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* Rappels biologiques F.C. Bidard J.Y. Pierga * Département d’oncologie médicale, Institut Curie, Paris. ** Département de médecine, Institut Gustave-Roussy, Villejuif. *** Service de pneumologie, hôpital Tenon, Paris. Les cellules tumorales circulantes (CTC) correspondent biologiquement à une nouvelle fenêtre d’observation du processus de dissémination cellulaire cancéreuse, que ce soit ou pas en situation métastatique. 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 épithéliomésenchymateuse 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, suggérant 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 réséquées. 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 rapportent 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 334 | La Lettre du Cancérologue • Vol. XX - n° 5 - mai 2011 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 suggèrent que la dissémination tumorale ne se réalise pas que sur un mode unidirectionnel (tumeur primitive vers les micrométastases ou les métastases), mais qu’il existe une circulation multi­directionnelle 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 pourrait 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 développement 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 épithéliales dans un organe d’origine mésenchymateuse (système hépatopoïétique, sang ou moelle). 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. 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-enrichissement 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 française : ➤➤ 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 CellSearch® 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’évaluation clinique et médico-économique sur le plan national en tant qu’aide à la décision thérapeutique Sang (= globules rouges, leucocytes, CTC) Temps maximal préanalytique très variable entre les techniques Enrichissement préanalytique très variable Coloration Détection Gradient de densité Filtration par paille Non spécifique (HE, DAPI, etc.) Screening automatisé/manuel Lyse des globules rouges Déplétion en CD45+ Immuno-enrichissement en cellules épithéliales Billes magnétiques (CellSearch®) Parois tapissées (microfluidique) Marquage épithélial (CK, etc.) 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 mutation detections. Keywords Circulating tumor cells Metastases Prognostic factor Biomarker Clinical trials Marquage des leucocytes (CD45) Contrôle morphologique CK : cytokératines ; CTC : cellules tumorales circulantes ; DAPI (marquage nucléaire fluorescent) : Di-Amidino-Phenyl-Indol ; HE : hématéine-éosine. Pour certaines techniques seulement Caractérisation moléculaire Figure. Principes de détection. La Lettre du Cancérologue • Vol. XX - n° 5 - mai 2011 | 335 MISE AU POINT Cellules tumorales circulantes : quelles applications cliniques ? 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 Avant traitement Changement en cours et thérapie ciblée 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. 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 consensuels 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 traitement, la décroissance des CTC en cours de traitement 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 interventionnels 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 hypothétique. ➤➤ 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 336 | La Lettre du Cancérologue • Vol. XX - n° 5 - mai 2011 de ces discordances sont liées à des artefacts techniques, plusieurs essais sont actuellement en cours de mise en route pour étudier l’impact du traitement 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 américains. 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 micrométastique (notamment des CTD au niveau médullaire), 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- 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 spécification quant à la technique de détection utilisée, alors que peu de techniques de détection ont actuellement démontré un impact pronostique en situation M0. Cette classification ouvre donc la voie à des essais adjuvant/néo-adjuvant/postnéoadjuvant 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 amplification 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 (RoyaumeUni). 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 définissant 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. Enfin, la caractérisation moléculaire des CTC est aussi particulièrement prometteuse et devrait accompagner le démembrement du cancer prostatique en sousgroupes 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’efficacité du traitement (8, 9). Néanmoins, les performances rapportées semblent être trop faibles pour pouvoir être utilisées à titre individuel pour arrêter précocement une chimiothérapie, surtout dans le contexte actuel où le nombre de traitements efficaces 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 techniques 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 confirmées indépendamment – comme aide à la décision de chimiothérapie adjuvante (12). En France, il existe Abonnezvous en ligne ! Bulletin d’abonnement disponible page 322 www.edimark.fr La Lettre du Cancérologue • Vol. XX - n° 5 - mai 2011 | 337 MISE AU POINT Cellules tumorales circulantes : quelles applications cliniques ? actuellement, en situation adjuvante, un essai observationnel 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 bronchiques 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 corrélation 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 reproduits 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 pulmonaire 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 information 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. ■ Références bibliographiques 1. Kim MY, Oskarsson T, Massaqué J et al. Tumor self-seeding by circulating cancer cells. Cell 2009;139(7):1315-26. 2. Bidard FC, Kirova YM, Vincent-Salomon A et al. Disseminated tumor cells and the risk of locoregional recurrence in non­metastatic breast cancer. Ann Oncol 2009;20(11): 1836-41. 3. Pierga JY, Hajage D, Bachelot T et al. High independent prognostic and predictive value of circulating tumor cells compared to serum tumor markers in a large prospective trial in first line chemotherapy for metastatic breast cancer patients. Ann Oncol 2011. In press. 4. Bidard FC, Mathiot C, Delaloge S et al. Single circulating tumor cell detection and overall survival in nonmetastatic breast cancer. 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