La biopsie liquide: diagnostic du cancer par prélèvement sanguin

Publié le : 03 décembre 202011 mins de lecture

La biopsie liquide est apparue comme une voie prometteuse pour le dépistage du cancer. Les moyens non-invasifs de détecter les néoplasies le plus tôt possible occupent le monde de la recherche depuis un certain temps. Les biopsies liquides sont un domaine en pleine expansion. Les possibilités actuelles des biopsies liquides et les découvertes récentes sont-elles utopiques ou bientôt pratiques de routine ?

Qu’est-ce qu’une biopsie liquide?

Une biopsie liquide est une recherche de signes de cancer dans un liquide corporel, la plupart du temps dans le sang, mais parfois aussi dans l’urine, la salive, le sperme ou un autre liquide. L’un des grands avantages de ce type de biopsie, c’est l’utilisation de liquides facilement accessibles dont le prélèvement est, en général, rapide et non effractif et cause relativement peu de douleur ou d’inconfort. Ces dernières années, les recherches sur la biopsie liquide ont été fructueuses. Bien qu’elle ne soit pas encore utilisée couramment pour le diagnostic du cancer, la biopsie liquide commence à l’être pour deux raisons chez des patients qui ont déjà reçu un diagnostic de cancer. La biopsie liquide est un test relativement rapide et simple, surtout par rapport à une biopsie de tissus, qui fournit de l’information sur le cancer sans nécessiter d’accès direct à la tumeur. Les médecins peuvent ainsi faire plusieurs biopsies au fil du temps et surveiller si la tumeur est en régression ou en croissance, ce qui leur permet de vérifier l’efficacité du traitement en temps réel et de changer d’approches, au besoin. Les signes de cancer révélés par une biopsie liquide viennent directement de la tumeur, d’où la possibilité d’analyser le matériel génétique de celle-ci. À partir de cette analyse, les chercheurs et les médecins peuvent connaître les mutations génétiques qui sont présentes, établir l’agressivité et la probabilité de propagation de la tumeur, et même recommander des traitements efficaces contre des mutations génétiques spécifiques.

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Dépistage du cancer et analyse de l’ADN circulant

Alors qu’une biopsie conventionnelle n’est qu’un instantané d’une petite zone qui ne montre pas l’hétérogénéité génétique de la tumeur, ni les mutations après une pression de sélection prolongée, les échantillons de sang pour les biopsies liquides pourraient être prélevés de manière répétitive pour saisir la complexité au cours de la maladie. Des études comparant les biopsies chirurgicales des métastases avec le primarius pourraient montrer que les biomarqueurs fréquemment utilisés pour les décisions de traitement sont sujets à des changements dynamiques et que le suivi longitudinal des patients pourrait permettre de prendre des décisions de traitement plus rapidement. 

1ère option : ADN tumoral circulant

De courts fragments d’acides nucléiques, appelés ADN sans cellules ou ADNc, peuvent être détectés dans presque tous les liquides organiques. Chez les patients cancéreux, une petite partie de ces derniers provient de la tumeur et porte les mêmes altérations génétiques que la tumeur elle-même, d’où le nom d’ADN tumoral circulant ou  ADNcT. Cependant, séparer ces fractions pour l’analyse est plus facile à dire qu’à faire, d’autant plus qu’aucune information sur les caractéristiques génétiques de la tumeur n’est connue à l’avance. Pour un grand nombre de néoplasies, une corrélation cohérente entre la charge tumorale et l’ADNc a été démontrée. Ainsi, l’ADNc pourrait avoir un potentiel en tant que biomarqueur non-invasif pour la détection précoce des tumeurs primaires ainsi que des récidives avec un minimum de maladie résiduelle, éventuellement des mois avant la présentation des symptômes cliniques. Comme un seul échantillon de sang est nécessaire, des analyses en série de l’ADNc pourraient être effectuées pour surveiller la charge tumorale et la réponse à la thérapie ou pour identifier les mutations pertinentes, évolution clonale, développement de la résistance.

Limites actuelles de l’utilisation diagnostique de l’ADN circulant des tumeurs

Néanmoins, d’importants défis demeurent lorsqu’on travaille avec l’ADNc :

– forte fragmentation, ce qui rend difficile de trouver des sections avec des marqueurs génétiques pertinentes

– faible présence d’ADNcf dans le plasma (chez les individus en bonne santé 5-10 ng/ml, chez les patients cancéreux davantage, dont une très petite partie seulement est de l’ADNc)

– L’analyse de l’ADNc n’est souvent possible que par des étapes intermédiaires qui prennent du temps extraction de fragments simple brin à partir de fragments doubles brin pour l’hybridation.

– Instabilité de l’ADNc dans le plasma, HWZ court de 4 à 30 minutes, élimination par les phagocytes, la rate, le foie, les reins.

– L’ADNc provient de cellules tumorales apoptotiques, et non de celles qui se divisent activement. Par conséquent, toutes les altérations de l’ADNct pertinentes pour la progression de la tumeur ne sont pas forcément identifiables.

Les technologies à base de puces et la dernière génération de méthodes de séquençage, NGS ou next generation sequencing pourraient résoudre certains de ces problèmes. Le NGS permet de profiler de plus grandes sections du génome sans avoir à connaître à l’avance les altérations spécifiques.

2ème option : cellules tumorales circulantes

Les cellules tumorales circulantes ou CTC seraient intéressantes comme taille complémentaire. Il s’agit de cellules qui se sont détachées du primarius ou d’une métastase et qui sont peut-être en voie de former une lésion métastatique à un autre endroit. Leur concentration dans le sang est également très faible, mais peut fournir des informations sur l’agressivité et la réponse à la thérapie. Dans les études, les analyses CTC des échantillons de sang prélevés avant le début du traitement ont été utilisées pour prédire la réponse. Dans le cas du CPNPC ou cancer du poumon non à petites cellules, par exemple, les analyses CTC ont été utilisées pour prédire la réponse. Dans le cas du CPNPC, cancer du poumon non à petites cellules, par exemple, il a été possible de différencier les individus chimiosensibles et chimiorésistants avec une précision de 83 % en déterminant les variantes du nombre de copies CNV avant la chimiothérapie. Dans une autre étude, les patients atteints de mélanome ont été stratifiés avant le traitement par des inhibiteurs du point de contrôle immunitaire. Les profils d’expression de l’ARN déterminés à partir des CTC étaient corrélés de manière prospective avec une meilleure survie sans progression et globale sous blocage aux points de contrôle.

L’utilisation clinique actuelle des biopsies liquides

Les méthodes d’évaluation de l’ADNc ont été optimisées pour les diagnostics de routine et ont été introduites dans la pratique clinique depuis quelques années, bien que pour un éventail limité d’applications, principalement le test des mutations de résistance. L’absence de caractère invasif permet de réduire les taux de complications médicales, d’améliorer la tolérance des patients et, au final, de réduire les coûts hospitaliers. La recherche de la présence de la mutation EGFR-T790M dans le CBNPC, qui entraîne une résistance aux inhibiteurs de la tyroskine-kinase ou ITK de première génération, est actuellement de loin l’application la plus courante de l’analyse de l’ADNc en routine dans le monde. Selon les dernières recommandations de la FDA et de l’EMA, des biopsies liquides doivent être effectuées dans ces cas lorsque le matériel tissulaire n’est pas disponible. Fait remarquable, les patients positifs pour le plasma EGFR-T790M présentent une réponse et une survie plus élevées sous traitement par osimertinib, TKI EGFR de 3ème génération que les patients positifs pour le tissu, mais négatifs pour le plasma. L’analyse moléculaire de l’ADNc est donc un prédicteur plus puissant que l’analyse des tissus. La situation est différente pour l’analyse des cellules tumorales circulantes. Les analyses moléculaires en résolution unicellulaire sont encore trop longues et trop coûteuses, c’est pourquoi les applications au-delà du comptage CTC sont actuellement réservées à la recherche. Toutefois, des développements innovants pourraient changer la donne dans un avenir prévisible. Des bio-ingénieurs de l’université de Lehigh, en Pennsylvanie, ont mis au point ces dernières années un système microfluidique capable de compter les CTC avec une efficacité de 80-95. Les premiers essais de cet appareil en milieu clinique semblent prometteurs.

Conclusion

La biopsie liquide présente des avantages prometteurs pour le dépistage du cancer : sa nature minimalement invasive, sans le délai, le coût et les risques associés à la biopsie tissulaire, ainsi que la possibilité de détection à un stade précoce avant la détectabilité radiologique. Plusieurs biomarqueurs circulants sont actuellement évalués pour être validés en ce qui concerne leur utilité clinique (l’ADN circulant, les cellules tumorales circulantes, les microARN circulants et autres) pour développer des tests de détection précoce du cancer. Les exosomes, qui contiennent des acides nucléiques et des protéines, pourraient également être une source de multiples marqueurs de malignité dont l’analyse pourrait être prometteuse pour le développement de méthodes de dépistage. 

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