Les vésicules extracellulaires plasmatiques, de potentiels biomarqueurs de suivi thérapeutique dans le cancer du sein métastatique

Plasma extracellular vesicles as potential therapeutic monitoring biomarkers in metastatic breast cancer

• Auteur / Autrice : Mathilde Richard
• Direction : Laetitia Guevel, Gwennan André
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, médecine et santé
• Date : Soutenance le 20/09/2024
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie et Immunologie Intégrée Nantes Angers (1979-....)
• Jury : Président / Présidente : Fabrice Lalloué
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julie Gavard, Jessica Gobbo, Pierre-Emmanuel Rautou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Charlotte Proudhon
• DOI : 10.70675/9388333cz17e8z434cza3e2z5407d048f0a2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vésicules extracellulaires

Cancer du sein

Sphingolipides

Mots clés libres

Biomarqueurs circulants

Inhibiteurs CDK4/6

Circulating biomarkers

CDK4/6 inhibitors

Résumé

Les vésicules extracellulaires (VEs), nanoparticules dérivées des membranes cellulaires, sont vectrices de matériels biologiques et circulent via les fluides de l’organisme. Elles se positionnent aujourd’hui comme des biomarqueurs potentiels de la progression du cancer et de la réponse aux thérapies. Le cancer du sein (CS) demeure la première cause de décès par cancer chez la femme, malgré de nombreuses stratégies thérapeutiques innovantes qui permettent d’améliorer la prise en charge et le taux de survie. Ainsi, l’identification de biomarqueurs spécifiques représente un réel espoir pour surveiller l’évolution de la maladie et prédire l’efficacité des traitements. L’objectif principal de ce projet de recherche a été de caractériser les VEs plasmatiques en tant que biomarqueurs potentiels de la réponse au traitement par inhibiteurs de CDK4/6 chez les patientes atteintes d’un cancer du sein métastatique (CSM) positif aux récepteurs hormonaux (RH+). Pour faciliter la recherche translationnelle sur l’utilisation des VEs en tant que biomarqueur circulant, nous avons établi une procédure en trois étapes, applicable en clinique : 1- les VEs ont été isolées du plasma par chromatographie d’exclusion de taille (SEC) semi-automatisée ; 2- la concentration plasmatique des VEs (i.e., vésiculémie) a été déterminée à l’aide du VideoDrop, un microscope utilisant le phénomène d’interférométrie ; et 3- la signature sphingo-lipidique a été analysée par spectrométrie de masse. Nous avons d’abord déterminé la vésiculémie dans une population saine afin d’établir une valeur de référence, en tenant compte des critères de sexe et d’âge. Ensuite, nous avons suivi l’évolution de la vésiculémie physiologique sur une période de 24 mois afin de la comparer avec celle des patientes atteintes d’un CSM RH+ à différents stades de leur prise en charge thérapeutique. Nos résultats révèlent que l’augmentation de la vésiculémie deux mois après le début du traitement est significativement associée à une progression précoce de la maladie. De plus, nous avons analysé la composition lipidique des VEs pour renforcer leur potentiel comme biomarqueurs de progression de la maladie. Une signature spécifique de 16 sphingolipides associés aux VEs nous a permis d’établir un score identifiant avec une précision de 82% les patientes résistantes au traitement par inhibiteurs de CDK4/6. Finalement, cette caractérisation des VEs plasmatiques comme biomarqueurs nous a conduit à explorer leur potentiel chez des patientes atteintes d’un CSM triple négatif et HER2+.

Extracellular vesicles (EVs), nanoparticle entities derived from cellular membranes, transport biological materials and circulate through body fluids. They are currently positioned as potential biomarkers for cancer progression and therapeutic response. Despite numerous innovative therapeutic strategies improving management and survival rates, breast cancer (BC) remains the leading cause of cancer-related death in women. Thus, the identification of specific biomarkers represents a significant hope for monitoring disease progression and predicting treatment efficacy. The primary objective of this research project was to characterize plasma EVs as potential biomarkers of response to CDK4/6 inhibitors treatment in metastatic breast cancer (MBC) patients with hormone receptor-positive (HR+) status. To facilitate translational research on the use of EVs as circulating biomarkers, we established a three-step procedure clinically applicable: 1- EVs were isolated from plasma using semi-automated size-exclusion chromatography (SEC); 2- plasma EV concentration (i.e., vesiclemia) was determined using the VideoDrop, a microscope utilizing interferometry; and 3- the sphingo-lipidic signature was analyzed by mass spectrometry. We initially measured vesiclemia in a healthy population to establish a reference value, accounting for sex and age. Subsequently, we monitored the physiological vesiclemia evolution over 24 months and compared it with that of MBC HR+ patients at different treatment stages. Our results reveal that an increase in vesiclemia two months after treatment initiation is significantly associated with early disease progression. Furthermore, we analyzed the lipid composition of EVs to reinforce their potential as biomarkers of disease progression. A specific signature of 16 EV-associated sphingolipids enabled us to establish a score identifying CDK4/6 inhibitor-resistant patients with82% accuracy. Finally, this characterization of plasma EVs as biomarkers led us to explore their potential in MBC patients with triple-negative and HER2+ status.