Définition d un algorithme moléculaire pour le diagnostic des tumeurs hépatocellulaires

Définition d un algorithme moléculaire pour le diagnostic des tumeurs hépatocellulaires J-C. Nault 1, A. de Reyniès 2, J. Calderaro 1, G. Couchy 1, J. Tran Van Nhieu 3, T. Decaens 3, A. Laurent 3, D. Franco 4, J. Saric 5, J.-F. Blanc 5, C. Balabaud 5, P. Bioulac-Sage 5, P. Laurent-Puig 6, J. Zucman-Rossi 1 1 Inserm U674, 2 LNCC, Paris, 3 AP-HP Hopital Henri Mondor, Créteil, 4 AP-HP Hopital Antoine Béclère, Clamart, 5 CHU Bordeaux, Bordeaux, 6 Inserm U775, Paris, France

Pas de conflits d intérêt

Tumeurs hépatocellulaires Hyperplasie nodulaire focale 90 % Tumeurs bénignes Adénome hépatocellulaire 10 % Foie non cirrhotique Pas de complications Hémorragie Tumeurs malignes Carcinome hépatocellulaire

Classification génotype/phénotype des adénomes hépatocellulaires Classification génotype/phénotype Caractéristiques cliniques et histologiques CHC 1 Mutation HNF1A 30-40 % Adénomatose familiale Diabète MODY3 Stéatose 7% 2 Mutation β-caténine 10-15 % Homme Anomalie cytologique Formation pseudoglandulaire 46% 3 Inflammatoire 45-55 % GP130 60 % STAT 3 6 % NM 29 % GNAS 5 % Obésité, alcool Iniltrat inflammatoire Vaisseau dystrophique Dilatation sinusoïdale 3% 4 Non classés 10-15 % 13% Zucman-Rossi et al. Hepatology 2006 Rebouissou et al. Nature 2009 Pilati et al. J Exp Med 2011 Nault et al. J Hepatol 2011

Tumeurs hépatocellulaires Hyperplasie nodulaire focale 90% Tumeurs bénignes Adénome hépatocellulaire 10 % Foie non cirrhotique 10% Cirrhose 90% Macronodule régénératif Macronodule dysplasique de bas grade Macronodule dysplasique de haut grade Pas de complications Hémorragie Tumeurs malignes Carcinome hépatocellulaire

Classification moléculaire des carcinomes hépatocellulaires (CHC) Boyault et al, Hepatology (2007) Classification à 16 gènes G1 G2 G3 G4 G5 G6

Classification moléculaire des carcinomes hépatocellulaires (CHC) Chromosome LOH G1 16q G2 13q 16p 4q Instabilité G3 5q 21q 22q 17p G4 G5 Stabilité G6 Boyault et al, Hepatology (2007)

Classification moléculaire des carcinomes hépatocellulaires (CHC) Methyl. Gène Mutation gène Chromosome LOH G1 16q AXIN1 G2 PIK3CA* 13q 16p 4q Instabilité G3 CDKN2A TP53 5q 21q 22q 17p G4 TCF1* G5 Stabilité CDH1 CTNNB1 β-catenine G6 Boyault et al, Hepatology (2007)

Classification moléculaire des carcinomes hépatocellulaires (CHC) Caractéristiques cliniques Methyl. Gène Mutation gène Chromosome LOH Femme Afrique, jeune AFP élevé VHB G1 AXIN1 16q Hemochrom. G2 PIK3CA* 13q 16p 4q Instabilité Mauvais pronostic G3 CDKN2A TP53 5q 21q 22q 17p G4 TCF1* G5 Stabilité Nodules satellites G6 CDH1 CTNNB1 β-catenine Boyault et al, Hepatology (2007)

Classification moléculaire des carcinomes hépatocellulaires (CHC) Voie de signalisation Caractéristiques cliniques Methyl. Gène Mutation gène Chromosome LOH Cycle cellulaire Gène de l embryogénèse, IGF2 Femme Afrique, jeune AFP élevé Hemochrom. VHB G1 G2 AXIN1 PIK3CA* 16q 13q 16p 4q Instabilité Cycle cellulaire Pore nucléaire Mauvais pronostic G3 CDKN2A TP53 5q 21q 22q 17p G4 TCF1* Activation de la voie WNT Réponse immunitaire et au stress cellulaire Métabolisme acide aminé E-cadherin Nodules satellites G5 G6 CDH1 CTNNB1 β-catenine Boyault et al, Hepatology (2007) Stabilité

Valider nos précédentes signatures moléculaires des adénomes hépatocellulaires et des CHC (G1- G6) But de l étude Définir un algorithme moléculaire d aide au diagnostic des tumeurs hépatocellulaires (CHC, adénome, hyperplasie nodulaire focale) Distinguer les tumeurs hépatocellulaires des tumeurs non hépatocellulaires et du foie non tumoral

Design de l étude Sélection de 573 tissus congelés Gold standard Diagnostic anatomopathologique établi par 2 lectures indépendantes Tumeur non hépatocellulaire (44) Tumeur hépatocellulaire (529) Foie non tumoral (27) (foie normal, hépatite chronique, cirrhose) Macronodule de régénération (19) Hyperplasie nodulaire focale (28) Adénome hépatocellulaire (113) Carcinome hépatocellulaire (333) Histologie Immunohistochimie (SAA, LFABP, GS, β caténine) Classification moléculaire par PCR quantitative Séquençage HNF1A, β caténine et gp130 Histologie Classification moléculaire G1-G6 Séquençage TP53 et β- caténine

Score = Coef 1 x Gene 1 + Coef 2 x Gene 2 + Coef 3 x Gene 3 + Coef 4 x Gene 4. Design de l étude 14500 gènes Micro-array (Affymetrix U133A) 110 tumeurs hépatocellulaires Gènes de la littérature Gènes sélectionnés par microarray Signature moléculaire du laboratoire (CHC, adénomes, HNF) 96 gènes Cohorte de test/training Création du score diagnostic RT-PCR quantitative (TLDA) 573 tissus congelés Cohorte de validation Validation du score dans une seconde cohorte

Tissus congelés(573) Non hépatocytaires (44) Hépatocytaires (529) Cholangiocarcinome Métastase Angiomyolipome Angiome Léiomyome Sensibilité : 99 % Spécificité : 92 % AUC = 0.97

Tissus congelés (573) Non hépatocytaires (44) Hépatocytaires (529) Bénin (196) Malin (333) Sensibilité : 89 % Spécificité : 96 % AUC = 0.96

Rebouissou et al, J Hepatol 2008; Paradis et al, Gastroenterology, 2003 Tissus congelés (573) Non hépatocytaires (44) Hépatocytaires (529) Bénin (196) Malin (333) Hyperplasie nodulaire focale (28) ANGPT1/ANGPT2 NTS/HAL GLUL LGR5 Adénome hépatique (113) AUC = 0.94 Cirrhose / Macronodule régénération (46) Sensibilité : 92 % Spécificité : 100 % Carcinome hépatocellulaire

Tissus congelés(573) Non hépatocytaires (44) Hépatocytaires (529) Bénin (196) Malin (333) Hyperplasie nodulaire focale (28) Adénome hépatique (113) Cirrhose / Macronodule régénération (46) Carcinome hépatocellulaire HNF1A Sensibilité : 100 % Spécificité : 100 % HNF1A (26) UGT2B7 FABP1 Inflammatoire (53) SAA CRP Inflammatoire + β catenine (13) SAA-GLUL CRP-LGR5 β catenine (12) GLUL LGR5 Non classé (9) Inflammatoire Sensibilité : 100 % Spécificité : 95 % Rebouissou et al, Nature 2009 Zucman-Rossi et al, Hepatology, 2006

Tissus congelés(573) Non hépatocytaires (44) Hépatocytaires (529) Bénin (196) Malin (333) Hyperplasie nodulaire focale (28) Adénome hépatique (113) Cirrhose / Macronodule régénération (46) Carcinome hépatocellulaire Sensibilité 46 % Spécificité 100 % HNF1A (26) Inflammatoire (53) Inflammatoire + β catenine (13) β catenine (12) Non classé (9) UGT2B7 FABP1 SAA CRP SAA-GLUL CRP-LGR5 GLUL LGR5 Rebouissou et al, Nature 2009 Zucman-Rossi et al, Hepatology, 2006

Expression de gènes cibles de la voie Wnt/caténine dans 43 adénomes mutés β-caténine Substitutions AA (72 %, n=31) S45P n=9 S45F n=3 S45A n=1 S45Y n=1 ADLMELDMAMEPDRKAAVSHWQQQSYLDSGIHSGATTTAPSLSGKGNPEEEDVDTSQVLYEWEQGFSQSFTQEQVA 23 29 33 37 41 45 ex2 exon 3 exon 4 4 5 79 80 165

Expression de gènes cibles de la voie Wnt/caténine dans 43 adénomes mutés β-caténine Substitutions AA (72 %, n=31) T41A n=10 S45P n=9 S45F n=3 S45A n=1 S45Y n=1 ADLMELDMAMEPDRKAAVSHWQQQSYLDSGIHSGATTTAPSLSGKGNPEEEDVDTSQVLYEWEQGFSQSFTQEQVA 23 29 33 37 41 45 ex2 exon 3 exon 4 4 5 79 80 165

Expression de gènes cibles de la voie Wnt/caténine dans 43 adénomes mutés β-caténine Substitutions AA (72 %, n=31) G34R n=1 G34E n=1 S33P n=1 S33Y n=1 A39G n=2 T41A n=10 S45P n=9 S45F n=3 S45A n=1 S45Y n=1 ADLMELDMAMEPDRKAAVSHWQQQSYLDSGIHSGATTTAPSLSGKGNPEEEDVDTSQVLYEWEQGFSQSFTQEQVA 23 29 33 37 41 45 ex2 Délétions en phase (28 %, n=12) exon 3 exon 4 4 5 79 80 165

Tissus congelés (573) Non hépatocytaires (44) Hépatocytaires (529) Bénin (196) Malin (333) Carcinome hépatocellulaire Signature moléculaire 16 gènes RAB1A PAP NRAS RAMP3 MERTK PIR EPHA1 LAMA3 GOS2 HN1 PAK2 AFP CYP2C9 CDH2 HAMP SAE1 G1 7.5 % G2 7.5 % G3 17 % G4 34 % G5 21 % G6 12 % Signature 16 gènes : Boyault et al. 2007

Voie de signalisation Validation de la classification G1-G6 dans une série de 333 CHC Caractéristiques cliniques Methyl. Gène Mutation gène Chromosome LOH Cycle cellulaire Gène de l embryogénèse, IGF2 Femme Afrique, jeune AFP élevé Hemochrom. VHB P = 0.0002 G1 G2 AXIN1 PIK3CA* 16q 13q 16p 4q Instabilité Cycle cellulaire Pore nucléaire Mauvais pronostic G3 CDKN2A TP53 5q 21q 22q 17p G4 TCF1* Activation de la voie WNT Réponse immunitaire et au stress cellulaire Métabolisme acide aminé E-cadherin Nodules satellites G5 G6 CDH1 CTNNB1 β-catenine Boyault et al, Hepatology (2007) Stabilité

Voie de signalisation Validation de la classification G1-G6 dans une série de 333 CHC Caractéristiques cliniques Methyl. Gène Mutation gène Chromosome LOH Cycle cellulaire Gène de l embryogénèse, IGF2 AFP élevée P < 0.0001 Hemochrom. VHB G1 G2 AXIN1 PIK3CA* 16q 13q 16p 4q Instabilité Cycle cellulaire Pore nucléaire Mauvais pronostic G3 CDKN2A TP53 5q 21q 22q 17p G4 TCF1* Activation de la voie WNT Réponse immunitaire et au stress cellulaire Métabolisme acide aminé E-cadherin Nodules satellites G5 G6 CDH1 CTNNB1 β-catenine Boyault et al, Hepatology (2007) Stabilité

Voie de signalisation Validation de la classification G1-G6 dans une série de 333 CHC Caractéristiques cliniques Methyl. Gène Mutation gène Chromosome LOH Cycle cellulaire Gène de l embryogénèse, IGF2 Cycle cellulaire Pore nucléaire Femme Afrique, jeune AFP élevé Hemochrom. Mauvais pronostic VHB G1 G2 G3 CDKN2A AXIN1 PIK3CA* TP53 P < 0.0001 16q 13q 5q 21q 22q 17p 16p 4q Instabilité chromosomiqu G4 TCF1* Activation de la voie WNT Réponse immunitaire et au stress cellulaire Métabolisme acide aminé E-cadherin Nodules satellites G5 G6 CDH1 CTNNB1 β-catenine Boyault et al, Hepatology (2007) Stabilité

Voie de signalisation Validation de la classification G1-G6 dans une série de 333 CHC Caractéristiques cliniques Methyl. Gène Mutation gène Chromosome LOH Cycle cellulaire Gène de l embryogénèse, IGF2 Femme Afrique, jeune AFP élevé Hemochrom. VHB G1 G2 AXIN1 PIK3CA* 16q 13q 16p 4q Instabilité Cycle cellulaire Pore nucléaire Mauvais pronostic G3 CDKN2A TP53 5q 21q 22q 17p G4 TCF1* Activation de la voie WNT Réponse immunitaire et au stress cellulaire Métabolisme acide aminé E-cadherin Nodules satellites G5 G6 CDH1 CTNNB1 β-caténine P < 0.0001 Boyault et al, Hepatology (2007) Stabilité

Conclusion Un algorithme moléculaire diagnostic permet différencier les différents types de tumeurs hépatocellulaires bénignes et malignes Nous avons validé la classification moléculaire des adénomes et la classification G1-G6 des CHC Les adénomes n exprimant pas les gènes cibles de la voie Wnt/Caténine doivent être séquencer pour le gène de la β-caténine L algorythme moléculaire diagnostic pourrait être associer avec le score pronostic et tester dans de futurs essais thérapeutiques

Inserm U674, Paris Jessica Zucman-Rossi Gabrielle Couchy Julien Calderaro Sandrine Imbeaud Mohamed Amessou Thomas Burguiere Cécile Guichard Ichrafe Ben Maad Laura Pelletier Camilla Pilati Karine Poussin Giuliana Amaddeo Bordeaux Paulette Bioulac Sage Charles Balabaud Jean Saric Jean Frédéric Blanc La ligue contre le cancer, Paris Aurelien de Reynes Créteil Jeanne Tran Van Nhieu Thomas Decaens Alexis Laurent Dominique Franco Pierre Laurent Puig GENTHEP: Génétique des tumeurs hépatiques développées sur foie sain Réseau National Inserm Bordeaux Créteil Villejuif Lyon Lille Tours Angers Saint- Antoine Bicêtre Caen Nice Clichy Barcelone Londres Strasbourg Grenoble