Marqueurs moléculaires prédictifs de réponse aux thérapies ciblées dans les cancers digestifs

Predictive molecular markers of response to targeted therapies in gastrointestinal cancers

• Auteur / Autrice : Géraldine Perkins
• Direction : Pierre Laurent-Puig
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacologie
• Date : Soutenance le 28/11/2012
• Etablissement(s) : Paris 5
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, environnement (Paris ; 2010-2013)
• Jury : Président / Présidente : Julien Taieb
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Laurent-Puig, Julien Taieb, Michel Ducreux, Gérard Milano, Thomas Aparicio, Emmanuel Mitry
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Ducreux, Gérard Milano

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphoprotéines

Thérapie moléculaire ciblée

Marqueurs biologiques

Cancer colorectal

Mots clés libres

Cancer colorectal

Phosphoprotéines

ADN circulant

Biomarqueurs moléculaires

Thérapies ciblées

Colorectal cancer

Phosphoproteins

Circulating DNA

Molecular biomarkers

Targeted therapies

Résumé

Les thérapies moléculaires ciblées ont changé la prise en charge des patients atteints de cancer, et en particulier dans le cancer colorectal (CCR). Il est important d’identifier des biomarqueurs de sensibilité ou de résistance à ces traitements. En premier, la signalisation en aval de l’EGFR au niveau tumoral pourrait conditionner la réponse au cétuximab dans les cancers colorectaux (CCR). Notre premier travail a évalué le niveau d’expression tumorale de phosphoprotéines de signalisation en aval de l’EGFR (p-MEK, p-ERK1/2, p-AKT, p-GSK3b, p-P70S6K) analysés par Bioplex phosphoprotein array chez 42 patients avec un CCR métastatique, traités par anti-EGFR. L’expression de p-P70S6K est plus faible chez les patients répondeurs (p=0,02). La survie sans progression (SSP) est supérieure en cas d’expression faible de p-P70S6K (p=0,0001) et p-MEK (p=0,0006). p-MEK et p-P70S6K ont une expression plus élevée chez les KRAS mutés et apparaissent comme deux marqueurs pronostiques indépendants de KRAS (HR 0,34, p=0,01 et HR 0,42, p=0,03). Ainsi, le niveau d’expression des phosphoprotéines en aval de l’EGFR pourrait prédire la réponse et la SSP dans les CCR traités par anti-EGFR, indépendamment du statut KRAS. Il est difficile dans certain cas d’avoir accès au tissu tumoral. L’ADN circulant (cADN) dans les stades avancés de cancer peut aider à la caractérisation moléculaire des tumeurs, en tant que biopsie. Notre deuxième travail a étudié la faisabilité, la sensibilité et la spécificité d’une technique de spectrométrie de masse (Sequenom) pour détecter des mutations (238 mutations parmi 19 oncogènes) à partir du tissu tumoral et du cADN de 105 patients ayant un cancer avancé. La concentration médiane de cADN était de 17ng/ml de plasma (0,5-1600), soit 3 fois le niveau chez les volontaires sains. En analyse multivariée, la concentration de cADN, l’albumine et l’état général étaient des facteurs prédictifs indépendants de la survie globale des patients. De plus, il existait une concordance élevée des statuts mutationnels (KRAS, BRAF et PIK3CA) entre le tissu tumoral et le cADN dans plusieurs types tumoraux (CCR, sein, mélanome): un taux de concordance de 70% pour le gène KRAS et de 100% pour le gène BRAF ont été retrouvés dans le CCR. Notre Étude suggère que l’analyse du cADN pourrait être un matériel utilisable pour la recherche de mutations, notamment dans le suivi des patients ayant un cancer du colon traités par thérapies ciblées. Notre travail a donc montré l’intérêt de poursuivre l’étude de facteurs moléculaires qui pourraient prédire la réponse ou la résistance à des thérapies ciblées utilisées dans les cancers du colon, au niveau du tissu tumoral (phosphoprotéines) ou au niveau du sang (cADN).

Especially in CRC, it is important to identify molecular targeted therapies biomarkers. First, additional markers of resistance to KRAS mutations could predict resistance to anti-epidermal growth factor receptor (EGFR) antibodies in advanced colorectal cancer (CRC). In our first study, in a series of 42 patients with advanced CRC treated with cetuximab/panitumumab, for whom KRAS status was previously determined, we retrospectively analyzed the intratumor expression of EGFR downstream signaling phosphoproteins of the RAS/MAPK and PI3K/AKT pathways (pERK1/2, pMEK1, pAKT, pP70S6K and pGSK3beta) using Bio-Plex phosphoprotein array. The expression of all the phosphoproteins was higher in KRAS mutated tumors than in WT tumors. The expression of pP70S6K was lower in responders than in nonresponder patients. In multivariate analysis, PFS was shorter for patients with high pMEK1 or pP70S6K expression, independently of KRAS status, as OS for patients with high pP70S6K expression. Our results suggest the importance of EGFR downstream signaling phosphoproteins expression in addition to KRAS status to define the subgroup of patients who will not benefit from anti-EGFR therapy. We hypothesized that circulating plasma DNA (cpDNA) in advanced cancer patients is largely derived from tumor, and can be utilized for tumor mutation sequencing when repeat biopsy is not feasible. In our second study, we utilized the Sequenom MassArray System and OncoCarta panel for somatic mutation profiling. Matched samples, acquired from the same patient but at different time points were evaluated; these comprised formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) archival tumor tissue (primary and/or metastatic) and cpDNA. The feasibility, sensitivity, and specificity of this high-throughput, multiplex mutation detection approach was tested utilizing specimens acquired from 105 patients with solid tumors referred for participation in Phase I trials of molecularly targeted drugs. The median cpDNA concentration was 17 ng/ml (range: 0.5-1600); this was 3-fold higher than in healthy volunteers. In multivariate analyses, cpDNA concentration, albumin, and performance status remained independent predictors of OS. We also observed high detection concordance for critical "hot-spot" mutations (70% for KRAS, 100% for BRAF) in matched cpDNA and archival tumor tissue. This multiplex sequencing assay can be utilized to detectsomatic mutations from plasma in advanced cancer patients, when safe repeat tumor biopsy is not feasible and genomic analysis of archival tumor is deemed insufficient. Our work did show the importance to search for molecular markers to predict response to targeted therapies, both in tumor tissu (phosphoproteins) and in blood (cpDNA).