Utiliser les modifications chimiques présentes sur les molécules d'ARN pour diagnostiquer et traiter le cancer du cerveau (EPIGLIO)

Les gliomes diffus font partie des tumeurs du système nerveux central les plus courantes, avec une morbidité et une mortalité élevées et des possibilités thérapeutiques très limitées. Les gliomes diffus se caractérisent par une grande variabilité en termes d'âge au moment du diagnostic, de caractéristiques histologiques et moléculaires, de classification, de capacité à progresser vers un grade supérieur et/ou à se disséminer dans le cerveau, de réponse au traitement et de résultat pour le patient. L’un des défis majeurs de la prise en charge des gliomes diffus est lié à l’hétérogénéité du comportement tumoral au sein d’un même sous-groupe tumoral. Bien que des efforts aient été faits au cours des dernières décennies pour améliorer la caractérisation et la classification des tumeurs, avec l'intégration de marqueurs moléculaires (par ex. Isocitrate DeHydrogenase (IDH)), il reste difficile de prédire la réponse au traitement et les résultats pour les patients au niveau individuel. Pourtant, une classification précise des tumeurs est d’une importance capitale pour choisir une thérapie personnalisée ou éviter des traitements inutiles. À l'heure actuelle, les principales méthodes de diagnostic pour détecter les gliomes reposent sur les caractéristiques histopathologiques, la détection de mutations ou la variation du nombre de copies des chromosomes.

Cependant, des difficultés subsistent, notamment en matière de classification des tumeurs, en raison de l'hétérogénéité des tumeurs et des biais d'échantillonnage pour les tumeurs obtenues à partir de petites biopsies. En particulier, les gliomes de grade 2 (« de bas grade ») et de grade 3 (« de haut grade ») ne peuvent pas être facilement distingués, car l'hétérogénéité intratumorale du grade de la tumeur n'est pas rare chez les patients traités par résection chirurgicale étendue. Un autre défi posé par les gliomes est le suivi longitudinal de la progression de la maladie, qui repose actuellement principalement sur des IRM cérébrales répétées, sans retour sur la tumeur elle-même en raison de la difficulté d'obtenir de nouveaux échantillons de tumeur dans ce contexte. De nouveaux outils permettant de détecter les modifications tumorales dans le plasma, avant que les modifications d’imagerie ne se produisent, seraient utiles. Cependant, les marqueurs circulants présentent un véritable défi, car la détection de marqueurs facilement utilisés dans d'autres types de cancer (par ex. ADN libre circulant et cellules tumorales circulantes) est gênée par le manque de sensibilité des gliomes.

Plusieurs profils génétiques, épigénétiques, métaboliques et immunologiques ont été établis dans les gliomes, élargissant considérablement la connaissance des caractéristiques biologiques de ces tumeurs et aidant à identifier des traitements potentiels. Récemment, le monde de l’ARN est apparu comme un domaine prometteur à explorer pour le traitement du cancer, notamment depuis la (re)découverte des modifications chimiques de l’ARN (épitranscriptomique). À ce jour, plus de 150 types de modifications post-transcriptionnelles ont été rapportés sur diverses molécules d’ARN. Ce complexe paysager de marques chimiques incarne un nouveau code invisible qui régit le destin post-transcriptionnel de l’ARN : stabilité, épissage, stockage, traduction. Il est important de noter que l’épigénétique de l’ARN est devenue une nouvelle couche de régulation de l’expression génique dans les tissus sains ainsi que dans d’autres pathologies telles que le cancer.

Les marqueurs chimiques sont associés à l’évolution et à l’adaptation du cancer, ainsi qu’à la réponse aux thérapies conventionnelles. Sur la base de ces observations, il est envisagé que : (1) le paysage épigénétique de l'ARN évolue avec la progression du cancer, établissant une « signature chimique » qui pourrait être exploitée à des fins de diagnostic, de pronostic et de prédiction de la réponse au traitement ; (2) plusieurs marques chimiques ne sont pas de simples altérations « transitoires » mais plutôt des altérations « motrices » du processus tumorigène ; (3) contrairement aux nucléosides non modifiés, les nucléosides modifiés sont préférentiellement excrétés sous forme de produits finaux métaboliques dans l'urine après avoir circulé dans le sang. Par conséquent, des marqueurs ARN altérés dans les tissus cancéreux peuvent être détectés dans l’urine et le sang et exploités à des fins de diagnostic. Une approche originale récemment publiée combine l’analyse multiplex des marques d’ARN par spectrométrie de masse avec la bioinformatique et l’apprentissage automatique. À partir d’échantillons d’ARN totaux extraits d’une cohorte existante de patients (59 gliomes de grade 2, 3 et 4 ; 19 échantillons témoins non cancéreux), une première « signature chimique » capable de prédire le grade des gliomes avec une efficacité et une précision remarquables a été établie.

N6, 2'-O-diméthyladénosine (m6Am), le marqueur le plus régulé positivement dans le glioblastome (GBM), est un facteur d'agressivité du cancer colorectal. Situé à l'extrémité 5' de l'acide ribonucléique messager (ARNm), m6Am peut influencer la stabilité et l'efficacité de la traduction de l'ARNm. Cette étiquette chimique est déposée par le facteur d'interaction du domaine terminal carboxyle phosphorylé 1 (PCIF1), également connu sous le nom de méthyltransférase CAPAM (PCIF1/CAPAM) (écrivain) et éliminée par la déméthylase de la protéine associée à la masse grasse et à l'obésité (FTO) (gomme). FTO est régulé négativement dans les cellules souches du cancer colorectal (CSC), ce qui est cohérent avec l'accumulation de m6Am. Des niveaux élevés de m6Am améliorent considérablement les propriétés du CSC telles que l'initiation de tumeurs in vivo et la chimiorésistance, sans modifications significatives du transcriptome. Ce phénotype agressif peut être inversé par l'inhibition de PCIF1, démontrant le potentiel de cibler les effecteurs d'ARN épigénétiques. Les données préliminaires sur les lignées cellulaires de gliome dérivées de patients suggèrent un mécanisme similaire dans le gliome, où la régulation négative de la FTO favorise la capacité de formation de sphères dans la culture en suspension de cellules souches de GBM.

(3) Une méthode a été établie pour détecter des marqueurs d'ARN dans des échantillons de plasma qui ont donné des résultats favorables après analyse d'échantillons de plasma provenant d'une cohorte de cancer colorectal. Le même processus a été utilisé pour obtenir des données préliminaires en analysant des échantillons de plasma provenant de patients atteints de gliome de grade 2 par rapport à des donneurs sains. Cette expérience a confirmé la possibilité de détecter et quantifier 20 nucléosides circulant dans le sang. Des changements significatifs ont été démontrés entre les échantillons de donneurs sains et ceux de patients atteints de gliome pour certains des nucléosides en circulation. Certains étaient sur-régulés (par ex. n6,2'-O-diméthyladénosine (m6Am), 1-méthylguanosine (m1G)), tandis que d'autres étaient régulés à la baisse (par ex. adénosine (A), 5-méthoxycarbonylméthyl-2-thiouridine (mcm5s2U)). Il est important de noter que tous les ARN marqués détectés n’ont pas été modifiés (par ex. N1-méthyladénosine (m1A); 5-méthylcytosine (m5C)). S’ils sont confirmés par une cohorte plus large, ces changements pourraient constituer une signature circulante basée sur l’épitranscriptomique pour la détection précoce de la maladie. Cette expérience préliminaire renforce l'intérêt pour m6Am.

Enfin, des changements ont également été observés dans le sérum des mêmes patients par rapport aux sujets donneurs sains, mais à partir d'autres nucléosides. Ceci souligne l’importance d’étudier les marqueurs circulants dans le sang pour le diagnostic des gliomes.