Conception et validation d'outils théranostiques dans le cancer du sein triple négatif

Design and validation of theranostic tools in triple negative breast cancer

• Auteur / Autrice : Elodie Jouberton
• Direction : Florent Cachin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Moléculaire et Cellulaire
• Date : Soutenance le 21/11/2019
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Imagerie Moléculaire et Stratégies Théranostiques
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédérique Penault-Llorca, Aurélie Maisonial-Besset
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Chérel, Alexandre Cochet, Florence Dalenc
• DOI : 10.70675/25211406zdcdaz41f3z82d9zbc478652e98e

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer du sein triple négatif

Mots clés libres

Biologie, Médecine, Santé

Biology, Medicine, Health

Résumé

Le cancer du sein « triple négatif » (CSTN) est une maladie agressive qui représente 15à 20 % des cancers du sein touchant principalement les femmes jeunes. L’objectif pour ces patientes est d’atteindre la réponse histologique complète, paramètre associé à la survie globale,après la chimiothérapie néoadjuvante (CTNA). L’identification très précoce des patientes résistantes à la CTNA peut permettre une réadaptation thérapeutique et ainsi améliorer le pronostic. De nombreuses études ont évalué l’imagerie TEP au [18F]fluorodeoxyglucose([18F]FDG) comme outil prédictif de la réponse thérapeutique à la CTNA. Cette méthode a cependant montré une spécificité et sensibilité insuffisante. L’imagerie du [18F]FDG reflète uniquement l'activité métabolique tumorale et non la mort cellulaire induite par le traitement,information majeure pour l’évaluation thérapeutique. Il semble ainsi nécessaire de développer des outils évaluant in vivo la mort cellulaire et plus particulièrement l’apoptose, forme la plus commune de mort cellulaire induite par CTNA. Dans ce contexte, nous avons étudié le potentiel du radiotraceur [18F]ML-10 (acide 2-(5-[18F]fluoropentyl)-2-méthylmalonique), à détecter lescellules apoptotiques, dans des modèles précliniques du CSTN exposés à différents traitements.Dans un premier temps, l’induction de l’apoptose par différentes thérapies a étéquantifiée puis comparée à l’accumulation intracellulaire du radiotraceur. In vitro, un traitement par le paclitaxel et l’épirubicine sur les deux lignées cellulaires humaines de CSTN a induit une augmentation significative de l’apoptose 72 h après traitement. La captation cellulaire du radiotraceur a été corrélée au pourcentage de cellules apoptotiques et dépend des variations du pH extracellulaire. Les expérimentations conduites sur modèles murins de CSTN ont montré une élimination du [18F]ML-10 essentiellement rénale et une clairance très rapide au niveau des organes non-cibles. Les fixations tumorales des radiotraceurs [18F]FDG, [18F]FMISO et[18F]ML-10, visualisées dans nos modèles non traités, ont montré un lien significatif entre l'accumulation du [18F]ML-10 et l’hypoxie tumorale. Enfin l’évolution de la fixation tumorale a été mesurée, avant et après traitement par paclitaxel, ou après traitement combinant le paclitaxel et le TH-302, puis comparée à la fraction apoptotique mesurée ex vivo. Les résultats n’ont pas montré de corrélation entre la fixation tumorale du [18F]ML-10 et l’augmentation dela fraction apoptotique, dans des modèles de xénogreffe de CSTN implantés en position sous cutanée ou orthotopique.En conclusion, ces travaux de thèse ont permis de souligner le potentiel du radiotraceur [18F]ML-10 à cibler l’apoptose basale. Mais, l’imagerie TEP du [18F]ML-10 n’a pas permis, in vivo, de mesurer une augmentation de l’apoptose tumorale dans notre modèle de CSTN à lasuite d’un traitement à base de paclitaxel. La sensibilité du traceur aux variations de pH induites par la chimiothérapie est la principale hypothèse émise pour expliquer cet échec. Des études complémentaires sont nécessaires pour préciser les mécanismes de fixation du radiotraceur.

Triple negative breast cancer (TNBC) is an aggressive disease that accounts for 15 to20% of breast cancers, mainly affecting young women. The objective for these patients is toachieve pathological complete response, a parameter associated with overall survival, afterneoadjuvant therapy (NAT). The very early identification of patients resistant to NAT can leadto therapeutic rehabilitation and thus improve prognosis. Many studies have evaluated PETimaging with 2-deoxy-2-[fluorine-18]fluoro- D-glucose ([18F]FDG) as a predictive tool fortherapeutic response to NAT. However, this method showed insufficient specificity andsensitivity. Imaging of [18F]FDG reflects only tumor metabolic activity and not treatmentinducedcell death, which appears relevant for therapeutic evaluation. It therefore seemsnecessary to develop tools evaluating in vivo cell death. Apoptosis is the main mechanism ofcellular death induced by the NAT. In this context, we studied the potential of an apoptosisradiotracer, the [18F]ML-10 (2-(5-[18F]fluoropentyl)-2-methylmalonic acid) to detect cellapoptosis in preclinical models of the TNBC exposed to various cytotoxic agents.Initially, the induction of apoptosis by different therapies was quantified and comparedto the intracellular accumulation of the radiotracer. In vitro, treatment by paclitaxel andepirubicin on both human TNBC cell lines induced a significant increase of apoptosis 72 hoursafter treatment. The radiotracer's cell uptake was correlated to the percentage of apoptotic cellsand changed according extracellular pH. Experiments conducted on murine models of TNBChave shown mainly a renal radiotracer elimination and a very rapid clearance to non-targetorgans. Comparison of the in vivo [18F]FDG, [18F]FMISO and [18F]ML-10 uptakes revealedthat the tumor accumulation of [18F]ML-10 was directly related to the tumor hypoxia level.Finally, the evolution of tumor fixation was measured before and after paclitaxel orpaclitaxel/TH-302 combination and then was compared with apoptotic fraction measured exvivo. However, even if treated tumors exhibited significant apoptosis as evidenced by increasedcleaved caspase-3 and apoptotic fraction, no significant increase in the 18F-ML-10 tumoraccumulation at days 3 and 6 post-treatment was observed. These results were also found in asubcutaneous or orthotopic model implanted xenograft TNBC model.In conclusion, this work highlighted the potential of the radiotracer [18F]ML-10 to targetapoptotic cells before treatment. However, it did not allow the detection of an increasechemotherapy induced apoptotic response in our mice TNBC model. The sensitivity of thetracer to pH variations during chemotherapy treatment is the main hypothesis that could explainthis failure. Further studies would be required to clarify radiotracer fixation mechanisms.