Evaluation de l'analyse de l'ADN circulant dans le contexte de la tumorogenèse et comme outil diagnostique

Evaluation of circulating DNA analysis in the context of tumorigenesis and as a diagnostic tool

• Auteur / Autrice : Safia El Messaoudi
• Direction : Alain Thierry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 05/03/2015
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Cancérologie (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Marc Ychou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Thierry, Marc Ychou, Peter Brian Gahan, Maurice Stroun
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Anker, Muriel Mathonnet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fragmentation de l'ADN

Dépistage

Plasma sanguin

Diagnostic

Cancer colorectal

Cancer -- Diagnostic

Marqueurs biologiques

ADN

Mots clés libres

ADN circulant

Cancer

Analyse

Diagnostic

Fragmentation

Facteurs

Circulating DNA

Cancer

Analysis

Diagnosis

Fragmentation

Factors

Résumé

L’analyse de l’ADN circulant dans le contexte de la tumorogenèse et comme outil diagnostic Le projet de thèse ici décrit est fondé sur la découverte remarquable qu'une quantité importante d’ADN circule dans le sang de patients atteints de cancer [1-5]. Le développement d'une technologie basée sur la détection de l'ADN circulant représente une avancée scientifique et médicale pour le diagnostic et le suivi dans la prise en charge thérapeutique des patients atteints de cancer. Malgré de nombreuses études menées au cours des dix dernières années [4,5] sur l'ADN circulant, les origines de la libération de l'ADN circulant dans les liquides biologiques sont hypothétiques et sa structure n'est pas élucidée. Ces données ne valident pas jusqu'à présent l'ADN circulant en tant que biomarqueur. Pour cette raison, les objectifs du groupe dirigé par Alain Thierry sont axés sur l'élucidation des formes structurelles de l'ADN circulant. Ainsi, en utilisant des souris nude xénogreffées avec des lignées cellulaires tumorales humaines de cancer colorectal ainsi que des échantillons sanguins cliniques provenant de patients atteints de cancer colorectal, l'équipe a montré que la concentration en ADN circulant était corrélée positivement avec la taille de la tumeur [6, 7] et ces résultats se sont révélés optimaux pour des tailles inférieures à 100 pb. Une discrimination significative entre les individus sains et les patients du cancer a été observée grâce à l'analyse de la fragmentation de l'ADN circulant. L'originalité de ces découvertes a donné naissance à la technologie Intplex récemment breveté par le CNRS [8]. L'objectif de la thèse est de valider la quantification et la fragmentation de l'ADN circulant comme un outil de diagnostic et de suivi de la maladie dans la prise en charge du cancer en analysant de près les facteurs qui peuvent influencer la quantification et la fragmentation de l'ADN circulant. Grâce au modèle animal développé par l’équipe et l’étroite collaboration avec les centres anti-cancéreux, différents paramètres seront analysés. Une partie de la thèse se concentrera sur la comparaison et la standardisation des résultats en fonction de nombreux facteurs spécifiques à la tumeur, comme son type, sa progression, sa différenciation et sa localisation tissulaire. Le travail de thèse portera également sur l'influence de facteurs individuels pouvant affecter la quantité et la fragmentation de l'ADN circulant: âge, sexe, antécédents médicaux, états physiologiques spécifiques, situations physiopathologiques. L'influence du traitement sera également explorée. Des études seront menées afin de standardiser l'analyse biologique: influence du rythme circadien, prise de nourriture .... Techniquement, la variation analytique et l'influence des facteurs pré-analytiques seront déterminées afin d’établir un guide de bonnes pratiques analytiques pour éliminer tout artefact susceptible d’affecter la quantité et l'intégrité de l'ADN circulant dans les échantillons. Ces deux paramètres seront testés dans une évaluation clinique prospective multicentrique sur une cohorte de 450 patients atteints de cancer colorectal. Ce travail garantit un impact considérable dans la littérature et dans la pratique clinique comme test non invasif de diagnostic et de suivi et comme un outil pour améliorer les connaissances de base sur l'ADN circulant et le cancer.

Analysis of circulating DNA circulating in the context of tumorigenesis and as a diagnostic tool The thesis project described here is based on the remarkable discovery that a significant amount of DNA circulates in blood of cancer patients [1-5]. The development of a technology based on the detection of circulating DNA represents a scientific and medical breakthrough for diagnosis and follow up in therapeutic care of cancer patients. Despite numerous studies conducted over the last decade [4,5] on circulating DNA, origins of release of circulating DNA in biological fluids are hypothetical and its structure is unclear. These data do not validate so far circulating DNA as a biomarker. For this reason, objectives of the group led by Alain Thierry are focused on elucidating structural forms of circulating DNA. Thus, using nude mice xenografted with human tumor cell lines of colorectal cancer as clinical samples from colorectal cancer patients, the team showed that the concentration was positively correlated with tumor size [6 , 7] and these results were optimal for sizes below 100 bp. A significative discrimination between healthy individuals and cancer patients was found by the analysis of circulating DNA fragmentation. The originality of these discoveries gave rise to the Intplex technology recently patented by the CNRS [8]. The aim of the thesis is to validate quantification and fragmentation of circulating DNA as a diagnostic and follow-up test in the management of cancer by closely analyzing the factors that may influence quantification and fragmentation of circulating DNA. Thanks to mouse model developed by the team and close collaboration with clinical cancer centers, different parameters will be analyzed. One part of the thesis will be focused on comparison and standardization of the different results depending on many factors specific to the tumor, such as its type, its progression, its differentiation and its tissue localization. The thesis work will also focus on the influence of individual factors that may affect the quantity and the fragmentation of circulating DNA: age, sex, medical history, specific physiological states, pathophysiological situations. The influence of treatment will also be explored. Studies will be undertaken in order to standardize the biological analysis: influence of circadian rhythm, food intake.... Technically, the analytical variation and the influence of pre-analytical factors will be determined to establish a good practice guide to eliminate any artifacts altering the amount and integrity of circulating DNA in the samples. These two parameters will be tested in a prospective multicentric clinical evaluation on a cohort including 450 patients with colorectal cancer. This work warrants a significant impact in the literature and in cancer clinical practice as a non invasive diagnostic and follow-up test and as a tool to improve the basic knowledge on circulating DNA and cancer.