Intérêt de l'étude des HSP70-exosomes dans le diagnostic et le suivi du cancer

HSP70-exosomes for the monitoring of cancer

• Auteur / Autrice : Gaetan Chanteloup
• Direction : Carmen Garrido, Jessica Gobbo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 01/09/2020
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lipides, Nutrition, Cancer (LNC) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Wilfrid Boireau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cédric Rébé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laura Senovilla, Patrick Mehlen

Mots clés

Mots clés contrôlés

ADN tumoral

Biopsie

Cancer -- Thérapeutique

Cancer -- Diagnostic

Marqueurs biologiques

Cancérologie

Cancer

Mots clés libres

Biomarqueur

Diagnostic

Exosomes

Cancer

Exosomes

Biomarker

Cancer

Diagnosis

Résumé

Le cancer est aujourd’hui une maladie qui fait malheureusement partie de notre quotidien, et bien qu’il soit de mieux en mieux traité, de plus en plus de gens en sont atteints. La recherche s’oriente sur deux pans : la thérapie et le diagnostic. Les nouvelles thérapies présentent des résultats spectaculaires jamais atteints à ce jour, mais l’amélioration du diagnostic peut aussi sauver des vies. Il est établi que plus un cancer est diagnostiqué tôt, plus le patient a de chances de guérir. Idem pour le suivi de la maladie. Dans ce contexte de précision et de précocité, la biopsie liquide émerge et possède un avenir très prometteur. Elle consiste en l’étude d’analytes présents dans les fluides corporels, particulièrement la circulation sanguine. On y retrouve principalement, mais pas exclusivement, l’ADN tumoral circulant, les cellules tumorales circulantes (CTCs) et les exosomes.Ce manuscrit a pour objectif de replacer mon travail de recherche, qui porte sur les exosomes, dans le contexte de la biopsie liquide, afin de laisser libre court aux comparaisons et à la compréhension de leur potentiel diagnostic. Les exosomes sont des nanovésicules libérées par les cellules dans le sang. Elles contiennent du matériel génétique, des lipides et des protéines. Une étape clé pour leur utilisation en tant que biomarqueur est de différencier les exosomes dérivés de tumeur de ceux dérivés d’autres cellules de l’organisme.La protéine de stress Heat shock protein-70 (HSP70) a été décrite comme étant surexprimée dans les cellules cancéreuses et associée à un mauvais pronostic. Nous avons précédemment démontré que seuls les exosomes dérivés de cellules cancéreuses portaient HSP70 à la membrane. Dans ce travail, nous avons ouvert une étude clinique pilote prospective incluant des patients atteints d’un cancer du sein et du poumon afin de déterminer s’il était possible de détecter et quantifier les HSP70-exosomes dans le sang de patients atteints de tumeurs solides malignes.Nous avons montré que le taux de HSP70 dans les exosomes, contrairement à la forme soluble, reflétait le contenu en HSP70 dans la biopsie tumorale. Le taux de HSP70-exosomes circulants est augmenté chez les patients atteints d’un cancer à un stade métastatique comparé aux non-métastatique et aux donneurs sains. Nous avons ensuite démontré que les niveaux de HSP70-exosomes étaient corrélés au statut de la maladie, et étaient potentiellement de meilleurs marqueurs que les CTCs. Enfin, nous avons indiqué que le taux de HSP70-exosomes étaient inversement corrélés à la réponse au traitement, et, par conséquent, que le suivi du taux de HSP70 dans les exosomes pourrait être utile dans la prédiction de la réponse au traitement.

Actually, cancer is unfortunately part of our daily life. Although it is better treated, more and more people are affected. Cancer research is working on two side: therapy and diagnosis. The next-generation therapies show wonderful results that were never reached so far, but diagnosis improvement can also save lives. It is well established that the earlier the cancer is diagnosed, the better the survival rate. Idem for the follow-up of the disease. In this context of precision and earliness, liquid biopsy spark interest and seems to have a bright future. It consists in the investigation of liquid analytes, particularly within the bloodstream, such as circulating tumor DNA, circulating tumor cells (CTCs) and exosomes.This manuscript aims to put my research work on exosomes in the context of liquid biopsy, in order to let you compare with other analytes and understand their diagnosis potential. Exosomes are nanovesicles released by all cells that can be found in the blood. They carry genetic material, proteins end lipids. A key point for their use as potential biomarkers in cancer is to differentiate tumor-derived exosomes from other circulating nanovesicles.Heat shock protein-70 (HSP70) has been shown to be abundantly expressed by cancer cells and to be associated with bad prognosis. We previously showed that exosomes derived from cancer cells carried HSP70 in the membrane while those from non- cancerous cells did not. In this work, we opened a prospective clinical pilot study including breast and lung cancer patients to determine whether it was possible to detect and quantify HSP70 exosomes in the blood of patients with solid cancers.We found that circulating exosomal HSP70 levels, but not soluble HSP70, reflected HSP70 content within the tumour biopsies. Circulating HSP70 exosomes increased in metastatic patients compared to non-metastatic patients or healthy volunteers. Further, we demonstrated that HSP70-exosome levels correlated with the disease status and, when compared with circulating tumor cells, were more sensitive tumor dissemination predictors. Finally, our case studies indicated that HSP70-exosome levels inversely correlated with response to the therapy and that, therefore, monitoring changes in circulating exosomal HSP70 might be useful to predict tumor response and clinical outcome.