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Le cancer du poumon
Les poumons
Les poumons constituent l’organe principal du système respiratoire et ont comme fonction les échanges gazeux entre le sang et l’air. Ils sont composés d’un ensemble de bronches et bronchioles, qui aboutissent dans des petites cavités appelées alvéoles (Figure 1). Ils sont situés à l’intérieur de la cage thoracique, posés sur le diaphragme. Ces organes sont recouverts d’une membrane appelée plèvre et sont composés du poumon droit et du poumon gauche. Le poumon droit est divisé en trois lobes alors que le poumon gauche est divisé en deux lobes (Figure 1) (National Cancer Institute, 2014).
Epidémiologie et étiologie du cancer pulmonaire
En 2012, le nombre de nouveaux cas de cancer du poumon dans le monde a été estimé à 1,8 million, ce qui représente 12,9% du nombre total de patients atteints de cancer du poumon. Ce cancer est la cause d’environ 1,59 million de morts par an, ce qui en fait la première cause de décès par cancer au niveau mondial (GLOBOCAN IARC, 2012). La principale étiologie de ce cancer est le tabac. Les composants nocifs de la fumée de cigarettes induisent des lésions au niveau cellulaire (Figure 2). Il existe ainsi une forte relation entre le risque de développer la maladie, la durée d’exposition à la fumée de cigarettes et la quantité de cigarettes fumées (National Cancer Institute, 2014). L’exposition à la pollution de l’air est aussi une des causes de ce type de cancer (Figure 2) et est responsable en Europe de 11% des cancers du poumon. En effet, la pollution augmente le risque de développer un cancer chez les fumeurs, ainsi que chez les personnes qui sont exposées à des substances telles que l’amiante et le nickel, notamment sur leurs lieux de travail (Molina et al., 2008). En plus de ces facteurs externes, des mutations dans certains gènes sont impliquées dans le développement de cancers du poumon. Par exemple, la présence d’une mutation T790M dans la protéine Epithelial Growth Factor Receptor (EGFR) a été observée dans les familles où le cancer du poumon est fréquent (Gazdar et al., 2014). Plusieurs altérations génétiques pouvant conduire à une tumeur pulmonaire ont été décrites et divers oncogènes et gènes suppresseurs de tumeurs ont pu être caractérisés :
– l’activation du proto-oncogène KRAS par mutation ponctuelle est observée dans 15 à 27% des adénocarcinomes bronchiques.
– les oncogènes de la famille MYC sont surexprimés dans les cancers pulmonaires.
– les gènes suppresseurs de tumeurs TP53 et RB sont mutés ou inactivés dans les cancers bronchiques.
Classification des cancers du poumon
Les cancers du poumon sont classés selon la morphologie des cellules qui composent la tumeur. Ils sont regroupés en deux grandes catégories : les Cancers du Poumon à Petites Cellules (CPPC) et les Cancers du Poumon Non à Petites Cellules (CPNPC). Alors que 13% des cancers du poumon sont des CPPC, les CPNPC représentent environ 87% de ces cancers. Les CPNPC sont des cancers à dissémination plus lente que les CPPC et peuvent être différenciés au niveau histologique en carcinomes épidermoïdes, adénocarcinomes et carcinomes à grandes cellules (National Cancer Institute, 2014).
Afin d’établir le pronostic et d’adapter les protocoles thérapeutiques, une classification TNM selon l’envahissement aux ganglions (N), la taille de la tumeur (T), ainsi que la formation de métastases (M) (Tableau 1) a été établie (National Cancer Institute, 2014, Goldstraw et al., 2007; Molina et al., 2008).
Traitements du cancer du poumon
Pour préciser le diagnostic du cancer du poumon, il faut déterminer l’extension de la tumeur, ainsi que vérifier la fonctionnalité des poumons. Ceci va permettre de savoir quel traitement sera le plus adapté au patient. Selon la classification TNM, le patient va recevoir un traitement différent. Après avoir établi un diagnostic grâce au bilan des tests réalisés, les patients vont suivre un ou plusieurs types de traitements, tels que la chirurgie, la radiothérapie, la chimiothérapie et/ou une immunothérapie ciblée.
Chirurgie
Lorsqu’elle est possible, la chirurgie est la solution la plus adaptée dans le CPNPC. Pour cela, la résection de la tumeur doit être possible et le patient doit être dans les conditions adéquates pour supporter une intervention chirurgicale. Pour les tumeurs T0 et T1, c’est-àdire ayant une taille inférieure à 3 centimètres, la chirurgie est l’indication majeure et consiste en une ablation d’une partie du poumon (lobectomie) ou de tout le poumon (pneumectomie). Lorsque les tumeurs ont une taille correspondant à un stade T2 avec des métastases au niveau des ganglions lymphatiques, la chirurgie sera effectuée après un traitement par chimiothérapie, traitement utilisé pour réduire la taille de la tumeur et aider à son prélèvement. Dès que la tumeur est à un stade III ou IV, la chirurgie n’est plus possible car c’est un traitement trop lourd pour le patient (National Cancer Institute, 2014 ; La ligue contre le Cancer, 2009).
Radiothérapie
La radiothérapie, ou thérapie par radiation, est une technique qui utilise des rayons à haute énergie pour détruire les cellules cancéreuses. Ce type de traitement agit seulement sur les cellules qui se trouvent dans la zone d’exposition aux rayons (National Cancer Institute, 2014; La ligue contre le Cancer, 2009).
Chimiothérapie
La chimiothérapie consiste en l’utilisation de produits pharmacologiques pour détruire les cellules malignes du cancer et est un élément essentiel dans le traitement du CPNPC. Cependant, ces produits, administrés par voie intraveineuse, vont circuler dans le sang et affecter d’autres cellules du patient. Dans ce type de traitement, une combinaison de deux types de drogues est utilisée : les sels de platine (cisplatine ou carboplatine) et les chimiothérapies de troisième génération, telles que le taxotère, la navelbine ou la gemcitabine (Molina et al 2008, National Cancer Institute, 2014). Le cisplatine et le carboplatine sont des agents anticancéreux alkylants. Ces agents font des liaisons interbrins covalentes au niveau de l’ADN, lesquelles vont empêcher la réplication de l’ADN et la transcription de l’ADN en ARN. En 1970, le cisplatine (dichloro-diamino-cisplatinium II) était déjà utilisé comme traitement des cancers génito-urinaires. Le cisplatine est un complexe qui se fixe sélectivement sur les bases puriques de l’ADN (A ou G) et induit une variation de la conformation locale du double brin d’ADN. Cette interaction va être stable grâce à une liaison hydrogène. Ce mécanisme d’action de cette drogue va aboutir au déroulement et au raccourcissement de l’hélice d’ADN. Le carboplatine est un analogue du cisplatine ayant le même mécanisme d’action (Figure 3) (Clive P Page, 1999).
Thérapies ciblées
La surexpression de certains gènes, ainsi que des variations dans leurs séquences jouent un rôle important dans la modification de voies de signalisations et de régulations cellulaires. Cela peut donc induire des altérations de l’angiogenèse, de l’apoptose et de la prolifération cellulaire lorsque, par exemple, les récepteurs à activité tyrosine kinase sont affectés. Par exemple, la surexpression du récepteur au facteur de croissance épidermique (EGFR) est observée chez les patients atteints de CPNPC, et est liée à un mauvais pronostic. Des petites molécules ou des anticorps monoclonaux ont été développés pour inhiber l’action de ce récepteur, tels que le géfitinib et l’erlotinib. Ces inhibiteurs de tyrosine kinase vont s’insérer sur le site réservé à la fixation de l’ATP sur les récepteurs à l’EGF (Endothelial Growth Factor). Ainsi, ils vont bloquer l’activation du récepteur et empêcher la transduction de ce signal, ce qui va agir sur la prolifération cellulaire (Molina et al., 2008; Okon et al., 2015). Malgré les effets anti-tumoraux de ces molécules, le développement d’une résistance à ces inhibiteurs a été observé. Cette résistance peut être due à des mutations génétiques, ainsi qu’à des dérégulations des processus cellulaires comme des altérations métaboliques. En 2015, l’équipe d’Okon a montré que le traitement chronique par le géfitinib induisait une augmentation des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et une dysfonction mitochondriale dans le cancer du poumon, ainsi qu’une résistance à cette molécule (Okon et al., 2015).
Le Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) est un facteur de croissance qui va se lier à son récepteur, le VEGFR. Cette liaison sur les cellules endothéliales va promouvoir l’angiogenèse et la perméabilité vasculaire et va ainsi favoriser la croissance tumorale. Le Bevacuzimab est un anticorps monoclonal anti-VEGFR, il inhibe ainsi la croissance anormale des vaisseaux sanguins (Liu et al., 2015). Les protéines impliquées dans les points de contrôle immunitaire («immune checkpoints») comme le PD-1 («Programmed Cell Death 1») et CTLA-4 (« Cytotoxic T-lymphocyte Antigen – 4 ») sont des molécules impliquées dans la suppression d’une immunité anti-tumorale. Ainsi, ils vont conférer une capacité immunosuppressive au microenvironnement tumoral. L’inhibition de ces molécules par des anticorps, tels que l’ipilimumab qui est un anticorps anti-CLTA-4 ou le nivolumab et le pembrolizumab qui sont des anticorps dirigés contre PD-1, a montré un effet anti-tumoral supérieur aux traitements conventionnels (Adachi and Tamada, 2015).
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Table des matières
1. INTRODUCTION
1.1. Le cancer du poumon
1.1.1. Les poumons
1.1.2. Epidémiologie et étiologie du cancer pulmonaire
1.1.3. Classification des cancers du poumon
1.1.4. Traitements du cancer du poumon
1.1.4.1. Chirurgie
1.1.4.2. Radiothérapie
1.1.4.3. Chimiothérapie
1.1.4.4. Thérapies ciblées
1.2. Le microenvironnement tumoral
1.2.1. La cellule cancéreuse
1.2.1.1. Maintien des signaux de prolifération
1.2.1.2. Echappement aux suppresseurs de la croissance
1.2.1.3. Résistance à la mort cellulaire
1.2.1.4. Immortalité réplicative
1.2.1.5. Induction de l’angiogenèse
1.2.1.6. Echappement au système immunitaire
1.2.1.7. Reprogrammation du métabolisme énergétique
1.2.1.8. Mutations et instabilité génétique
1.2.1.9. Inflammation pro-tumorale
1.2.1.10. Invasion et métastases
1.2.2. Système immunitaire et cancer
1.2.2.1. Elimination
1.2.2.2. Equilibre
1.2.2.3. Echappement
1.2.4. Récepteurs Toll-like (TLRs) et cancer
1.2.4.1. Récepteurs Toll-like
1.2.4.2. TLRs et cancer
1.3. Le développement des métastases
1.3.1. La formation des métastases
1.3.2. Le système immunitaire et les métastases
1.3.3. Rôle des TLRs dans le développement des métastases
2. OBJECTIFS
2.1. L’étude du rôle de TLR7 dans la progression tumorale et des effets thérapeutiques de l’antagoniste IRS661
2.2. Déterminer si la stimulation de TLR7 sur les cellules tumorales a un pro-métastatique
3. MATERIEL ET METHODES
3.1. Lignées cellulaires
3.1.1. Transfection des cellules LLC
3.2. Animaux utilisés
3.3. Réactifs : agonistes et antagonistes de TLR7, et chimiothérapie
3.4. Etude de la progression tumorale et du rôle thérapeutique
3.4.1. Effets d’agoniste de TLR7 sur la progression tumorale chez les souris C57BL/6 et TLR7 KO
3.4.2. Effets de l’antagoniste de TLR7 IRS661 sur la progression tumorale chez les C57BL/6 et NOD/SCID
3.5. Etude de l’apparition des métastases par imagerie in vivo
3.6. Détection des métastases pulmonaires par coloration
3.7. Effet de la déplétion des MDSC sur la formation des métastases
3.8. Etude de l’expression du gène CCR4 par RT-PCR quantitative en temps réel
3.9. Marquage par immunohistochimie d’E-cadhérine
3.10. Analyses statistiques
4. RESULTATS
4.1. Effet pro-tumoral de la stimulation de TLR7
4.1.1. Rôle de TLR7 exprimé par les cellules tumorales et les cellules immunitaires de l’hôte
4.1.2. Etude de l’effet anti-tumoral d’un antagoniste de TLR7
4.1.2.1. Effet prophylactique de l’IRS661
4.1.2.2. Effet thérapeutique de l’IRS661
4.2. Impact de TLR7 dans la survenue des métastases
4.2.1. Détection in vivo des métastases
4.2.1.1. Effet pro-métastatique de TLR7 dans un modèle de souris NOD/SCID
4.2.1.2. Implication de TLR7 de l’hôte dans le développement de métastases
4.2.1.3. Implication des MDSC dans la formation des métastases
4.2.2. Mécanismes impliqués dans le développement des métastases
4.2.2.1. Etude par immunohistochimie de l’expression de l’E-cadhérine
4.2.2.2. Etude du rôle des récepteurs aux chimiokines
5. CONCLUSION
