Caractérisation des mécanismes de résistance
des cellules souches de glioblastomes

Mathieu GABUT INSERM
François DUCRAY PU-PH Neuro oncologue, Hospices Civils de Lyon
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon

 

Contexte :

La pathologie :
Les glioblastomes (GBM) sont les tumeurs cérébrales les plus fréquentes et les plus graves de l’adulte, et de l’enfant (gliomes pédiatriques). En France, environ 3000 nouveaux cas ont diagnostiqués tous les ans. Malgré un traitement agressif associant chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie, la très grande majorité des tumeurs récidive et la médiane de survie des patients est de l’ordre de 15 mois. A la récidive, les options thérapeutiques sont très limitées et inefficaces. Il s’agit donc d’une pathologie pour laquelle il existe un besoin urgent de nouvelles thérapeutiques.

Les cellules souches cancéreuses :
Différents travaux ont mis en évidence l’existence, au sein des GBM, de cellules tumorales ayant des caractéristiques particulières : les cellules souches de glioblastome (CSG). Par rapport aux cellules cancéreuses constituant l’essentiel de la masse tumorale, les CSG sont beaucoup plus agressives et résistantes à la radiothérapie et aux chimiothérapies. De plus, les CSG jouent un rôle majeur dans la récidive tumorale, quasi-systématique chez les patients adultes. Ainsi, leur éradication pourrait permettre d’augmenter la réponse aux t-aitements. Néanmoins, les mécanismes moléculaires qui déterminent les capacités d’adaptation et de résistance des CSG restent à préciser afin d’identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques’efficaces, et il n’existe pas de marqueur moléculaire fiable de ces cellules à ce jour.

Résumé du projet de recherche :

Depuis 2014, l’équipe codirigée par le Pr. DUCRAY (clinicien) et le Dr. GABUT (chercheur), a développé, en collaboration avec les neurochirurgiens et les neuropathologistes des HCL, une dizaine de modèles in vitro de CSG à partir de tumeurs opérées avant la récidive. La caractérisation, par séquençage haut débit, de ces CSG a permis d’identifier la protéine ELAVL4 et d’établir qu’elle joue un rôle majeur dans le maintien des caractéristiques souches des CSG. L’inhibition de cette protéine pourrait être une stratégie thérapeutique prometteuse.

En parallèle, afin d’approcher au mieux ce qui se passe chez les patients, nous avons mis au point une méthode permettant de cultiver les CSG en laboratoire sous la forme de mini­tumeurs, appelées tumoroïdes, afin d’étudier les propriétés d’adaptation et de résistance aux traitements de ces cellules en mimant le contexte de la tumeur en laboratoire.

Nos objectifs sont maintenant :

1-    
de développer des traitements dirigés contre la protéine ELAVL4, et de valider ces traitements sur nos modèles de tumoroïdes.
2-    
de créer des tumoroïdes à partir de tumeurs ayant récidivées après échec thérapeutique afin de mimer le phénomène de résistance thérapeutique observé dans les GBM sur les tumoroïdes.
3-    
d’analyser les CSG et les tumoroïdes avant et après traitement de radio/chimiothérapie par des approches de séquençage sur cellules uniques en nous appuyant sur une technologie très récemment développée au CRCL (qui permet d’étudier individuellement les caractéristiques moléculaires de plusieurs milliers de cellules et d’identifier différentes populations de cellules cancéreuses répondant différemment aux traitements) ainsi que sur une méthode de vidéo-microscopie à haut débit développée en collaboration avec une équipe de physiciens de l’Institut Lumière Matière (Université Claude Bernard Lyon 1). Ces approches nous permettront de mieux comprendre les mécanismes moléculaires responsables de la résistance des CSG aux thérapies actuellement en clinique et d’identifier de nouveaux axes thérapeutiques.

Enjeux :

En conclusion, nos travaux permettront d’évaluer le rôle d’un nouveau processus d’adaptation cellulaire dans la résistance aux thérapies ciblées et aux immunothérapies utilisées pour le traitement du mélanome. Ce projet permettra de définir des marqueurs prédictifs de réponse aux traitements, mais aussi d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques permettant de re-sensibiliser les cellules de mélanome et ainsi d’ouvrir la voie au développement de nouvelles approches de combinaisons thérapeutiques.