Biomarqueurs en Cancérologie

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1 Biomarqueurs en Cancérologie Définition, détermination, usage

2 Biomarqueurs et Cancer: définition Anomalie(s) quantitative(s) ou qualitative(s) Indicative(s) ou caractéristique(s) d un cancer ou de certaines de ses propriétés Détectée(s) par des examens histologiques, cytologiques, de biologie clinique,d imagerie

3 Une cellule cancéreuse et ses anomalies

4 Biologie de la cellule cancéreuse et marqueurs Anomalie directe Mutation somatique RNA quantitativement ou qualitativement AN Anomalies complémentaires Méthylation, réparation Expression de gènes régulée par gène(s) mutés NB Anomalies Plusieurs centaines Plus de 1000 Protéines «filles» épissage alternatif, modifications post traductionnelles >10000?

5 Anomalies moléculaires et cancers bronchique Anomalies génétiques structurales Mutation K-ras (30% AdK); p53 (50% NSCLC; 70% SCLC); B-raf (2%NSCLC), EGF-R (15-20%) Anomalies épi-génétiques Hyperméthylation de p16, RARβ, RASSF1A, MAGE Anomalies Cytogénétiques Hot Spot : Chromosome 3, 9, 17 Anomalie d épissage FHIT, TSG101 (80%SCLC; 27% NSCLC ) Anomalie d expression protéique EGF/EGFR(70% NSCLC) GRP (SLCL), Télomerase (80% NSCLC) CYCD1, CDK4, CDC25

6 Étude des marqueurs Sang Protéines, glycoprotéines, peptides sécrétés ou libérés Cellules tumorales circulantes Réaction immune caractéristique Tumeur (éventuellement cellules circulantes) ADN:cytogénétique, LOH, PCR, CGH-array, ARN Protéines

7 Cellule K: cytogénétique Cellules en division ( mitogènes) caryotype direct Banding,peinture chromosomique Hybridation in situ (FISH, CISH) Cellules quiescentes Hybridation in situ (FISH, CISH) Biologie moléculaire perte de polymorphisme recherche de mutations connues (PCR) Méthylation (CpG islets) DNA tissulaire (éventuellement après microdissection) PCR CGH CpG islets

8 Anomalies du transcriptome Méthodes d analyse FISH, RT-PCR, RT-PCR quantitative Puces haut, bas débit Complexité (bioinformatique) Retrouve des anomalies liées Mécanismes surexpression/sous-expression Liée à mutation somatique Anomalies de la transcription (EGF R ) Modification de la stabilité de l ARNm (p53)

9 Anomalies protéomiques Méthodes d analyse Bas débit: Electrophorèse, immuno, chromato, Spectrographie de masse Haut débit (SELDI, MALDI) TOF Causes Mutations somatiques Anomalies transcriptome Anomalies post traductionnelles (50%) Stabilisation dans des complexes Anomalies d expression des enzymes de métabolisme

10 Introduction aux techniques à haut débit Genome Transcriptome ~ mrna/cell. ~ génes Proteome ~ prot/cell DNA: gene RNA mrna: transcrit protéine Intron Transcription Traduction Exon Promoteur Splicing Nucleus Copyright Société Française de Toxicologie. Cell Membrane Tous droits réservés

11 Introduction aux techniques à haut débit

12 Principes des Microarray ARN échantillon g3 gène1 gène2 g4 Marquage 5 9 Séquence spécifiques sur un support solide HYBRIDATION échantillons Hybridation spécifique Elimination par lavage

13 Principes des Microarray n 2- Tableau d intensités 1- Images numérisées k 3- Normalisation et Colorisation 4- Analyse Statistique Cluster I Cluster II 5-Après clustering

14 Propriétés des Biomarqueurs en Cancérologie Relation quantitative simple à la masse tumorale Limites Marqueurs sériques βhcg (choriocarcinome) Oui άfp, carcinomes sac vitellin Oui ACE, carcinomes Non Hétérogénéité ss-clonale CA 15.3, carcinomes sein Non Hétérogénéité ss-clonale PSA, carcinome prostate Non Hétérogénéité ss-clonale Protéomique, K ovaire??? Hétérogénéité ss-clonale Cellules circulantes Détection IHC Non Clonogénicité? PCR/RTPCR Oui dans LA Clonogénicité? Non dans carcinomes Clonogénicité? Cellules Tumorales Génomique structurale Non Hétérogénéité ss-clonale Génomique fonctionnelle Non Hétérogénéité ss-clonale Protéomique, cellulaies Non Hétérogénéité ss-clonale

15 Applications de l étude des marqueurs en cancérologie

16 ADN Marqueurs et cancer: diagnostic (confirmation, nouvelles entités) Anomalies cytogénétiques et LA, sarcomes, neuroblastomes ARN Aucun diagnostic actuellement fondé sur l expression génique Caractérisation d entités homogènes: Cancers du sein HER2+++ (qrt-pcr), lymphomes B Protéines cellulaires IHC pour la caractérisation de tumeurs indifférenciées Entités (Cancer du sein RH+ ou RH-) Marqueurs sériques Dans de rares cas: PSA et dépistage adénocarcinomes prostatiques Diagnostic de rechutes biologiques

17 Génomique et cancers bronchiques Indentification de classes en accord avec l histologie Groupe AK 1 et 2 : gènes de différentiation pneumocytaires Groupe AK 3 : gènes neuroendocrines et de remodélisation tissulaire Groupe SCC : Enzymes métaboliques et cytokératines

18 ADN Marqueurs et cancer: Pronostic Anomalies cytogénétiques et LA, sarcomes, neuroblastomes Nb de sous-clones Indépendant du diagnostic?? ARN Caractérisation d entités pronostiques Cancers du sein HER2+++ (qrt-pcr) Entités (non validées) sur profil d expression Protéines cellulaires Entités (Cancer du sein RH+ ou RH-) Expression de protéines d invasion, «de métastase» Marqueurs sériques Quand il existe une relation simple avec la masse tumorale Marqueurs d aggressivité (cycle, invasion, récepteurs, angiogenèse) Cellules circulantes

19 Corrélation GEP avec la survie: cancers bronchiques Garber et al. Groupe bon pronostic : facteur de différentiation (12/16 grade 1-2,50% N0, ) Groupe mauvais pronostic : facteurs d invasion (urokinase, VEGF, Stanniocalcin, PPARg, ANGPTL) (7/9 grade 3)

20 Marqueurs et cancer: Sensibilité ou résistance à un élément thérapeutique (1) ADN Amplification de gènes codant pour une cible et Résistance: TS, DHFR Sensibilité: HER2, Récepteurs mutés Mécanismes de résistance Inhibition apoptose Amplification de gènes de résistance ARN Caractérisation d entités de sensibilité Cancers du sein et tamoxifène (21 gènes) Cancers du sein et anthracyclines (87 gènes) Surexpression d un gène amplifié (RE, HER2)

21 Marqueurs et cancer: Sensibilité ou résistance à un élément thérapeutique (2) Protéines cellulaires Cible pharmacologique (HER2, TS ) Protéine de résistance MRP,GST, PgP, Marqueurs sériques Expression indirecte d une protéine pharmacologiquement active: HER2-ECD Cellules circulantes Pas jusqu à présent

22 Marqueurs et cancer: Suivi thérapeutique Pour les marqueurs quantitativement reliés à la masse tumorale, EX άfp/βhcg et cancers non séminomateurx du testicule Translocation spécifique de leucémie (PCR, RT-PCR) En fait situation très minoritaire

23 Marqueurs et cancer: suivi, détection des rechutes Marqueurs sériques Mais jusqu à 40% des rechutes ne comportent pas d élévation des marqueurs 30-40% des rechutes biologiques PSA développent une rechute clinique Cellules circulantes La persistance de marqueurs cellulaires chez des malades «guéris» est avérée (LA post greffe allogénique) L augmentation des cellules circulantes peut être un signe précoce de rechute

24 Méthodes à haut débit:le flux de données

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