Identification de biomarqueurs de cellules souches cancéreuses du cancer bronchique non à petites cellules

Identification of Biomarkers for Non-Small Cell Lung Cancer Stem Cells

• Auteur / Autrice : Boutaîna Chandouri
• Direction : Fabrice Lalloué, Vincent Carré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Chimie Santé mention Immunologie, oncologie, inflammation, infectiologie
• Date : Soutenance le 14/12/2023
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ω-LIM-Biologie-Chimie-Santé (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Contrôle de l’Activation Cellulaire, Progression Tumorale et Résistance thérapeutique
• Jury : Président / Présidente : Marie-Odile Jauberteau-Marchan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Lalloué, Patrick Brest, Christine Varon, Nicolas Girard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Patrick Brest, Christine Varon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Cellules souches

Poumon -- Cancer à petites cellules

Mots clés libres

Cellules Souches Cancéreuses

Cancer Bronchique non à petites cellules

Pronostique

Biomarqueurs

Agressives

Clinique

Cancer Stem Cells

Non-Small Cell Lung Cancer

Prognosis

Biomarker

Aggressiveness

Clinic

Résumé

Le cancer bronchique est l'une des principales causes de décès liées au cancer dans le monde. Malgré les avancées scientifiques, son diagnostic et la prise en charge des patients restent difficiles en raison du manque de biomarqueurs permettant de prédire l'agressivité de la tumeur et le risque de récidive. Ceci est particulièrement marqué aux stades précoces, avec un taux de récidive pouvant aller jusqu'à 15 % à 2 ans. L’augmentation de l’agressivité tumorale et du risque de récidive pourraient notamment s’expliquer par la présence d’une population cellulaire particulière au sein de la tumeur connue sous le nom de cellules souches cancéreuses (CSCs). En effet, ces dernières sont décrites comme étant responsables de l'initiation, de la progression, de l'agressivité du cancer et de la résistance thérapeutique. Ainsi, les CSCs pourraient constituer des biomarqueurs pronostic pertinents pour la surveillance des patients atteints de cancer bronchique afin de prévenir les récidives. Toutefois, la détection des CSCs basée sur les marqueurs actuels manquent de spécificité et de fiabilité, ce qui empêche son application en routine clinique.Dans le cadre de cette étude, notre travail se focalise sur la validation d'une approche diagnostique et pronostique destinée à détecter de manière précoce et spécifique les CSCs en se basant sur la reconnaissance de motifs de glycosylation particuliers (sur)exprimés à la surface de ces CSCs. Cette méthode de détection repose sur une analyse immunohistochimique (IHC) à l’aide d’un mélange de lectines, d'origine végétale, biotinylées (LungSTEM-MIX) qui a été développé par la société Carcidiag Biotechnlogies. L'objectif principal était de démontrer l'efficacité du LungSTEM-MIX à détecter et isoler spécifiquement des CSCs à partir d'une population hétérogène de cellules tumorales de cancer bronchique.Dans un premier temps, des approches in vitro et in vivo ont été réalisées afin d’évaluer l’efficacité du MIX dans la détection et l'isolement spécifique des CSCs pulmonaires. En parallèle, une comparaison avec un marqueur de référence bien établi, tel que CD133, a été entreprise pour caractériser les CSCs in vitro. Puis, des tests ex vivo ont été effectués pour évaluer le potentiel clinique du MIX en termes de détection spécifique des CSCs. Ainsi, nous avons effectué des immunohistochimies (IHC) sur une cohorte de 221 patients atteints de carcinome bronchique non à petites cellules (CBNPC) provenant des Hospices Civils de Lyon et d'AMSBIO. Cette analyse a été menée en utilisant l'IHC sur des microarrays tissulaires (TMA), ce qui a permis de classer les patients et de les stratifier selon un score basé sur le marquage obtenu grâce au MIX.Les résultats ont révélé que le MIX permettait une détection et un tri spécifiques des CSCs avec un enrichissement significatif en CSCs en comparaison avec la fraction de cellules positive au marqueur CD133/1. Les études in vivo ont confirmé ces résultats en montrant que les cellules MIX+ présentaient une capacité tumorigénique significativement plus élevée. Enfin, les résultats obtenus ex vivo ont montré que la coloration obtenue avec le MIX était corrélée à la survie globale des patients atteints de CBNPC au stade précoce révélant la pertinence pronostique au niveau clinque du MIX. Ces constatations suggèrent que cette approche pourrait permettre la détection précoce de l'agressivité tumorale et compléter la classification actuelle des tumeurs.En conclusion, ces résultats suggèrent que la détection des CSCs avec le MIX pourrait fournir un outil pronostique permettant aux cliniciens de mieux stratifier les patients aux stades précoces afin de prévenir le risque de rechute et d’adapter la prise en charge thérapeutique.

Bronchial cancer is one of the leading causes of cancer-related deaths worldwide. Despite scientific advancements, the diagnosis and management of patients remain challenging due to the lack of biomarkers for predicting tumor aggressiveness and the risk of recurrence. This challenge is particularly pronounced at early stages, where recurrence rates can reach up to 15% at 2 years. The increased tumor aggressiveness and risk of recurrence could be explained by the presence of a specific cell population within the tumor known as cancer stem cells (CSCs). These cells are described as being responsible for cancer initiation, progression, aggressiveness, and therapeutic resistance. Therefore, CSCs could serve as relevant prognostic biomarkers for monitoring patients with bronchial cancer to prevent recurrences. However, current CSCs detection methods based on existing markers lack specificity and reliability, hindering their clinical routine application.In this study, our work focuses on the validation of a diagnostic and prognostic approach aimed at the early and specific detection of CSCs based on the recognition of specific glycosylation patterns overexpressed on the surface of these CSCs. This detection method relies on immunohistochemical analysis (IHC) using a mixture of biotinylated lectins of plant origin (LungSTEM-MIX) developed by Carcidiag Biotechnologies. The primary objective was to demonstrate the efficiency of LungSTEM-MIX in the specific detection and isolation of CSCs from a heterogeneous population of bronchial cancer tumor cells.First, in vitro and in vivo approaches were conducted to evaluate the effectiveness of MIX in the specific detection and isolation of lung CSCs. A comparison with a well-established reference marker, such as CD133, was simultaneously undertaken to characterize CSCs in vitro. Afterward, ex vivo tests were performed to assess the clinical potential of MIX in terms of specific CSCs detection. Thus, we conducted immunohistochemistry (IHC) on a cohort of 221 patients with non-small cell bronchial carcinoma (NSCLC) from the Hospices Civils de Lyon and AMSBIO. This analysis was carried out using IHC on tissue microarrays (TMA), which allowed patients to be classified and stratified based on the MIX staining score.The results revealed that MIX allowed for specific detection and sorting of CSCs with a significant enrichment of CSCs compared to the CD133/1 positive cell fraction. In vivo studies confirmed these results by demonstrating that MIX+ cells exhibited significantly higher tumorigenic capacity. Finally, the ex vivo results showed that the staining obtained with MIX was correlated with the overall survival of early-stage NSCLC patients, revealing the clinical prognostic relevance of MIX. These findings suggest that this approach could enable early detection of tumor aggressiveness and complement the current tumor classification.In conclusion, these results suggest that the detection of CSCs with MIX could provide a prognostic tool, allowing clinicians to better stratify early-stage patients to prevent the risk of recurrence and tailor therapeutic management.