Institut Weizmann : avancée de la recherche sur le cancer de la moelle osseuse

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Des scientifiques et des médecins israéliens développent une nouvelle technologie permettant d’établir le profil génétique particulier de cellules tumorales de myélome, grâce à laquelle il sera possible d’améliorer le diagnostic et le traitement.

Un cancer survient lorsque des cellules perdent les pédales. La capacité de décrypter l’empreinte génétique des cellules cancéreuses, qui décrit comment ces cellules détournent certains mécanismes au profit d’une prolifération incontrôlée, permettra de les combattre plus efficacement. Des scientifiques de l’Institut Weizmann des Sciences et des cliniciens de départements d’hémato-oncologie israéliens de premier plan ont réussi conjointement à établir des profils détaillés de myélome, tant au stade précancéreux, chez les patients nouvellement diagnostiqués d’un myélome multiple, qu’après traitement et rechute. Ces empreintes génétiques détaillées contribueront à l’avenir au diagnostic et au traitement précis de cette maladie.

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Le myélome multiple est le deuxième type de cancer du sang le plus courant. Un myélome multiple survient lorsque les plasmocytes de la moelle osseuse – les cellules qui produisent les anticorps – prolifèrent de manière incontrôlée et entraînent diverses défaillances d’organe et la mort. Malgré de nombreuses années de recherche et une récente et significative amélioration de la survie des patients atteints de myélome grâce à de nouvelles modalités d’immunothérapie, de nombreux patients succombent en raison d’une réponse limitée et tous sont victimes de rechutes. Le diagnostic du myélome est confronté à un obstacle majeur : le fait que chaque patient est unique et que les analyses de sang actuelles ne permettent pas d’identifier la maladie à un stade précoce et de déterminer quel traitement doit recevoir chaque patient. Par exemple, les patients dont les analyses de sang de routine révèlent des signes caractéristiques de la maladie à un stade précoce et précancéreux sont suivis de près au moyen d’une stratégie d’attente sous surveillance, mais 1 % d’entre eux perdent chaque année à cette “roulette russe” et développent un véritable myélome. Jusqu’à récemment, il n’y avait aucun moyen de faire la distinction entre ceux destinés à évoluer et ceux qui ne le sont pas.

Dr Guy Ledergor, MD / PhD, et Dr Assaf Weiner du groupe du Pr. Ido Amit du département d’immunologie de l’Institut Weizmann des Sciences, en collaboration avec le Prof. Amos Tanay des départements de Régulation biologique et Informatique et Mathématiques appliquées, ont pensé qu’une méthode très sensible mise au point par le groupe, le séquençage d’ARN unicellulaire, pourrait ouvrir une nouvelle approche pour comprendre la formation du myélome multiple et pour concevoir des méthodes nouvelles et plus efficaces pour le diagnostic et le traitement de cette maladie dévastatrice. C’est dans cette perspective que le programme « Bench to Bedside » de l’Institut Weizmann des Sciences, dirigé par le Pr. Gabi Barbash, s’est lancé dans une opération de recrutement de tous les départements d’hémato-oncologie en Israël.

La nouvelle méthode séquence l’ARN de milliers de cellules distinctes du sang ou de la moelle osseuse du patient, permettant ainsi de capturer le programme génétique spécifique qui est actif dans chaque cellule. Afin de comprendre l’empreinte génétique du myélome, les scientifiques ont d’abord créé un modèle haute résolution des plasmocytes normaux en séquençant des dizaines de milliers de cellules d’individus en bonne santé subissant une arthroplastie de la hanche qui servirent de groupe témoin. Les plasmocytes des patients du groupe témoin étaient très similaires au sein d’un même individu et entre individus, montrant en fait que les plasmocytes normaux ont une empreinte génétique commune. La comparaison de l’empreinte normale aux empreintes de patients a montré que les empreintes des cellules du myélome sont extrêmement hétérogènes, chaque patient ayant sa propre empreinte unique et certains patients ayant plusieurs clones de tumeurs fournissant différentes empreintes chez un même patient.

Cet effort conjoint de cliniciens et de scientifiques de l’Institut Weizmann des Sciences a été en mesure de démontrer qu’il est possible d’identifier même un très petit nombre de cellules malignes dans le sang à un stade très précoce (précancéreux), permettant ainsi un diagnostic précis et des choix de traitement éclairés pour chaque patient en fonction de sa maladie “personnalisée”. De ce fait, il sera également possible de suivre et de surveiller ces patients avec des analyses de sang, lesquelles sont nettement moins douloureuses que les biopsies de moelle osseuse pratiquées aujourd’hui. À terme, cette méthode pourrait aider à administrer aux patients atteints de myélome multiple des traitements plus précoces et plus précis, voire à prévenir les rechutes survenant souvent après une chimiothérapie.

Cette étude, utilisant la méthode sensible pour la première fois au monde, a été publiée le 6 décembre 2018 dans la revue “Nature Medicine” sous le titre “Single cell dissection of plasma cell heterogeneity in symptomatic and asymptomatic myeloma“. Elle pourrait contribuer à placer Israël à la pointe du diagnostic et du traitement des patients atteints d’un myélome.
Le Pr. Barbash souligne que ces découvertes ne sont que le début de l’application des technologies de séquençage d’ARN unicellulaire à la recherche clinique en génomique. « Nous développons actuellement des collaborations similaires entre des chercheurs en milieu hospitalier et des spécialistes de recherche fondamentale afin de faire progresser le diagnostic et le traitement d’autres maladies ».

« L’analyse génomique unicellulaire était confinée jusqu’à présent à un petit nombre de laboratoires de recherche, nous repoussons constamment les limites de la technologie pour en faire un outil majeur de découvertes cliniques et de diagnostic », explique le professeur Amit. Un tel suivi peut être utile pour diagnostiquer les signes précoces de nombreuses tumeurs malignes au stade précancéreux ou à celui de rechute après une chimiothérapie, s’intégrant ainsi à une approche personnalisée. Cela permettra de prendre des décisions en fonction des profils individuels des cellules de chaque patient à chaque stade de la maladie. Ces profils sont déjà utilisés pour créer des thérapies ciblées contre les cellules cancéreuses.
Les chercheurs ont utilisé une approche d’apprentissage machine pour repérer automatiquement les cellules malignes parmi des dizaines de milliers de cellules. « Nous entrons dans une époque où la saisie de grandes quantités de données (mégadonnées) et l’utilisation de l’apprentissage machine fourniront aux cliniciens une nouvelle compréhension de maladies dévastatrices telles que le myélome multiple », dit le Dr Weiner. « À l’avenir, nous espérons que les médecins pourront suivre la maladie en temps réel et traiter chaque patient en fonction d’un profil de maladie personnalisé, peut-être même avant que les symptômes ne se manifestent », a déclaré Ledergor.

Weizmann Wonder Wander

 

La recherche du Pr. Ido Amit bénéficie du soutien du INCPM Fund for Preclinical Studies de la David and Fela Shapell Family Foundation, du Kekst Family Institute for Medical Genetics, du Alzheimer’s Research Fund de la Thompson Family Foundation, de la Adelis Foundation, du Eden and Steven Romick Post-Doctoral Fellowship Fund, du Steven B. Rubenstein Research Fund for Leukemia and Other Blood Disorders, de la Alan and Laraine Fischer Foundation, des Docteurs Herbert et Esther Hecht, de la Rising Tide Foundation, du BLG Trust, de la Anita James Rosen Foundation, du Felix and Silvia Schnur Endowment Fund in Stem Cell Research, de Isa Lior, du Wolfson Family Charitable Trust, de Carla Hunter et Andre M. Schub, de la succession de Ruth Drobnes, de la succession de Simon Saretzky, de la succession de Lydia Hershkovich, de la succession de Alice Schwarz-Gardos et du Conseil européen de la recherche. Le Pr. Amit est récipiendaire du Helen and Martin Kimmel Award for Innovative Investigation.
La recherche du Pr. Amos Tanay bénéficie du soutien du Ilana and Pascal Mantoux Institute for Bioinformatics, qu’il dirige, ainsi que du Helen and Martin Kimmel Award for Innovative Investigation, des Fondations Edmond de Rothschild, du Pr. Amnon Shashua, du Steven B. Rubenstein Research Fund for Leukemia and Other Blood Disorders, de David et Molly Bloom, de la William P. and Gertrude Schweitzer Foundation, du Ruth and Samuel Rosenwasser Charitable Fund, du Wolfson Family Charitable Trust, de Barry et Janet Lang, de la succcession de Lydia Hershkovich, de la succcession de Alice Schwarz-Gardos et du Conseil européen de la recherche.

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