MARQUEURS BIOLOGIQUES DES CANCERS A. Georges Lab. Hormonologie et Marqueurs Tumoraux Médecine Nucléaire-Groupe Hospitalier Sud PCEM2 UE Biopathologie Université Victor Segalen Année 2013-2014
Plan I Histoire naturelle II MT circulants Origine et signification Méthodes de dosage III Lecture d un résultat IV Applications à la clinique Dépistage Diagnostic Evaluation du ttt Cinétique V Quelques exemples PSA et prostate CA15.3 et sein Tg et CDT
I-1 Histoire naturelle des cancers 10 12 10 3 Clinique Stade infra clinique Dépistage
Différentes étapes lors de la maladie Stade infraclinique durée variable Dépistage Diagnostic positif Bilan diagnostique : Bilan d extension Eléments de pronostic Eléments prédictifs +++ Traitement - Evaluation du traitement Surveillance
De quels Marqueurs dispose t-on pour la maladie cancer? [Tissulaires exprimés directement sur la tumeur - génomiques (ADN tumoral) - immunohistochimiques - cytosoliques : récepteurs hormonaux ] [Marqueurs génomiques de l individu] ce sont des gènes de prédisposition éventuelle à la maladie Exprimés par la tumeur et sécrétés ils deviennent des Marqueurs circulants (Sériques) que l on peut doser 01/04/2014 5
II Les marqueurs tumoraux circulants M.T. : molécule qui apparaît (ou réapparaît) à des concentrations élevées dans le sérum (ou autre liquide) d un individu porteur d un cancer Idéalement Devraient être présents et exprimés uniquement lors d une transformation maligne de la cellule et absents de la cellule normale Devraient détecter un Ag spécifique de la tumeur En réalité Ce sont des Ag associés aux tumeurs Et qui sont exprimés en quantité plus importante que dans la cellule normale Témoins de la maladie cancéreuse «Biomarqueurs»
Pourquoi utiliser des marqueurs circulants? Ce sont des Témoins précoces de la maladie Élévation marqueurs tumoraux pour 10 6 cellules cancéreuses Imagerie conventionnelle pour 10 9 cellules cancéreuses Signes cliniques pour 10 12 cellules Les dosages biologiques sont des examens non invasifs et les paramètres sont facilement accessibles dans les liquides biologiques Sang LCR liquide de ponction liquide d ascite
II-1 Origine des MT Synthèse d'une protéine normalement réprimée après la naissance : Ag oncofœtaux Nécrose cellulaire libérant dans la circulation des déterminants antigéniques Sécrétion inappropriée d'une hormone ou d'une immunoglobuline Production de protéines oncoinduites Passage d'enzymes dans la circulation
II-2 Principaux MT utilisés
Antigène carcino-embryonnaire GP onconfoetale, plusieurs sites antigéniques Arrêt de la synthèse après la naissance Marqueur des Cancer sein Cancer digestifs Cancers ovariens et utérins CMT Autres : bronche, vessie Pas de valeur diagnostique : nombreux FP Tabagisme Alcoolisme Pathol. Infl. Dig. : RCH, pancréatite, hépatite Valeur pronostique ++ : sein, colon Surveillance thérap. et Diagnostic de rechute
Alphafoetoprotéine GP produite par fœtus (foie, sac vitellin, tractus digestif) à un an valeur adulte Valeur normale < 10 ng/ml Intérêts Hépatocarcinome Tumeurs germinales Autres T : pancréas, estomac Pathol. Bénigne : hépatite virale, cirrhose, spina bifida,
CA 15.3 Ag circulant associé aux cancers du sein 2 Ac mc 115D8 lait DF3 cell. tum. Mammaires Seuil <30 U/mL Spécificité FP bénins <50 U/mL FP malins ovaire, digestifs, utérus, prostate
CA 19.9 Ag circulant associé aux tumeurs gastro-intestinales Déterminant Agénique sur Un ganglioside des membranes cellulaires Une protéine sérique + histologique Cancer du pancréas Cancer du colon Cancer de l estomac Cancer ovarien mucineux Spécificité FP bénins Maladies inflammatoires Hépatite chronique Cirrhose Pancréatite chroniques FP malins : estomac, colon, endomètre Adénocarcinome pancréatique 85%
GP de surface Retrouvé dans CA 125 Epithelium coelomique (vie embryonnaire) Le péritoine, la plèvre, le péricarde Absent du tissu ovarien adulte Spécificité FP Physiologiques grossesse Pathol. Bénignes tumeurs ov. bénignes, endométriose, inflammation des séreuses, cirrhose, hépatite Tumeurs malignes ovariennes, endocol, endomètre, trompe, digestives (pancréas, colon, VB), métastases péritonéales
PSA GP spécifique des cellules épithéliales prostatiques sérine protéase de la famille des Kallicréines Spécificité : marqueur du tissu prostatique Taux bas chez l adulte sain Taux élevé dans adénome prostate, KP Sensibilité +++ : indétectable après prostatectomie
hcg GP composée de 2 ss unités, ½ vie 12h α commune FSH, LH, TSH β spécifique Synthétisée par le tissu trophoblastique Elévation du taux Grossesse Pathologies Bénignes : cirrhose, ulcère GD Pathologies Malignes : Tumeurs trophoblastiques : mole, choriocarcinome Tumeurs germinales : testicule, ovaire Cancers digestifs, mammaires
Thyroglobuline GP sécrétée par la thyroïde Concentration augmentée par la TSH Aucune valeur diagnostique Surveillance ++ Tg nulle après thyroïdectomie totale Augmentation si récidive Dosage sous substitution Levothyrox
CA 15-3 Cancer du sein Pronostic Suivi Oui Oui CA 19-9 Cancer colorectal Cancer du pancrèas Suivi Suivi Oui si pas ACE CA 125 AdénoK de l ovaire Pronostic Suivi Antigènes tumoraux ACE Cancer colorectal Cancer du sein Pronostic Suivi Suivi Discuté AFP CHC TGNS Dépistage/Diagnostic Pronostic Suivi Oui (pop risque) CYFRA 21-1 CBNPC Suivi A conf SCC Cancer ORL Pronostic Suivi à conf
HCG Tumeurs germinales Dépistage/Diagnostic Pronostic Suivi Hormones Thyroglobuline CDT Dépistage/Diagnostic Pronostic Suivi Non Chromogr A Tumeurs NE Dépistage/Diagnostic Pronostic Suivi A conf LDH -Tumeurs germinales -CBPC -Lymphomes Dépistage/Diagnostic Pronostic Suivi Non Oui Non Enzymes PSA AdénoK de prostate Dépistage/Diagnostic Pronostic Suivi Dépistage individuel NSE CBNPC Tumeur NE Dépistage/Diagnostic Pronostic Monitoring Dépistage/Diagnostic Pronostic Monitoring A conf A conf A conf Non A conf A conf
Origine ubiquitaire le marqueur idéal n existe pas
II-3 Les méthodes de dosage au laboratoire = Immunodosages Immunodosage : utilise le principe immunologique de la réaction antigène-anticorps Antigène : substance douée de la propriété de provoquer dans un organisme une réponse immunitaire. correspondent aux molécules à doser (= les MT) à condition que l on sache fabriquer les Ac contre ces Ag Anticorps : après injection à un animal d un agent immunogène, la réponse se traduit par la production d Ac
Antigène: Spontanément immunogène ou non (haptène) substance capable de se lier à un Ac au niveau d une partie structuralement complémentaire nommée EPITOPE Anticorps (PARATOPE): Ac polyclonaux reconnaissent plusieurs épitopes sur un Ag Ac monoclonaux: spécifique d un épitope donné (meilleure spécificité)
principe général de la réaction Réaction Ag-Ac Ag + Ac Ag-Ac réaction réversible constante d équilibre (affinité) équilibre dépend de : ph force ionique (milieu tamponné) température
2 principes d immunodosages Dosage par compétition Dosage immunométrique à 2 sites Mesure d un signal de la réaction
Dosage par compétition Dosage par compétition Ag + Ac + Ag* fixes AgAc + Ag*Ac mesuré compétition entre Ag et Ag* en quantité fixée Ac en défaut par rapport à qté d Ag total séparation cplexe Ag-Ac des Ag libres par lavage si Ac fixé sur phase solide ou immunoprécipitation par 2eme Ac se fixant sur le 1er (+PEG)
Dosage par compétition Défaut d Ac, Ag marqué Dosage «historique» utilisé maintenant surtout pour les petits antigènes Quantification historiquement isotopique Courbe d étalonnage Liaison [Ag]* [Ag]
Dosage immunométrique Dosage par méthode «sandwich» Ag + Ac 1 + Ac 2 * Ac 1 AgAc 2 * fixes mesuré Ac 1 sur phase solide (tube, ailettes, billes ) AC 2 marqué élimination de l Ac* par lavage
Dosage immunométrique Excès d Ac, Ac marqué : principe applicable à tous les MT Courbe d étalonnage Liaison [Ag]* [Ag]
Marqueur ou «traceur» Radioactif ou isotopique 1959 (RadioImmunoAnalyse) Historiquement, le premier (<1980) méthodes de références et R&D Contraintes réglementaires : iode 125 (gamma & X) ou tritium (béta -) Radioactivité (cpm) Enzymatique 1970 (ELISA) Réaction enzymatique post-réaction immunologique, grande amplification potentielle du signal En fonction du dosage, enzyme porté par Ag ou Ac Absorbance (chromogène), Luminescence 1980 (chimiluminescence) Emission de lumière après apport énergie extérieure Chimiluminescence (luminogène)
Quels marqueurs Marqueur Signal Seuil de détection Isotope radioactif 10-17 mol Enzyme Photonique, fluorescent, chimiluminescent 10-16 à 10-19 mol Fluorophore fluorescent 10-14 à 10-17 mol Chimiluminescence chimiluminescent 10-18 à 10-19 mol
Les conditions du dosage : Standardisation & calibration - Standardisation d'un immunodosage : processus par lequel tous les dosages, de toutes les techniques, vont donner le même résultat - Calibration d'un immunodosage : étalonnage d'un signal avec des valeurs standard Pas de méthode de référence pour la plupart des dosages. D'où disparités entre méthodes défaut de reproductibilité et pas de possibilité de comparer des résultats entre des trousses différentes
III Lecture d un résultat du dosage d un MT
Qualités théoriques d un MT Spécificité synthèse seulement par les cellules cancéreuses spécificité - de la maladie cancéreuse (diagnostic bénin/malin) - d un organe (localisation de la tumeur primitive - d une localisation métastatique absence de faux positifs
Qualités théoriques d un MT Sensibilité nécessite - un dosage très fin - une sécrétion détectable pour une tumeur absence de faux négatifs
Qualités théoriques d un MT Sensibilité probabilité de test + si le sujet est malade Spécificité probabilité de test - si le sujet est sain Valeur Prédictive + probabilité de maladie si le test est positif Valeur Prédictive probabilité de ne pas être malade si le test est négatif
Pour toute méthode diagnostique Parfaite et idéale : comprendrait 2 modes de réponse distincts: Sains Malades + chez malades et uniquement - chez sains et uniquement Test - Test +
Mais chevauchement nécessité d un seuil de décision = limite arbitraire Sains SEUIL faux Nég ou faux pos.??? Malades Valeur seuil (cut-off) seuil de discrimination VN VP Sépare les épreuves + et -, mais non les sains des malades 3 zones et 4 modes de réponses possibles Test - FN FP Test +
Valeur seuil ou seuil de discrimination Compromis sensibilité/spécificité dans la localisation étudiée Choisie sur courbe R(eceiver) O(perating) C(harasteristic curve) : définit les performances d un test selon seuil choisi
Courbe ROC VP en fonction de FP Aire sous courbe Bissectrice Intérêts : adapter le seuil de décision au cas clinique particulier comparer 2 méthodes diagnostiques entre elles
Influence du seuil sur la Se et la Spé En augmentant le seuil: (S1 S2), on diminue le nombre de faux positifs (pointillé) : on augmente la spécificité on augmente les faux négatifs (grisé) : on diminue la sensibilité
Comment choisit on le seuil? Si bénéfice du TTT pour le malade est important, alors que le préjudice faible pour un non malade qui serait traité par erreur (FP) : choix d un seuil bas (sensibilité forte) Si les résultats thérapeutiques sont modérés et/ou TTT agressif : choix de seuil haut (spécificité forte)
Les M.T. : l idéal et la réalité En majorité : bonne sensibilité Mais spécificité médiocre : Retrouvés chez sujets sains Retrouvés lors de pathologies bénignes
IV Applications à l utilisation en clinique
Intérêt clinique des MT Très variable selon - le marqueur - la localisation, le type histologique - le stade la maladie : dépistage diagnosticbilan- évaluation du traitement- surveillance Les SOR, 2 points «remarquables» - un seul laboratoire, une seule technique - pas d association de marqueurs
IV -1 MT et Dépistage Dépistage de masse : aucun Dépistage sur population à risque : - Calcitonine : enquête familiale CMT - AFP : cancer du foie chez sujets cirrhotiques - HCG totale et libre : surveillance maladie trophoblastique Dépistage individuel : PSA
IV-2 MT et Diagnostic positif Utilité si Se et Spé suffisantes Calcitonine : Cancer médullaire thyroïde HCG totale et libre : Cancer du testicule AFP : Hépatocarcinome Cancer du testicule PSA : Cancer prostate
Aide au diagnostic En présence de certains symptômes indications de dosages ACE et CA 19-9 si amaigrissement, anorexie CA 15-3 ou PSA si suspicion de métastases osseuse du K sein ou prostate ACE, CA 125, CA 19-9, AFP si masses abdominopelviennes AFP, ACE si gynécomastie chez l homme +/- masses médiastinales INUTILE : batterie de tests si métastase d un primitif inconnu!
IV-3 MT et Evaluation du traitement Règles : taux sous traitement - Augmentation 25 % : inefficacité thérapeutique - Diminution 50 % : rémission partielle objectif de «normalisation» du Nadir = concentration minimale post-thérapeutique - Indicateur de maladie résiduelle et taux de référence pour la surveillance - Nadir indétectable après chirurgie : PSA, TG - Marqueurs ubiquitaires : valeurs usuelles (seuil de discrimination)
IV-4 MT et surveillance Récidive biologique : Augmentation régulière sur 3 dosages successifs Evaluation de la valeur du MT par rapport à une valeur seuil - Seuil de détectabilité (PSA, TG) - ou Nadir - ou Seuil de discrimination (ou multiple) Evaluation par étude cinétique
Bioforma. Les marqueurs tumoraux. Riedinger et al.
Cinétique des MT Surveillance Diagnostic de la récidive Calcul du temps de doublement (délai nécessaire au doublement de la concentration du MT) Calcul sur 3 points Définition et respect d un calendrier de surveillance Possibilité de modifier le traitement sur la valeur d un MT
V Quelques exemples
V-1 PSA et cancer de prostate Un cancer dont l incidence augmente (INSEE Janvier 2010) Nb cas incidents Nb cas incidents Nb cas incidents Nb cas incidents Décès 1980 1990 2000 2008 2008 10756 18979 39636 65863 9931 Premier cancer de l homme après 50 ans Découverte à un stade localisé ou localement avancé dans 70 à 80 % des cas
3 signes pour Diagnostic KP Anomalie TR Et/ou Elévation du PSA Biopsie de prostate Évaluation pronostique et décision thérapeutique
Prostate Specific Antigen (PSA) PSA produit par les cellules de la prostate : pas de distinction entre cellules bénignes et cellules malignes Spécificité du tissu mais pas du cancer de la prostate PSA augmente avec le volume prostatique PSA augmente dans les pathologies bénignes de la prostate (HBP et prostatite) Tendance à la diminution de la valeur seuil du PSA 2.5 ( 4.0 ng/ml)
PSA PSA : (VPP) = 30 %, ce qui signifie que parmi les personnes qui ont un PSA total > 4 ng/ml, 3 sur 10 ont un cancer de la prostate et 7 sur 10 n ont pas de cancer de la prostate A réaliser tous les ans (PSA entre 2 et 4) ou tous les 2 ans (PSA <2) Confirmation par biopsie : faux négatifs <20% -co-morbidités importantes
Dosages du PSA Dosages immunométriques Variabilité individuelle des valeurs de PSA à deux dosages successifs pouvant atteindre 30% La demi-vie (T 1/2 ) du PSA est d environ 3 jours Modifications transitoires du PSA 2 jours après éjaculation ou cyclisme, 3 jours (T 1/2 ) après un toucher rectal, un massage prostatique ou une cystoscopie, 7 jours (2 T 1/2 ) après une rétention urinaire, un mois (10 T 1/2 ) après infection urinaire six semaines (15 T 1/2 ) après un antécédent de prostatite ou de biopsie.
20 trousses de dosage disponibles sur le marché français, enquête AFSSAPS en 2006. Problème de standardisation car deux types de calibration: Yang et Hybritech, dont les résultats allaient du simple au double. Adoption généralisée en 1999 du standard de «Standford 90/10» ou «OMS NIBSC 1st IS 96/670» composé de 90% de formes liées et 10% de forme libre. Objectif: minimiser l hétérogénéité des résultats tout en respectant plus fidèlement la proportion des formes moléculaires à doser. Il est capital de suivre les patients par la même trousse dans le même laboratoire si possible
Comment se sert-on du dosage du PSA dans le dépistage du KP? Hypertrophie Bénigne Prostate : le volume de la prostate à partir de 40 ans L HBP sécrète 10 fois moins de PSAT Le diagnostic de KP est : rare si PSAT < 4 ng/ml fréquent si PSAT > 10 ng/ml Donc zone critique >2.5 - <10 ng/ml Intérêt du rapport PSAL/PSAT
PSAL/PSAT moyen : 16% (KP) et 28% (HBP) seuil pour détection de KP PSAT > 4 et PSAL/PSAT > 25% : nbre biopsies inutiles
Mais aussi... PSA dans la surveillance : réponse au traitement (prostatectomie, irradiation) suivi de la maladie : reprise évolutive?
V-2 CA15-3 et Cancer du sein Maladie plurifactorielle très hétérogène dans son évolution, survie et traitement CA 15.3 marqueur de choix Peut être associé au dosage de l ACE
Plus de 20 trousses de dosage Variabilité inter-technique importante Suivi individuel par un même réactif +++
Les dosages doivent être réalisés dans le même laboratoire ou avec la même technique
Intérêt du CA 15-3 pour dépistage et diagnostic précoce?
Intérêt du CA 15-3 comme facteur pronostique? OUI, une valeur d emblée élevée permet de corriger une classification
CA 15-3 et efficacité thérapeutique Une valeur initiale normale rend le MT inutilisable Une augmentation initiale transitoire est observée souvent en début de chimiothérapie Une augmentation sous ttt correspond tjrs à une évolution Normalisation d une valeur élevée = facteur de bon pronostic
V-3 Thyroglobuline et Cancer Différencié de la Thyroide
Prise en Charge des Cancers Thyroïdiens Différenciés 1- Chirurgie Thyroïdectomie Totale (2- I 131 Totalisation Isotopique 3.7 Gbq) 5 semaines après 3- TRT Freinateur par Thyroxine 4- Surveillance TSH freinée
Les outils de la surveillance Echographie Thyroglobuline (Tg) : sous freinage et sous rhtsh Scintigraphie I131/ 18FDG
Thyroglobuline = «MT» Spécifique de la thyroide mais pas du CDT! Pas de Standard International Forte variabilité intertechniques Confirmation par résultats des CQ interlabo. Nécessité de doser avec la même trousse pour un même patient Sensibilité actuelle de 0,2 à 1 ng/ml Forte VPN
Anticorps antitg Problème le +sérieux affectant le dosage de Tg aucune méthode ne peut prétendre être indifférente à la présence d AC et même des taux très faibles peuvent interférer Rôle des anticorps? leur persistance ou leur réapparition lors du suivi doit être considéré comme suspect de maladie résiduelle ou de récidive à l inverse, leur disparition est plutôt de bon pronostic Si présence d AC : Risque de sous-estimation de la Tg avec les méthodes immunométriques («sandwich») la Tg «piégée» par les autoanticorps présents dans le serum ne se lie plus aux AC de la trousse Conséquence fournir un dosage d Anti Tg pour interpréter un dosage de Tg..
Conclusion Pour utiliser un MT à bon escient, il faut: en connaître les meilleures indications savoir en interpréter les résultats connaître les augmentations non significatives intégrer les résultats dans un faisceau d arguments cliniques et paracliniques