Inhibiteurs de checkpoints immunitaires anti PD-1/PD-L1

Dépistage du cancer pulmonaire

Le mauvais pronostic de cette maladie est expliqué notamment par un diagnostic bien trop tardif. La survie à cinq ans allant de 53% pour les tumeurs localisées à 3,5% pour les tumeurs de stade IV 8 . Ainsi dans l’étude KBP-CPHG-2010, analysant 7051 cas de cancers bronchopulmonaires diagnostiqués en 2010 dans 104 hôpitaux généraux français, seuls 18,1% des patients présentaient un cancer localisé (de stade I ou II) au moment du diagnostic. Le stade IIIA, localement avancé et pour lequel un traitement curatif peut parfois être proposé, représentait 14% des cas. Dans trois quart des cas la maladie est donc diagnostiquée à un stade localement avancé ou métastatique  . En effet, les poumons et le bronches n’ont pas d’innervation nociceptive, les symptômes révélateurs sont peu spécifiques surtout chez des fumeurs chroniques et la propagation des cellules cancéreuses est facilitée au niveau pulmonaire par une circulation sanguine intense.
Plusieurs études ont donc évalué l’intérêt de différentes stratégies de dépistage du cancer du poumon dans des populations à risque (principalement définies par l’exposition au tabac). Ainsi l’essai américain National Lung Screening Trial (NLST), en 2011, a démontré une baisse de la mortalité par cancer du poumon de 20% grâce à un dépistage par scanner à faible dose 23 . Après 13 ans de suivi, le bénéfice en survie globale observé initialement se maintient dans le temps. Les auteurs montrent également que le risque de sur-diagnostic s’amenuise considérablement avec le temps.
Une deuxième étude randomisée, l’essai belgo-néérlandais NELSON publié en 2018, vient conforter les résultats de l’étude Américaine NLST et retrouve une réduction de la mortalité́ spécifique de 24 % à 10 ans chez les hommes et 48% à 10 ans chez les femmes, grâce à une suivi par TDM basses doses.
En France, dans les suites de la publication de l’essai NLST, un groupe d’expert a rédigé en 2012 un avis encourageant le dépistage opportuniste d’individus éligibles . En 2016, les experts de l’HAS ont considéré que les conditions de qualité et de sécurité permettant un dépistage par scanner faible dose chez des patients sélectionnés n’étaient pas réunies, et a émis un avis défavorable. Bien que les sociétés savantes de pneumologie et de radiologie s’opposent à cette interprétation il n’y a donc à ce jour en France pas de dépistage organisé du cancer du poumon. Des évaluations sont cependant en cours comme une récente étude Française menée dans la Somme (étude DEP-KP80) qui confirme la faisabilité et l’efficacité d’un dépistage par scanner basse dose selon les modalité de l’étude NLST. L’étude qui se terminera fin 2021 a suivi pendant 3 ans (1 scanner annuel) une population à risque âgée de 55 à 74 ans. Les premiers résultats permettent un dépistage au stade précoce pour 77, 8% des patients (versus 31% dans la population générale) ce qui permet à un accès à un traitement curatif pour 83,3% d’entre eux.

Les nodules pulmonaires périphériques

Définition et moyens diagnostiques

Une tumeur pulmonaire périphérique correspond à un nodule ou une masse (si la lésion fait plus de 3cm) située dans le tiers externe du poumon. En endoscopie bronchique standard (endoscope de 5mm de diamètre), ces nodules sont invisibles.
L’incidence de ces nodules augmente pour deux raisons : d’une part l’évolution histologique en faveur d’adénocarcinomes qui sont développés préférentiellement en périphérie du poumon et d’autre part l’amélioration des techniques d’imagerie avec les scanner en coupes fines réalisés plus fréquemment . Dans certaines séries le taux de malignité de ces lésions peut atteindre 79%.
Selon la taille, la présentation clinique des nodules et le profil du patient, plusieurs stratégies sont adoptées :
– Surveillance scannographique : dans le cas de nodule(s) sans critère de malignité.
– Prélèvement à visée diagnostique: après surveillance initiale si le nodule s’avère évolutif, ou d’emblée.
– Traitement ablatif d’emblée, par résection chirurgicale ou radiothérapie stéréotaxique : dans le cas de lésions très fortement suspectes de cancer et en l’absence d’accessibilité à un diagnostic pré-thérapeutique.
Dans le cas (le plus fréquent) où un prélèvement à visée diagnostique est requis, le challenge est double : réussir à atteindre ces lésions et obtenir des échantillons en quantité suffisante pour réaliser un diagnostic histologique ainsi que toutes les analyses complémentaires nécessaires aux prises de décisions thérapeutiques.
Deux principales méthodes sont utilisées : ponction par voie transpariétale et technique endoscopique.

Ponction-biopsie transpariétale

Une ponction transpariétale est le plus souvent réalisée en ambulatoire par un radiologue interventionnel, sous anesthésie locale, avec repérage par scanner ou échographie. Cette technique a un bon rendement diagnostique mais le taux de complications est élevé. Les deux complications principales sont le pneumothorax et l’hémoptysie. L’incidence du pneumothorax peut atteindre 37 % selon les études et varie en fonction de la taille de lalésion, de l’état du poumon sous-jacent et du rapport du nodule à la plèvre. Cinq à 10% d’entre eux sont symptomatiques et nécessitent un drainage ou une aspiration. L’hémoptysie, plus rare, survient dans moins de 5 % des cas .La sensibilité de la ponction transpariétale varie en fonction de la taille du nodule. Elle est de l’ordre de 60 % pour les nodules de moins de 20 mm, et peut atteindre 80 % pour les nodules de plus de 20 mm. Le guidage scannographique est de loin le plus utilisé mais le guidage échographique peut être utile, rapide et efficace pour des lésions thoraciques sous pleurales avec ou sans envahissement pariétal de plus de 10 mm . Cette technique, bien que très sensible n’est pas adapté aux nodules inférieurs à 10mm. Elle est fortement déconseillée chez les patients insuffisants respiratoires avec un VEMS < 1L/s, ayant un poumon fonctionnel unique ou une hypertension artérielle pulmonaire, en raison d’un risque de complication grave significativement plus élevé.

Techniques endoscopiques

L’avantage majeur des techniques endoscopiques est leur faible taux de complication, autour de 1% dans les séries modernes les plus larges . Ainsi la voie endoscopique est à privilégier à la ponction transpariétale chez les patients fragiles avec peu de réserve ventilatoire ou si la lésion est jugée difficile d’accès par le radiologue (proche des vaisseaux, de l’omoplate ou du diaphragme). Par ailleurs un examen par voie endoscopique permet de réaliser, dans le même temps, le diagnostic d’une lésion bronchique ou pulmonaire ainsi qu’une stratification médiastinale par ponction ganglionnaire guidée par échographie linéaire (EBUS-TBNA) dans le cadre du bilan d’une lésion localisée ou localement avancée.
Les techniques endoscopiques standards sont toutefois fréquemment mises en échec et deviennent désuètes. Ainsi dans une étude publiée en 2012 concernant 318 lésions suspectes d’un diamètre moyen de 14,6 mm, seul 1% des cancers étaient détectés en endoscopie standard.
De nouvelles techniques endoscopiques ont donc été développées ces 15 dernières années afin d’améliorer le rendement diagnostique, principalement par des techniques de localisation et de guidage permettant une amélioration du rendement diagnostique qui se rapproche désormais de celui de la ponction sous TDM avec un risque de complication plus faible.

Taille des fibroscopes

Certains nodules invisibles en endoscopie standard sont désormais accessibles grâce au développement de bronchoscopes de plus petits diamètres. Les bronchoscopes fins (entre 3 et 5mm de diamètre externe) et les ultra fins (<3mm) permettent d’accéder aux bronches de 10 e ordre contrairement aux bronchoscopes dit standards de > 5mm de diamètre qui nepeuvent dépasser les divisions bronchiques allant au-delà du tiers interne du poumon.

Echoendoscopie bronchique

L’echoendoscopie bronchique également appelée EBUS (endobronchial ultrasound) est une technique d’exploration endoscopiques des bronches à laquelle s’ajoute un repérage échographique. Cette technique décrite pour la première fois par Hürter et Hanrath en 1992 permet de visualiser par voie endoscopique les tissus adjacents à la bronche et la trachée.
L’EBUS dite simple ou linéaire, composée d’une sonde linéaire ou convexe d’échographie permet le repérage d’adénopathies médiastinales hilaires puis leur biopsie par voie transbronchique. Ces prélèvements permettent de réaliser une stratification ganglionnaire dans le cadre du bilan d’une lésion localisée ou localement avancée.
La R-EBUS (radial endobronchial ultrasound) appelée également échographie endobronchique par mini-sonde (MNS) ou mini-sonde par échographie radiale permet de réaliser des biopsies bronchiques écho-guidées . Une sonde souple, de petit diamètre (1,4mm), connectée à un transducteur de 20Hz à son extrémité fourni une image à 360° de haute résolution des structures avoisinantes dans un rayon de 4cm autour de la sonde. La sonde ainsi placée au contact des tissus émet des ondes ultrasonores qui sont ensuite réfléchies. Le signal obtenu par réflexion varie en fonction des différents milieux d’impédance acoustiques rencontrés.
En échographie, le tissu pulmonaire sain, bien aéré apparait sous forme d’une image dite « en tempête de neige », il s’agit d’un halo hyperéchogène, très hétérogène. Le nodule pulmonaire correspond à une lésion solide et donne une image hypo échogène, homogène entourée d’un halo qui marque la limite avec le parenchyme sain. Si la sonde se positionne en face de la lésion le signal apparait circonférentiel (Figure 2a) si la sonde la rencontre de façon tangentielle l’image est décrite comme polaire ou tangentielle (figure 2b).
Après repérage échographique la lésion est biopsiée à l’aveugle en suivant le trajet d’uncathéter guide laissé en place.

Réarrangements ALK (anaplastic lymphoma kinase)

Il s’agit d’un réarrangement chromosomique entraînant la fusion du domaine kinase du gène ALK (présent sur le chromosome 2) avec une autre portion de gène, le plus souvent EML4. Ce réarrangement a été découvert en 200746et est retrouvé dans 1 à 3% des CBNPC. Les patients concernés sont le plus souvent non-fumeurs et jeunes.
La fusion des deux gènes conduit à la traduction d’une protéine chimérique porteuse du domaine kinase d’ALK activé de façon constitutive. (figure 4). Comme dans le cas des mutations EGFR, cette activation permanente va transmettre un signal incontrôlé de prolifération cellulaire.
Les essais randomisés PROFILE 1007, 1014 et 1029 ont démontré la supériorité du Crizotinib (ITK de 1ère génération) par rapport à une chimiothérapie en deuxième et en première ligne de traitement chez le patients atteints de CBNPC métastatique avec réarrangement ALK. . De études plus récentes ont montré l’intérêt d’ITK de 2 ème puis de 3 ème génération. Ces molécules présentent moins d’effets indésirables et ont une meilleure pénétration cérébroméningée. Elles permettent une amélioration de la survie sans progression et un meilleur contrôle de la maladie au niveau cérébral. Ainsi, l’Alectinib et le Brigatinib sont utilisables en première ligne métastatique suite aux résultats positifs des études ALEX et ALTA-1L qui ont testé respectivement ces molécules en comparaison au Crizotinib en première ligne.
Les résultats spectaculaires obtenu dans les CBNPC EGFR muté ou ALK réarrangé avec les ITK ont conduit à la recherche systématique d’autres altérations oncogéniques sensible à ces molécules. Plusieurs cibles ont ainsi été identifiées : réarrangements des gènes ROS1, RET, NTRK ou NRG1 et mutations des gènes, KRAS, BRAF, HER2 et MET par exemple.

Réarrangements de ROS 1

Découvert en 2007, les réarrangements du gène ROS1 sont retrouvés dans 1% des CBNPC. Ils concernent le plus souvent des adénocarcinomes survenant chez de jeunes non-fumeurs. Il existe une forte homologie entre les domaines kinases de ALK et ROS1. Certains ITK ciblant
ALK sont donc également efficaces sur les réarrangements de ROS1. Actuellement seul le Crizotinib possède une autorisation de mise sur le marché (AMM) en première ligne pour les CBNPC avancés ROS1 positifs . Les données Françaises de l’étude ACSé ont confirmé récemment son efficacité.

Mutations KRAS

La mutation KRAS p.G12C est retrouvée dans 10-15% des CBNPC, essentiellement chez des fumeurs . Récemment, plusieurs inhibiteurs spécifiques de ces mutations ont été développé, dont en particulier le Sotorasib qui est disponible en France dans le cadre d’une autorisation temporaire d’utilisation (ATU).

Mutations BRAF

Détectées dans 2-4% des CBNPC 40 , la moitié sont des mutations p.V600E. Actuellement il estrecommandé de prescrire une association de Dabrafenib et de Trametinib uniquement en 2ème ligne de traitement et plus, après échec d’une chimiothérapie et/ou immunothérapie en première ligne.

Mutations de MET

Ces mutations concernent 2 à 5% des CBNPC. Les patients concernés sont plus âgés avec une proportion de fumeurs plus importante que pour les autres altérations moléculaires. Leur fréquence est plus élevée dans les tumeurs sarcomatoïdes . L’altération se situe dans le site épissage de l’exon 14 de MET.
Des traitements spécifiques sont en cours d’évaluation notamment le Tepotinib ou le Capmatinib disponible en France dans le cadre d’ATU, ou le Savolitinib.

Mutations HER2

Il s’agit d’une insertion au sein de l’exon 20 pour laquelle plusieurs traitements sont en cours d’évaluation notamment le Poziotinib et le Trastuzumab-Deruxtecan. Aucun traitement spécifique n’est actuellement disponible en France en dehors d’essais cliniques.

Rearrangements rares

NRG1, NTRK ou RET ne seront pas détaillés dans ce travail. Après la recherche d’altération moléculaires ciblables accessible à une thérapie ciblée la médecine personnalisée en cancérologie thoracique nécessite de connaitre le niveau d’expression de la protéine PD-L1 par les cellules tumorales, dont l’expression est corrélée à l’efficacité des traitements par immunothérapie.

Analyses en anatomopathologie

Qui est concerné par la recherche de biomarqueurs tumoraux ?

Selon les recommandations françaises, avant de démarrer une première ligne de traitement systémique l’expression de PD-L1 doit être systématiquement recherchée pour tous les patients atteint d’un cancer bronchique de stade avancé. Les translocations ALK et ROS1 ainsi que les mutations EGFR et KRAS doivent être systématiquement recherchées pour les carcinomes non épidermoïdes avancés et les carcinomes épidermoïdes avancé du nonfumeur. Certaines altérations moléculaires peuvent également être recherchées avant de démarrer une première ligne comme BRAF, MET exon 14, RET, et la fusion NTRK (Figure 12).

Mise en évidence des mutations

Sur les prélèvements tissulaires ces recherches sont contraintes par la fragmentation de l’ADN inhérente à l’inclusion des tissus en paraffine. Les techniques de biologie moléculaire pour la recherche de mutations sont basées sur la réaction de PCR (Polymerase Chain Reaction) qui consiste en une photocopie de l’ADN en des milliers d’exemplaires.
Le séquençage Sanger, méthode historique de référence n’est pas adapté à de petits échantillons comme ceux issus des biopsies bronchiques dont la cellularité tumorale est souvent faible. Des techniques alternatives, plus rapides et plus sensibles (réalisable à partir de 10% de cellules mutées) permettent une détection sans a priori de l’ensemble des mutations d’un exon donné (HRM, analyse de fragment) ou d’une détection ciblée des mutations les plus fréquentes (techniques de PCR en temps réel, pyrosequençage ou SnapShot).
Plus récemment des techniques plus performantes de séquençage haut débit dites NGS (Next Generation Sequencing) ont été utilisées. L’analyse par NGS d’un panel ciblé de gènes (NGS ciblé) permet la détermination en une seule analyse du statut mutationnel de dizaines de gènes. Ces techniques peuvent reposer sur une analyse de l’ADN ou de l’ARN.

Recherche des altérations moléculaires

Plusieurs études ont examiné la possibilité de rechercher les mutations d’EGFR en particulier sur des biopsies réalisées par ponction sous TDM et retrouvent un taux de réussite autour de 90%. , mais avec des taux de complications plus importants. Une étude retrospective menée en 2014 par Shiau et al concernant 2404 échantillons c’est intéressée au taux de succès de recherche d’EGFR sur différents types de petits prelevements (réalisés par biopsies bronchique sou ponction sous TDM notament). Le taux d’échec était de 5,4% tous prèlevements confondus. Aucune différence significative n’était retrouvée entre les prelèvements d’origine cytologique ou histologique. Parmi les prelevements histologiques un taux de cellularité tumorale important (>30%) était associé à un meilleur rendement.
Nous avons mené au CHU de Rouen en 2015 une étude rétrospective montrant que l’analyse moléculaire de plusieurs gènes (EGFR, ALK, HER2, BRAF PIK3CA, c-MET, ROS1) était possible dans 80% des cas sur des prélèvements histologiques et cytologiques réalisés par MNS avec une aiguille à biopsie de 1,5mm.
Une étude coréenne de 2019 concernant des prélèvements réalisés par MNS avec une aiguille de 1,8 mm, confirme la possibilité de recherche de mutations d’EGFR , translocation ALK et expression de PD-L1 sur 92 prélèvements qui concluent à un adénocarcinome bronchique dans respectivement 98 %, 100 % et 94 % des cas.

Table des matières
INTRODUCTION
I. Le cancer du poumon
1. Incidence et mortalité en France
2. Modifications dans la répartition des types histologique
3. Dépistage du cancer pulmonaire
II. Les nodules pulmonaires périphériques
1. Définition et moyens diagnostiques
2. Ponction-biopsie transpariétale
3. Techniques endoscopiques
a. Taille des fibroscopes
b. Echoendoscopie bronchique
c. Navigation et repérage
III. Drivers oncogéniques et thérapies ciblées des cancers pulmonaires
1. Rappels sur la carcinogenèse
2. Mécanismes de résistances
3. Principaux drivers oncogéniques et leurs traitements
a. Mutations EGFR (epidermal growth factor receptor)
b. Rearrangements ALK (anaplastic lymphoma kinase)
c. Réarrangements de ROS 1
d. Mutations KRAS
e. Mutations BRAF
f. Mutations de MET
g. Mutations HER2
h. Réarrangements rares
IV. Points de contrôle immunitaires et cancers pulmonaires
1. Cycle de l’immunité anti-tumorale
2. Point de contrôle PD-1/PD-L1
3. Inhibiteurs de checkpoints immunitaires anti PD-1/PD-L1
V. Analyses en anatomopathologie
1. Qui est concerné par la recherche de biomarqueurs tumoraux
2. Comment analyser ces biomarqueurs ?
a. Expression de PD-L1
b. Mise en évidence des mutations
c. Cas des réarrangements chromosomiques
3. Du diagnostic histologique aux analyses moléculaires
VI. Repères dans le traitement des CBNPC
1. Stade I et II
2. Stades III
3. Formes métastatiques – stade IV en l’absence de driver oncogénique ciblable
a. Protocoles thérapeutiques de première ligne (patients PS 0 ou 1)
b. Protocoles thérapeutiques de deuxième ligne
VII. Analyses sur biopsies de nodules pulmonaires périphériques : état des lieux des connaissances
1. Rendement diagnostique
2. Recherche des altérations moléculaires
3. Expression de PD-L1
MATERIEL ET METHODES
I. Méthodologie de l’étude et plan expérimental
1. Critères de jugement principal et secondaires
2. Recueil de données
a. Recueil des caractéristiques du patient
b. Recueil des caractéristiques du nodule
c. Interprétation des résultats de la mini-sonde
II. Procédures
1. Procédure R-EBUS
2. Procédure d’analyse histologique
3. Procédure d’analyse immunohistochimique (PDL1 ALK ROS1) et FISH (ALK et ROS1)
a. Expression de PDL1
b. Translocations ALK et ROS1
4. Procédure d’analyse en biologie moléculaire
III. Analyses statistiques
RESULTATS
I. Population globale
1. Caractéristiques des patients
2. Caractéristiques des nodules
3. Caractéristiques desprocédures
4. Résultats de la mini-sonde
II. Rentabilité diagnostique de la mini-sonde
1. Sensibilité
2. Facteurs prédictifs de succès pour le diagnostic de cancer
III. Analyse des biomarqueurs
1. Expression de PD-L1
2. Recherche de translocation ALK et ROS1
3. Analyse moléculaire
IV. Concordance de la mesure d’expression de PD-L1 sur biopsies bronchiques par mini-sonde et sur pièce opératoire
1. Fiabilité de l’expression de PDL1 sur les biopsies
V. Valeur prédictive du marquage de PD-L1 sur la réponse à l’immunothérapie
DISCUSSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

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