Exercice Physique de Précision pour l'Onco-Hématologie Personnalisée. (PEPOH)

L'objectif principal du projet PEPOH est de caractériser et de prédire la réponse clinique à l'entraînement musculaire dans les tumeurs solides et/ou hématologiques chez les patients (sous traitement actif et/ou pendant le processus thérapeutique) par une intégration exhaustive et systématique de jeux de données multi-omiques pour déterminer les signatures associées à la tolérance au traitement, à la progression de la maladie et à la survie globale.

Plusieurs objectifs spécifiques découlent de cet objectif principal :

1. - Déterminer l'effet immunomodulateur de l'exercice physique en décryptant les profils moléculaires différentiels dans le sang périphérique par séquençage de nouvelle génération (ARN, SNP, CHIP), protéomique et métabolomique, ce qui fournit de nouvelles perspectives pour une analyse complète de l'effet de l'exercice sur les patients.

2. - Évaluer l'impact d'un programme d'exercice physique chez les patients oncohématologiques sur des indicateurs multidimensionnels de leur capacité intrinsèque liés à la qualité de vie globale :

   1. - Condition physique fonctionnelle (force musculaire, vitesse de marche, équilibre et fatigue).
   2. - Bien-être psychologique et santé mentale.
   3. - Composition corporelle et variables anthropométriques.

   4. - Qualité du sommeil, qualité de vie globale et qualité de vie liée au cancer.

      Tous ces objectifs répondent à trois priorités principales en oncologie actuelle :

      1. Comprendre les mécanismes physiologiques et moléculaires sous-jacents aux effets thérapeutiques de l'exercice.
      2. Générer des preuves robustes dans des populations hautement vulnérables et sous-représentées, comme les patients atteints de cancers hématologiques.
      3. Établir les bases pour intégrer l'entraînement musculaire comme intervention adjuvante standardisée dans la prise en charge clinique du cancer.

      La valeur ajoutée de PEPOH réside dans son approche translationnelle et multidisciplinaire, qui combine la science fondamentale avec la pratique clinique, la biologie moléculaire avec la physiologie de l'exercice, et l'analyse multi-omique avec l'évaluation complète des patients. À travers ce cadre, le projet vise à contribuer à un changement de paradigme dans les soins oncologiques en intégrant l'exercice physique comme outil thérapeutique personnalisé capable d'améliorer la survie, le bien-être et la qualité de vie des personnes atteintes de cancer.

      Tenant compte de l'aspect multidisciplinaire du projet PEPOH, l'empreinte moléculaire - obtenue par caractérisation multi-omique - des patients oncohématologiques sous entraînement musculaire sera un atout pour fournir la base biologique de son utilisation thérapeutique, car elle est liée à la tolérance au traitement et à la survie. De plus, ces signatures moléculaires pourraient fournir de nouvelles perspectives biologiques sur la régulation de l'inflammation, le métabolisme énergétique, l'immunité tumorale, la plasticité musculaire, le vieillissement et la fragilité. Toutes ces découvertes permettront aux investigateurs de décrypter les mécanismes qui expliquent l'amélioration fonctionnelle et émotionnelle observée après l'exercice.

      De plus, la caractérisation multi-omique approfondie d'une cohorte de patients bien caractérisée et définie fournira de nouveaux jeux de données, qui pourraient être très utiles pour des études biomédicales ultérieures et une référence pour la communauté scientifique.

      D'un point de vue clinique, l'intégration systématique et précise des données moléculaires et cliniques permettra le développement de modèles prédictifs de réponse qui aident à évaluer l'efficacité des interventions d'exercice pour chaque patient et tumeur, appelé exercice de précision.

      En résumé, le projet PEPOH fournira des preuves translationnelles pour soutenir l'incorporation de l'exercice comme intervention adjuvante personnalisée et rentable dans l'approche globale des patients atteints de cancer, contribuant au développement de l'oncologie de précision.

      Conception de l'étude PEPOH est un essai clinique randomisé et contrôlé. L'étude sera menée à l'Hôpital Universitaire de Salamanque, avec le soutien technique et scientifique de FIBSAL.

      Population

      L'essai inclura cinq cohortes de patients correspondant aux diagnostics suivants : cancer du poumon, cancer colorectal, cancer du sein, leucémie lymphoïde chronique et myélome multiple. Chaque cohorte sera composée de 50 patients, ce qui donne un échantillon total de 250 patients. Après une évaluation de base, les patients seront répartis aléatoirement (1:1) dans l'un des deux groupes d'étude :

      Groupe d'intervention supervisée : un programme d'entraînement musculaire réalisé deux fois par semaine pendant 12 semaines sous supervision professionnelle, complété par un programme d'exercices à domicile.

      Groupe témoin : un programme d'exercices à domicile suivant les mêmes recommandations et directives que le groupe supervisé mais sans séances supervisées en personne.

      Les évaluations seront effectuées au départ et après les 12 semaines d'intervention, avec un suivi supplémentaire à 6 mois pour analyser la persistance des effets cliniques et moléculaires à moyen terme.

      Critères d'inclusion :

      • Patients adultes (≥18 ans), capables de signer le consentement éclairé et désireux de participer à l'étude.
      • État général (ECOG) 0-2.

      Des critères d'inclusion spécifiques sont définis pour chaque cohorte impliquée dans l'étude comme suit :

      Cancer du poumon : Patients diagnostiqués avec un carcinome pulmonaire non à petites cellules au stade métastatique, éligibles pour une immunothérapie et chimiothérapie combinées, sous traitement actif.

      Cancer colorectal : Patients atteints d'un cancer colorectal réséqué de stade II, III ou IV subissant une chimiothérapie adjuvante.

      Cancer du sein : Patientes avec un cancer du sein histologiquement confirmé récepteur hormonal positif/HER2 négatif, recevant une hormonothérapie active (tamoxifène, inhibiteur de l'aromatase ou fulvestrant) en phase adjuvante ou métastatique stable.

      Leucémie lymphoïde chronique (LLC) : Patients diagnostiqués avec une LLC qui n'ont pas reçu et n'ont pas besoin de traitement pharmacologique.

      Myélome multiple (MM) : Patients avec un nouveau diagnostic confirmé de MM sous traitement de première ligne actif et non candidats à une transplantation autologue.

      Critères d'exclusion :

      Présence de métastases osseuses instables ou d'atteinte osseuse extensive associée à un risque élevé de fracture.

      Maladies cardiovasculaires, respiratoires, musculosquelettiques ou métaboliques non contrôlées qui contre-indiquent l'exercice physique à la discrétion de l'investigateur.

      Contre-indication médicale explicite à l'entraînement physique. Mauvaise adhésion documentée (<80%). Arrêt du traitement, progression de la maladie, intolérance ou toute autre circonstance médicale, personnelle ou logistique qui, de l'avis des investigateurs, pourrait compromettre la sécurité des participants ou l'intégrité de l'étude.

      Taille de l'échantillon Un plan ANOVA à deux facteurs avec un facteur inter-individus (groupes témoin et intervention) et un facteur intra-individus (pré-post et suivi à six mois) a été choisi pour évaluer la taille d'échantillon de l'étude. La taille d'échantillon totale requise serait de 42, en considérant une taille d'effet de f=0,20, un niveau de signification de 5 %, une puissance de 80 % et une corrélation entre mesures répétées de 0,5. On estime qu'il peut y avoir une perte de suivi de 20 % entre les deux groupes expérimentaux, et donc la taille d'échantillon totale est de 50 individus par cohorte.

      Méthodologie Échantillons biologiques de l'étude Des échantillons de sang périphérique (un tube EDTA de 10 mL) seront prélevés à trois moments : 1) avant le début du programme ; 2) après 12 semaines d'intervention ; 3) suivi à 6 mois. Cellules mononucléées du sang périphérique isolées (PBMC), sérum et plasma, qui seront correctement conservés à la biobanque IBSAL dans des conditions standardisées.

      Caractérisation protéomique Analyse protéomique quantitative du plasma par la technologie PreOmics® ENRICHplus, suivie d'une chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de mobilité ionique (LC-IMS/MS), qui permettra une analyse reproductible et hautement sensible à partir d'un volume plasmatique minimum (50µL). L'analyse protéomique quantitative des peptides élués sera réalisée sur un système LC Evosep One (Evosep Biosystems, Danemark), couplé à un MS timsTOF Pro 2 (Bruker Corporation, USA), en utilisant une méthode de séparation de 60 échantillons/jour. Une approche DIA-PASEF sera appliquée avec une plage masse/charge de 100 à 1700 et une plage de mobilité ionique de 0,85-1,30 1/K0, avec un temps de cycle de 100 ms.

      Immunophénotypage Pour les analyses de populations immunitaires (objectif 1), les investigateurs utiliseront un panel incluant des anticorps contre CD45, CD3, CD4, CD8, CD5, CD7, TCR, CD27, CD45RA, CD127, CD25RA, CD56, HLA-DR, CD11c, CD123, CD33, CD14 et CD16 avec un minimum d'acquisition de 500 000 événements. Ce panel permettra l'identification de différentes sous-populations de lymphocytes T, cellules NK, cellules dendritiques et monocytes. Pour l'analyse des cellules B, nous emploierons la stratégie de dépistage LST comme décrit par EuroFlow. Toutes les analyses seront réalisées à l'aide d'un cytomètre en flux FACScanto 8 couleurs et du logiciel Infinicyt. Tous les échantillons seront traités au Service Général de Cytométrie en Flux de l'Université de Salamanque (www.nucleus.usal.es) et au Département d'Hématologie.

      Profilage métabolomique Les protéines plasmatiques seront précipitées avec du méthanol, et les glycérophospholipides extraits par SPE. Après filtration, chaque solution sera ajustée à 600 µL avec D₂O et transférée dans des tubes RMN de 5 mm. Les analyses RMN seront réalisées à 298 K sur un spectromètre Bruker Avance Neo 400 MHz avec une cryosonde. Les paramètres seront optimisés pour la quantification des métabolites en utilisant Chenomx NMR Suite 10 (Chenomx, Edmonton, Canada). L'identification et la quantification des métabolites seront effectuées avec ce logiciel, qui permet une déconvolution fiable et la détermination de la concentration dans des spectres complexes. Les attributions des pics de protons seront validées en comparant les déplacements chimiques avec la base de données Human Metabolome (http://www.hmdb.ca).

      Analyse transcriptomique et génomique Extraction d'ARN libre circulant (cfRNA) et d'ADN L'extraction de cfRNA plasmatique sera réalisée en utilisant le kit miRNeasy Serum/Plasma Advanced (Qiagen), optimisé pour les faibles rendements et les fragments d'ARN courts. La concentration et la pureté de l'ARN seront déterminées par fluorométrie en utilisant le test Qubit RNA HS (Invitrogen). L'ADN tumoral circulant (ctDNA) plasmatique sera extrait en utilisant le kit QIAamp Circulating Nucleic Acid (Qiagen, Hilden, Allemagne). L'ADN génomique (gDNA) sera isolé du sang périphérique en utilisant le kit QIAamp DNA Blood Midi (Qiagen, Allemagne) suivant les protocoles standards.

      Préparation de bibliothèques et séquençage Les bibliothèques de cfRNA seront générées en utilisant le kit Qiagen QIAseq cfRNA All-in-One, optimisé pour les faibles quantités d'ARN et les fragments courts. Le séquençage sera réalisé sur un séquenceur NovaSeq X (Illumina, San Diego, CA, USA), produisant des lectures appariées de 150 pb (2×150 pb) avec une profondeur moyenne supérieure à 50 millions de lectures pour maximiser la détection des transcrits de faible abondance. La préparation de bibliothèques et le séquençage de ctDNA et gDNA seront conduits en utilisant le kit de capture SureSelect V6 (Agilent, Santa Clara, CA, USA) et la technologie Illumina (NovaSeq 6000, 150PE 2×150 pb), atteignant une profondeur de séquençage moyenne de 18 Gb/échantillon.

      Analyse bioinformatique La qualité des fichiers FASTQ obtenus du séquençage sera évaluée avec FastQC (Quality Control Tool for High Throughput Sequence Data). Les lectures brutes subiront un contrôle qualité avec FastQC et MultiQC, suivi d'un écrêtage des adaptateurs et d'une suppression des lectures de faible qualité en utilisant Trimmomatic. L'alignement sur le génome de référence humain (GRCh38) sera réalisé avec STAR (v2.7), et l'abondance des gènes quantifiée en utilisant featureCounts (package Subread). La normalisation et l'analyse d'expression différentielle seront effectuées en utilisant DESeq2 (Bioconductor), en appliquant des valeurs p ajustées <0,05 comme seuil de signification. Les analyses d'enrichissement fonctionnel et de voies seront menées avec clusterProfiler, GOplot et GSEA. Les gènes différentiellement exprimés seront validés par transcription inverse et PCR quantitative en temps réel.

      Analyse génomique Les lectures appariées seront alignées sur le génome humain (GRCh37) en utilisant BWA-MEM (v0.7.17). Les fichiers SAM résultants seront traités pour améliorer l'efficacité des analyses en aval, incluant la suppression des doublons en utilisant MarkDuplicatesSpark (GATK). La recalibration des scores de qualité des bases sera effectuée avec BaseRecalibrator et ApplyBQSR (GATK). L'appel de variants somatiques sera réalisé avec Mutect2 (GATK, mode apparié), suivi d'un filtrage en utilisant FilterMutectCalls. Les variants germinaux (SNV et INDEL) seront identifiés avec HaplotypeCaller et filtrés en utilisant des filtres stricts. Les variants sélectionnés seront annotés avec Funcotator, et la pathogénicité des variants évaluée avec Varank (v1.4.3). La fréquence et la distribution des SNV et INDEL détectés seront comparées aux bases de données de donneurs sains (NHLBI-ESP et gnomAD) en utilisant ANNOVAR.

      Intégration multi-omique Les données omiques seront intégrées en utilisant des pipelines développés par l'Unité de Bioinformatique d'IBSAL. Des outils d'apprentissage automatique (Random Forest, SVM) et d'analyse de réseaux (Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA) seront appliqués pour identifier des motifs moléculaires communs et spécifiques au type de tumeur. Analyse factorielle multi-omique (MOFA). L'intégration des données multi-omiques et cliniques permettra le développement de modèles prédictifs de réponse à l'exercice physique.

      Évaluations cliniques, fonctionnelles et psychologiques Tous les résultats cliniques et fonctionnels seront collectés à trois moments : 1) avant le début du programme, 2) après 12 semaines d'intervention, 3) suivi à 6 mois. Dans tous les cas, tous les individus seront évalués : Force musculaire (dynamométrie), composition corporelle (Tanita BC-418), état fonctionnel (Short Physical Performance Battery), qualité de vie (EORTC QLQ-C30), bien-être psychologique (échelle d'anxiété et de dépression hospitalière), qualité du sommeil (échelle d'insomnie d'Athènes), niveau d'activité physique (Questionnaire international sur l'activité physique).

      Intervention L'intervention des deux groupes (programme d'entraînement musculaire et programme d'exercices à domicile) est détaillée dans les protocoles d'étude publiés.