° 5 - mai 2011
MISE AU POINT
Cellules tumorales circulantes :
quelles applications cliniques ?
Circulating tumor cells: what clinical relevance?
F.C. Bidard*, C. Massard**, M. Wislez***, J.Y. Pierga*
* Département d’oncologie médicale,
Institut Curie, Paris.
** Département de médecine, Insti-
tut Gustave-Roussy, Villejuif.
*** Service de pneumologie, hôpital
Tenon, Paris.
Rappels biologiques
Les cellules tumorales circulantes (CTC) correspon-
dent biologiquement à une nouvelle fenêtre d’ob-
servation du processus de dissémination cellulaire
cancéreuse, que ce soit ou pas en situation métasta-
tique. Les mécanismes de régulation biologique des
étapes menant à l’intravasation et à la circulation des
cellules tumorales sont cependant encore largement
inconnus. Ainsi, notamment, les tentatives pour
isoler des gènes associés à la détection de CTC (ou
de cellules tumorales disséminées [CTD] dans la
moelle osseuse) n’ont pas eu de résultats probants
jusqu’à maintenant, et les hypothèses associant
CTC/cellule souche et/ou CTC/transition épithélio-
mésenchymateuse n’ont pas été réellement validées
jusqu’à présent.
La demi-vie des CTC dans la circulation a été étudiée
dans des modèles essentiellement animaux, suggé-
rant des demi-vies courtes, de l’ordre de quelques
heures. Ces données précliniques sont soutenues
par l’observation d’une décroissance des CTC très
rapide, en postopératoire de tumeurs primitives résé-
quées. Chez des patients métastatiques, les tests
actuellement utilisés ne rapportent pas de variation
nycthémérale notable des CTC. Il a été établi, par
ailleurs, que les manipulations physiques des masses
tumorales, notamment en périopératoire de cancer
colorectal, sont associées à des augmentations du
nombre de CTC détectées de manière synchrone.
Comme expliqué ci-dessous, plusieurs études rappor-
tent la persistance de CTC en situation adjuvante
de nombreux types tumoraux. Compte tenu de leur
demi-vie courte, cela pose évidemment un certain
nombre de questions d’ordre biologique :
➤ De quel réservoir proviennent ces CTC ? Il est
très probable, pour les cancers dans lesquels des
CTD sont caractérisables (sein, cancers digestifs,
prostate, etc.), que la moelle osseuse puisse jouer
ce rôle. L’implication d’autres organes que la moelle
osseuse (foie, poumons, etc.) reste très plausible,
mais encore non clairement démontrée.
➤ Quel rôle joue cette recirculation ? Des données
précliniques sur le self-seeding (auto-ensemen-
cement) des cellules tumorales ont été publiées par
le laboratoire de J. Massagué (1) : les auteurs suggè-
rent que la dissémination tumorale ne se réalise pas
que sur un mode unidirectionnel (tumeur primi-
tive vers les micrométastases ou les métastases),
mais qu’il existe une circulation multi directionnelle
des cellules entre tumeur primitive, métastases
et compartiments (sang, moelle, etc.) considérés
comme indemnes. Cette recirculation jouerait un
rôle important dans la croissance de la tumeur
primitive mais aussi dans celle des métastases. Dans
le cas du cancer du sein, cette recirculation pour-
rait notamment expliquer pourquoi les CTD sont
associées à un risque relatif augmenté de rechutes
métastatiques à distance (extra-médullaire) mais
aussi locales (2).
Rappels techniques
Le nombre de techniques en cours de développe-
ment pour l’isolement et la caractérisation des CTC
est actuellement exponentiel, du fait de l’intérêt
commercial important qui semble se dessiner.
Le principal problème est qu’il n’existe pas de
marqueur spécifique des cellules tumorales dans
la majorité des carcinomes et que l’on utilise donc
des techniques de détection des cellules épithé-
liales dans un organe d’origine mésenchymateuse
(système hépatopoïétique, sang ou moelle).
F.C. Bidard
J.Y. Pierga

Figure. Principes de détection.
Gradient
de densité
Non spécifique
(HE, DAPI, etc.)
Marquage épithélial
(CK, etc.)
Marquage
des leucocytes (CD45)
Filtration
par paille Déplétion en CD45+ Immuno-enrichissement en cellules épithéliales
Temps maximal préanalytique très variable entre les techniques
Pour certaines techniques seulement
Caractérisation moléculaire
Sang (= globules rouges, leucocytes, CTC)
Enrichissement
préanalytique
très variable
Coloration
Screening
automatisé/manuel Contrôle morphologique
Détection
Billes magnétiques
(CellSearch®)
Parois tapissées
(microfluidique)
Lyse
des globules
rouges
CK : cytokératines ; CTC : cellules tumorales circulantes ; DAPI (marquage
nucléaire fluorescent) : Di-Amidino-Phenyl-Indol ; HE : hématéine-éosine.
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Points forts
» Les cellules tumorales circulantes (CTC) sont un nouvel outil de mesure de la dissémination métastatique,
qui devrait être utilisé en routine clinique dans les années à venir.
»Dans le cancer du sein métastatique, les essais randomisés visant à démontrer l’intérêt de la prise de
décision sur le compte de CTC sont en cours.
» Dans le cancer du sein non métastatique, la classification TNM 2010 a créé la classe cM0(i+) : patientes M0
présentant des CTC, qui ont un mauvais pronostic.
» Dans le cancer de la prostate, les CTC pourraient devenir d’ici peu le critère principal d’enregistrement
des nouvelles molécules.
» Dans les cancers digestifs, les CTC sont surtout explorées pour leur information pronostique potentielle
dans les stratégies “néo-adjuvantes” (en situation M0 ou M1 opérable).
»Dans les cancers bronchiques, une étude pilote a rapporté que les CTC sont utilisables comme biopsie
liquide pour étudier le statut EGFR et suivre son évolution au cours des thérapies ciblées.
Mots-clés
Cellules tumorales
circulantes
Métastases
Facteur pronostique
Biomarqueur
Essais cliniques
Highights
» Circulating tumors cells
(CTC) are a new tool to study
the metastatic process, which
should be implemented in
clinics in a near future.
» In metastatic breast cancer,
randomized trials are ongoing
to demonstrate the clinical
utility of CTC counts.
» In non metastatic breast
cancer, a new class appeared
in the 2010 TNM atlas, cM0(i+):
M0 patients with CTC, who
have a worse prognosis.
» In prostate cancer, CTC
counts may become soon the
main surrogate endpoint for
new drug registration.
» In gastrointestinal cancer,
CTC are mainly studied for
their prognostic information
in neoadjuvant studies.
» In lung cancer, a pilot study
showed that CTC could be
characterized and used as a
liquid biopsy for EGFR muta-
tion detections.
Keywords
Circulating tumor cells
Metastases
Prognostic factor
Biomarker
Clinical trials
Globalement, toutes les techniques reposent sur
des étapes successives listées dans la figure. La
technique CellSearch® (Veridex) est commercialisée
depuis 2004 et reste le système de référence en
2011, avec maintenant une diffusion importante
(près de 10 appareils en France). Elle utilise, pour
son fonctionnement standard, un immuno-enri-
chissement initial des cellules EpCAM+ (Epithelial
Cell Adhesion Molecule), puis un triple marquage
fluorescent DAPI (noyau), A45B/B3 (cytokératines
8/18/19) et CD45 (leucocytes). On peut citer, parmi
la multitude des techniques décrites actuellement,
trois des techniques issues de la recherche fran-
çaise :
➤la technique EPISPOT® (C. Panabières, CHU de
Montpellier), qui détecte les protéines sécrétées par
les CTC vivantes ;
➤la technique ISET® (P. Paterlini, hôpital Necker,
Paris), qui utilise un enrichissement par filtration ;
➤ la technique EPHESIA® (J.L. Viovy, Institut Curie,
Paris), qui utilise une puce microfluidique.
Cancer du sein métastatique :
place aux essais
interventionnels !
Dans le cancer du sein, seule la technique Cell-
Search® a fait l’objet de publications portant sur
de larges cohortes. Le tableau (p. 336) montre qu’il
existe maintenant un nombre important d’études
rapportées. Une méta-analyse, qui sera rapportée
à l’ASCO 2011, ne devrait pas produire de résultats
surprenants, car il n’existe que peu de discordances
entre les études rapportées jusqu’à présent. Les CTC
permettent donc d’obtenir :
➤ Une information pronostique indépendante
avant le début du traitement. L’intérêt clinique d’un
énième facteur pronostique supplémentaire reste
cependant à évaluer : il a ainsi été proposé que les
CTC fassent l’objet d’un programme prospectif d’éva-
luation clinique et médico-économique sur le plan
national en tant qu’aide à la décision thérapeutique

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Cellules tumorales circulantes : quelles applications cliniques ?
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en première ligne métastatique chez les cancers
du sein métastatiques susceptibles d’être traités
par hormonothérapie ou par chimiothérapie. Ce
projet repose sur un essai interventionnel comparatif
entre un choix guidé par les CTC contre un choix
guidé par les critères cliniques habituels, qui restent
relativement empiriques et qui ne sont pas consen-
suels entre centres (nombre de sites métastatiques,
présence ou non de métastases viscérales, délai plus
ou moins important jusqu’à la rechute, etc.).
➤ Une information précoce d’efficacité du traite-
ment, la décroissance des CTC en cours de traite-
ment étant associée à un meilleur pronostic. Cela
a été confirmé par la large étude (267 patientes
incluses) observationnelle multicentrique française
IC 2006-04 (3). Là encore, il reste à prouver que
l’emploi des CTC comme outil précoce (à J21, avant
le deuxième cycle) d’évaluation de l’efficacité de la
chimiothérapie se traduit par un bénéfice clinique
mesurable pour les patientes. Deux essais interven-
tionnels sont en cours pour démontrer de manière
prospective et randomisée l’intérêt des variations
précoces des CTC en cours de traitement : l’essai
SWOG0500 américain (120 patientes à randomiser),
qui se concentre sur la première ligne de chimio-
thérapie, et l’essai CirCé01 français (304 patientes à
randomiser), qui débute en troisième ligne, lorsque
l’efficacité de la chimiothérapie devient plus hypo-
thétique.
➤ Une information qualitative, notamment sur
le statut HER2 (Human Epidermal Growth Factor
Receptor-2) de la maladie disséminée. Il a été
rapporté jusqu’à 20 à 30 % de discordance du statut
HER2 entre CTC et tumeur primitive. Si la plupart
de ces discordances sont liées à des artefacts tech-
niques, plusieurs essais sont actuellement en cours
de mise en route pour étudier l’impact du traite-
ment anti-HER2 sur ces cancers considérés comme
HER2– et présentant des CTC HER2+. En Europe,
les groupes allemands se sont structurés autour
d’un essai interventionnel utilisant le lapatinib (essai
DETECT3) ; des discussions sont en cours en France
(essai CirCé-HER).
Cancer du sein non
métastatique : nouvelle
classification cM0(i+)
et futurs essais
Les groupes européens ont particulièrement étudié
la question des cancers du sein non métastatiques,
thématique délaissée par les groupes améri-
cains. En situation néo-adjuvante, l’essai français
REMAGUS02 est, pour le moment, le seul à avoir
présenté ses données de survie, avec un impact
pronostique fort et indépendant sur la survie globale
de la détection des CTC (4). En situation adjuvante,
l’étude allemande SUCCESS a elle aussi rapporté
un impact pronostique indépendant, sur plus de
2 000 patientes. Ces données s’inscrivent dans le
cadre plus global de la détection de la maladie micro-
métastique (notamment des CTD au niveau médul-
laire), et il est important de noter que la classification
TNM du cancer du sein a connu en 2010 l’apparition
d’une nouvelle classe M, en plus des traditionnelles
classes M0 et M1. La classe cM0(i+) définit doréna-
Tableau. Études publiées sur le cancer du sein métastatique avec la technique CellSearch®.
Publication Traitement Influence des CTC
Auteur Année n Première ligne
(%)
Chimiothérapie
(%)
Chimiothérapie
et thérapie ciblée
Avant traitement Changement en cours
de traitement
M. Cristofanilli et al. 2004 177 47 67 SSP, SG SSP, SG
F. Nolé et al. 2008 80 41 ND SSP SSP
S. Dawood et al. 2008 185 100 ND SG
M.C. Liu et al. 2009 74 28 28 25 SSP Réponse,
SSP
S. Nakamura et al. 2010 107 38 53 23 SG Réponse
F.C. Bidard et al. 2010 67 100 0 100 SSP NS
J.Y. Pierga et al. 2011 267 100 36 64 SSP, SG SSP, SG
ND : non disponible ; NS : non significatif ; SG : survie globale ; SSP : survie sans progression.

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MISE AU POINT
vant les patientes sans métastase à l’imagerie, mais
qui présentent une dissémination cellulaire sanguine
(CTC) ou médullaire (CTD). Il n’existe cependant pas
de spécifi cation quant à la technique de détection
utilisée, alors que peu de techniques de détection
ont actuellement démontré un impact pronostique
en situation M0. Cette classifi cation ouvre donc la
voie à des essais adjuvant/néo-adjuvant/postnéo-
adjuvant ciblés sur cette catégorie de patientes à fort
risque métastatique. Il faut bien sûr rappeler qu’il
n’existe actuellement, hors protocole de recherche,
aucune raison de fonder une décision d’escalade ou
de désescalade thérapeutique adjuvante en fonction
du statut CTC/CTD.
Notons que le BIG (Breast International Group)
devrait promouvoir en 2012 un essai interventionnel
(TREAT-CTC) visant à administrer du trastuzumab
pendant 3 mois en complément du traitement
adjuvant de cancers cM0(i+), sans amplifi cation
d’HER2 sur la tumeur primitive, mais dont les CTC
exprimeraient la protéine HER2, quel que soit le
niveau d’expression. Cet essai fait le pari que le
trastuzumab pourrait inhiber la migration cellulaire
dans laquelle la protéine HER2 joue un rôle, même
en l’absence de surexpression, ce qui expliquerait
les données de S. Paik et al. (5) sur l’effi cacité
du trastuzumab en situation adjuvante chez des
patientes HER2–.
Cancer de la prostate
métastatique : en surrogate
pour enregistrement ?
Dans le cancer de la prostate métastatique, là
encore, la technique CellSearch® s’est imposée
comme référence, à la suite d’un codéveloppement
avec l’abiratérone au Royal Marsden (Royaume-
Uni). La valeur pronostique avant traitement, dans
les cancers réfractaires à l’hormonothérapie, a été
prouvée par plusieurs essais (6, 7), ouvrant là aussi
la perspective d’essais de stratégie thérapeutique
adaptée au pronostic, compte tenu du nombre
important de traitements qui ont été développés
récemment. De manière encore plus intéressante,
les variations précoces du taux de CTC en cours de
traitement semblent être mieux corrélées avec les
données de survie que ne le sont les variations du
taux de PSA ou les critères composites défi nissant
une progression tumorale. Actuellement, les CTC
font donc partie intégrante de la plupart des essais
thérapeutiques industriels, la maladie métastatique
exclusivement osseuse n’étant pas mesurable et
restant peu évaluable avec les moyens radiologiques
actuels. Un échange s’est instauré avec la Food
and Drug Administration (FDA) en vue d’étudier la
manière dont les variations de CTC pourraient servir
de “surrogate marker” (critère de substitution) pour
l’enregistrement de nouvelles molécules. Enfi n, la
caractérisation moléculaire des CTC est aussi parti-
culièrement prometteuse et devrait accompagner
le démembrement du cancer prostatique en sous-
groupes moléculaires en tant que “biopsie liquide”.
Cancers digestifs :
encore de l’observationnel !
Dans les cancers colorectaux métastatiques, la
technique CellSearch® a démontré que les CTC
sont un facteur pronostique indépendant dans de
larges études et, là encore, que leurs variations
précoces sont globalement associées à l’effi cacité
du traitement (8, 9). Néanmoins, les performances
rapportées semblent être trop faibles pour pouvoir
être utilisées à titre individuel pour arrêter précoce-
ment une chimiothérapie, surtout dans le contexte
actuel où le nombre de traitements effi caces reste
limité. Les dernières évolutions concernent donc
surtout les questions de résection chirurgicale des
métastases hépatiques, situation dans laquelle les
CTC pourraient permettre de déceler une maladie
sous-jacente évolutive ou non chez les patients.
Plusieurs équipes chirurgicales ont commencé à
rapporter de petites séries observationnelles (10) ;
en France, l’essai PRODIGE14-METHEP2-ACCORD21
étudie la stratégie de chimiothérapie initiale pour
des métastases potentiellement résécables et
comporte une étude ancillaire observationnelle
sur les CTC (CirCé03).
Concernant la situation adjuvante de cancers
colorectaux opérés, il n’existe globalement aucun
résultat utilisable en clinique pour l’instant. De
nombreuses études ont été réalisées avec des tech-
niques moléculaires (RT-PCR), dont les résultats
ont été analysés par une méta-analyse (11). Les
différents résultats obtenus avec ces techniques
n’ont pour l’instant pas été reproduits, ce qui en
limite évidemment l’intérêt. La plus probante d’entre
elles était la détection en parallèle de quatre ARNm
épithéliaux dans le sang de patients opérés pour
un cancer colorectal de stade II et qui pourrait
être utilisée – si les données étaient confi rmées
indépendamment – comme aide à la décision de
chimiothérapie adjuvante (12). En France, il existe
Abonnez-
vous
en ligne !
Bulletin
d’abonnement
disponible
page 322
www.edimark.fr

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Cellules tumorales circulantes : quelles applications cliniques ?
MISE AU POINT
actuellement, en situation adjuvante, un essai obser-
vationnel comparant la détection d’ADN tumoral
circulant à la détection des CTC par ISET (Rouen).
Dans les autres types tumoraux digestifs, les études
publiées sont pour l’instant de taille limitée et restent
exclusivement observationnelles ; de nombreuses
études sont actuellement en cours.
Cancers bronchiques :
rien à voir ?
Parmi les principaux cancers, les cancers bron-
chiques sont ceux pour lesquels les données sur les
CTC sont les plus ténues. La technique CellSearch®
n’a pas rapporté de série importante ; pour les
carcinomes bronchiques à petites cellules, les CTC
évaluées par cette technique n’avaient d’impact
pronostique qu’en analyse univariée (13). Un très
bel article, “preuve de concept”, a signalé la corré-
lation entre statut mutationnel d’EGFR (Epidermal
Growth Factor Receptor) des masses tumorales et
des CTC isolées en technique microfluidique sur
une trentaine de patients métastatiques (14). Ces
résultats n’ont malheureusement pas été repro-
duits dans d’autres centres. En situation adjuvante,
l’équipe de P. Hofman (Nice) a publié, fin 2010, des
résultats intéressants avec la technique ISET sur
une cohorte de 208 patients dont la tumeur pulmo-
naire était résécable. La détection de CTC, isolées
d’après des critères morphologiques stricts, était
un facteur pronostique indépendant de rechute
métastatique des stades I et II (15). Cette étude doit
bien évidemment être confirmée sur une cohorte
indépendante de manière observationnelle avant
d’envisager de prendre en compte les CTC dans un
essai interventionnel.
Conclusion
La technique CellSearch® est à l’origine d’un essor
considérable de la recherche clinique sur les CTC
ces dernières années. Il s’agit donc maintenant de
démontrer, dans des études à fort niveau de preuve
clinique, que la prise en charge de cette informa-
tion pronostique et/ou d’efficacité se traduit par un
bénéfice clinique objectif pour les patients ou, tout
au moins, par une amélioration du rapport coût/
efficacité des traitements, justifiant ainsi les essais
qui sont maintenant interventionnels en oncologie
mammaire. La course technologique actuelle devrait
être à l’origine de technologies plus sensibles, qui
devraient permettre, outre un décompte quantitatif,
la caractérisation moléculaire des CTC afin de servir,
à moyen terme, de biopsie tumorale liquide. ■
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