Les chercheurs veulent réguler vos gènes pour vous aider à vaincre le cancer

Un aperçu moléculaire de notre propre ADN est maintenant possible, un domaine appelé la génomique personnelle. De telles approches peuvent nous faire savoir quand nous aurons des altérations cancérogènes dans nos gènes. Des exemples bien connus sont le mélanome de l’oncogène kinase BRAF, le gène du cancer du sein BRCA1 et l’antigène prostatique spécifique PSA.

Mais il y a plus de cancer et d’autres maladies que nos gènes. En plus du code ADN, il existe une couche cachée de régulation contrôlant l’activité des gènes – tout en ne modifiant pas l’ADN lui-même. Ce champ, appelé épigénétique, est l’étude de la façon dont les gènes sont régulés pour s’exprimer, même s’ils dépendent de la même information génétique. Un gène est toujours un gène, mais il répond différemment à de nombreuses facettes de son environnement chimique.

Par exemple, savez-vous pourquoi les jumeaux sont différents ? Comment est-il possible que le mode de vie de nos grands-parents puisse affecter nos vies aujourd’hui? Quelque chose au-delà de notre ADN est au travail. C’est l’épigénétique.

La couche cachée responsable du réglage précis à côté de notre ADN s’appelle la régulation épigénomique. C’est le domaine de la quantification des résultats épigénétiques à l’échelle du génome, capturant ainsi un instantané de notre état épigénétique.

Récemment, le laboratoire de biologie des systèmes et de métabolisme du cancer à l’UC Merced a publié des découvertes sur un facteur épigénétique appelé Jumonji. Ce facteur affecte non seulement la manière dont un réseau entier de gènes cancéreux se comporte; Il prend effectivement le rôle d’un gène du cancer, ce qui entraîne une croissance cellulaire incontrôlable.

Déjà, des médecins qui diagnostiquent des maladies peuvent, dans une certaine mesure, utiliser des tests personnels de génomique qui intègrent notre composition génétique unique dans la prise de décision clinique. Cependant, il y a plus dans notre génome que ce que ces tests peuvent révéler.

L’épigénétique a un sens des modifications chimiques qui peuvent activer ou désactiver les gènes. Fait important, aucune de ces modifications ne modifie la séquence d’ADN. Alternativement, nos propres cellules utilisent des régulateurs épigénomiques pour contrôler l’activité des gènes. Si la bonne chimie est en place, les produits géniques adéquats sont exprimés au bon moment.

Les influences environnementales comme la nutrition ou la fumée de cigarette ainsi que nos propres hormones ont un fort impact épigénétique et affectent l’activité de nos gènes.

Avec une maladie comme le cancer, les régulateurs épigénomiques tels que Jumonji sont souvent méconnus, ce qui leur permet d’affecter l’activité des gènes. Une chose qu’ils peuvent faire est de ne pas mettre les bonnes modifications chimiques sur leurs gènes cibles, qui dépendent de nombreux facteurs pour activer ou désactiver leur activité. Cela peut conduire à un métabolisme altéré, qui favorise une croissance cellulaire illimitée. Une fois que les cellules ont une capacité illimitée à se diviser, une tumeur se forme.

Les chercheurs ont constaté que Jumonji est excédentaire dans les cellules cancéreuses et favorise la division incontrôlée des cellules cancéreuses, ce qui conduit à une croissance tumorale imparable. Jumonji prend le rôle d’un régulateur maître épigénétique des gènes cancéreux. De plus, Jumonji s’associe à des régulateurs hormonaux responsables de cancers résistants au traitement.

Les biologistes peuvent aider à comprendre comment nous pouvons surmonter les résistances. La biologie des systèmes ouvre des possibilités pour comprendre les signaux réglementaires et les circuits qui gèrent nos cellules. Si nous sommes en mesure de comprendre ces signaux, nous pouvons concevoir des médicaments pour briser les circuits indésirables et surmonter les résistances. Compte tenu de sa nature cachée et complexe, l’épigénomique bénéficie d’une approche de la biologie des systèmes qui pose un câblage critique ouvert de nos cellules.

L’épigénomique a beaucoup de promesses pour les traitements contre le cancer, mais il reste encore beaucoup de questions auxquelles nous devons répondre. Quel est l’aspect de l’épigénome d’une personne saine? Et comment l’épigénome change-t-il à mesure que nous vieillissons? Comment l’épigénome d’un malade diffère-t-il? À l’avenir, ces questions importantes seront abordées par des épigénomènes personnalisées, qui tentent d’extraire l’information d’une image complète du phénomène d’une personne.

Pourquoi ne pouvons-nous pas créer un simple test qui nous indique que nous avons de bons gènes mais un épigénome défavorable ? Notre épigénome est très dynamique. Les régulateurs épigémomiques sont sans arrêt au travail, y compris Jumonji, éliminant ou ajoutant des résultats chimiques permettant des lectures transitoires de gènes tout en bloquant la minute suivante.

Est-il trop tôt pour que les consommateurs réfléchissent aux tests personnalisés? L’information est-elle encore trop cryptique ou trop peu fiable pour tirer des conclusions ?

Des tests de gènes personnels pour le cancer existent. L’acteur d’Hollywood Ben Stiller affirme qu’un simple test génétique pour des niveaux anormalement élevés de l’antigène de la prostate a sauvé sa vie. Des niveaux anormalement élevés de l’antigène spécifique de la prostate dans le sang peuvent signifier qu’un homme a un cancer de la prostate, mais pas toujours. C’est pourquoi le test n’est pas approuvé par la FDA. Et ce test ne tient pas compte des facteurs épigénétiques.

Les médicaments ciblant les mécanismes de l’épigénomie augmentent l’optimisme comme direction viable de la recherche clinique. Les questions cliniques actuelles concernant la recherche épigénétique portent sur les molécules de médicament qui modifient l’épigénome et qui tue spécifiquement les cellules cancéreuses. Il est ouvert si l’épigénétique est sur le bien ou sur le mauvais côté du cancer. Les chercheurs ont constaté que l’épigénétique peut même aider les cellules cancéreuses à manipuler notre propre système immunitaire et de se soustraire à l’approche de ciblage de médicaments.

Selon les connaissances récentes sur la génomique, les chercheurs comparent l’équilibre délicat avec le Yin et le Yang, deux forces à la fois opposées et complémentaires qui s’opposent et s’influencent mutuellement. Si une force dépasse les systèmes, elle est hors d’équilibre. Pour les cellules, cela signifie une croissance illimitée, le cancer ou la mort. Sans aucun doute, une fois que nous aurons une meilleure compréhension de la régulation épigénétique, nous pourrons concevoir des médicaments qui contre-régulent ces facteurs.

Cela se produit avec certains cancers. Des progrès récents dans la recherche sur le mélanome ont identifié une mutation génétique. La résistance au traitement contre le cancer est un obstacle majeur. Cependant, les médicaments épigénétiques, seuls ou en combinaison avec d’autres médicaments, peuvent être une alternative viable.

Le médicament épigénétique utilisé dans une étude arrête la capacité des cellules cancéreuses à se dissimuler du système immunitaire et rend la tumeur vulnérable. Pour les patients atteints de cancer, les médicaments épigénétiques promettent l’espoir.

Fabian V. Filipp, professeur adjoint de biologie des systèmes et métabolisme du cancer, Université de Californie, Merced, The Conversation.

Disparition de cellules cancéreuses chez deux nourrissons traités par des lymphocytes T génétiquement modifiés

Un traitement immédiatement disponible pour lutter contre le cancer pourrait avoir été découvert.

Deux nourrissons atteints de leucémie sont en phase de rémission grâce à un traitement inédit utilisant des lymphocytes T génétiquement modifiés issus de donneurs sains. Les patients anglais ont reçu un premier traitement en 2015, après une chimiothérapie infructueuse. Aujourd’hui, soit deux ans plus tard, on ne décèle plus aucune cellule cancéreuse chez ces personnes.

Si un tel succès est observé lors de futurs essais cliniques, le traitement pourrait constituer un moyen peu onéreux, et accessible à tous, de lutter contre le cancer, sans avoir besoin de créer des lymphocytes T spécifiques pour chaque patient.

« Cette application d’une technologie émergente a démontré le potentiel des thérapies utilisant des cellules génétiquement modifiées (édition de gènesgene-editing). Toutefois, il faut rester prudent à ce stade de l’étude puisque le résultat n’est fondé que sur les cas de deux nourrissons » indique l’équipe du London’s Great Ormond Street Hospital.

Les nourrissons, âgés respectivement de 11 et 16 mois au début du nouveau traitement, avaient été traités par chimiothérapie pour combattre la leucémie. Les traitements par chimiothérapie avaient échoués, et l’on avait prévenu leurs parents qu’ils devaient se préparer au pire. Sans aucune autre option disponible, les médecins du London’s Great Ormond Street Hospital ont tenté un nouveau protocole : injecter aux nourrissons des lymphocytes T génétiquement modifiés – connus sous le nom de récepteur antigène chimérique ou lymphocyte T-CAR* (ou Récepteur Antigénique Chimérique) – provenant de donneurs sains. [* Les CAR-T cells ou lymphocytes CAR-T fabriquent un récepteur (CAR) ayant pour cible une protéine. Information tirée de Sciences et Avenir].

Layla Richards. Credit: Sharon Lees/Great Ormond Street Hospital

« Je ne voulais plus revivre la déception d’une chimiothérapie. Je préférais que ma fille puisse bénéficier de quelque chose de nouveau et j’ai pris le risque » a expliqué Ashleigh Richards, père d’une des deux petites, Layla Richards (photo ci-dessus), à James Gallagher à la BBC, peu de temps après les traitements en 2015.

« Et la voilà aujourd’hui qui rigole et gigote. Elle était si faible avant le traitement, c’était affreux et je suis tellement reconnaissant de cette opportunité ».

Les lymphocytes T sont un type de cellules du sang qui s’attaquent et détruisent les cellules infectées dans le corps, y compris les cellules cancéreuses. Malheureusement, les lymphocytes T de l’organisme ne sont pas toujours à la hauteur lorsqu’il s’agit d’identifier et de détruire toutes les cellules cancéreuses, en particulier si ces dernières se développent très vite.

Par le passé, il y a eu des tentatives visant à améliorer la capacité des lymphocytes T à chercher précisément et détruire des cellules cancéreuses. L’un des moyens qui a remporté le plus de succès implique que les médecins prélèvent les lymphocytes T d’un patient, les modifient génétiquement pour améliorer leur capacité à cibler les cellules errantes, et les réinjectent dans le corps du patient, où elles se reproduisent et constituent une armée plus dynamique. Mais tous les patients ne disposent pas d’une quantité suffisante de cellules saines pour que cela fonctionne.

Ce nouveau traitement, contrairement aux autres, ne nécessite pas de prélever les lymphocytes T du patient. Cela signifie que les médecins pourraient rapidement disposer de traitements génétiquement développés et prêts à l’utilisation dès que le cancer est diagnostiqué, plutôt que d’avoir à attendre que les lymphocytes T du patient soient modifiés.

« Si l’on regarde cinq mois en arrière, ce que nous vivons aujourd’hui est inouï, mais cela ne signifie pas que nous avons résolu le problème » a reconnu Paul Veys, membre de l’équipe du University College London, lors d’un entretien avec la BBC en 2015.

Le seul moyen de savoir si nous avons découvert un traitement efficace est d’attendre cette année ou les deux prochaines, mais rien que d’être parvenu à ce stade constitue déjà une très grande avancée ».

Deux années se sont écoulées, et les deux enfants sont toujours en rémission, ce qui suggère que jusqu’ici, le traitement porte ses fruits.

Il est important de noter que le traitement n’a été testé que sur deux patients. Il est donc nécessaire d’effectuer d’autres essais sur un panel plus conséquent de patients avant que ce traitement puisse être largement mis à disposition d’autres malades. Mais c’est excitant de voir les résultats obtenus jusqu’ici, en particulier lorsqu’il s’agit de sauver la vie de deux bébés.

En plus de l’apparent succès de ce protocole, disposer d’un traitement rapidement disponible serait incroyablement moins onéreux que de modifier génétiquement les lymphocytes T d’un patient. Ce nouveau protocole impliquerait d’utiliser le sang de donneurs pour créer des lots de lymphocytes T-CAR qui pourraient être congelés et distribués par doses.

« Nous estimons que le coût de production d’une dose serait d’environ 4000 US$ » a déclaré Julianne Smith, développeuse des CAR-T pour la compagnie pharmaceutique Cellectis qui développe des immunothérapies contre le cancer, dans un article paru dans la MIT Technology Review.

Smith, qui n’avait pas participé à l’étude, explique qu’utiliser les propres lymphocytes T d’un patient coûte à peu près 50.000 US$ la dose, ce qui rend le nouveau traitement considérablement plus abordable.

Espérons-le, avec la poursuite de ces recherches, d’autres médecins vont pouvoir tester le traitement développé par l’équipe. S’il est efficace, ce dernier pourrait être utilisé dans les hôpitaux du monde entier. Mais seul le temps pourra nous le dire.

Les travaux de l’équipe ont été publiés dans Science Translational Medicine.

traduction Virginie Bouetel

ScienceAlert

Une puce microfluidique emprisonne les cellules cancéreuses simples pour analyse

Close-up of the single cell isolation biochip
Credit: National University of Singapore

Une nouvelle puce microfluidique peut choisir n’importe quelle cellule cancéreuse obtenue par biopsie liquide (une simple prise de sang) pour réaliser une analyse unicellulaire.

Par rapport à la biopsie tumorale nécessitant une chirurgie, la biopsie liquide, est moins invasive et moins douloureuse et peut-être faite plus fréquemment. La biopuce prend environ deux ou trois heures pour traiter un échantillon de sang d’environ 101 000 cellules avec peu de pertes.

Le système fournit des lectures très sensibles permettant d’identifier des mutations survenant de basses fréquences, permettant un meilleur diagnostic du cancer. L’innovation pourrait aider les médecins à prendre de meilleures décisions en matière de médicaments spécifiques à utiliser, basé sur la présence d’activations spécifique, mais des mutations qui peuvent être traitées, ainsi que suivre les changements ou les progrès du traitement.

Les cellules cancéreuses peuvent varier, certaines étant plus malignes et invasives. Cette hétérogénéité limite l’efficacité du traitement – des patients atteints du même cancer montrent différents résultats des traitements. Connaître la composition du cancer est cruciale pour administrer le traitement le plus efficace.

« Si nous faisons une analyse en masse de toute la population de cellules tumorales, nous pouvons manquer l’information des cellules malignes rares que nous devrions cibler, car elles sont masquées par de nombreuses autres cellules cancéreuses bénignes. C’est la motivation derrière le système que nous développons, » déclare Lim Chwee Teck, un professeur d’ingénierie à l’Université nationale de Singapour, qui a collaboré avec Clearbridge mFluidics pour concevoir la nouvelle puce.

L’appareil utilise la dynamique microfluidique pour déplacer les cellules et les maintenir passivement cellule par cellule dans chacune des chambres contrôlées à côté du canal principal. Les cellules sélectionnées peuvent alors être éjectées individuellement des chambres pour évaluation en aval.

Cela permet de manière rapide et efficace, d’emprisonner quelques cellules simples tout en ayant la flexibilité de choisir et de séparer une cellule d’intérêt quelconque.

Les travaux, publiés sur Scientific Reports, pourraient potentiellement ouvrir la voie pour un traitement sur-mesure renforcé ou de la médecine personnalisée. L’analyse des cellules simples pourrait également être utilisée dans de nombreuses autres applications cliniques en plus du cancer, dit Tan Swee Jin, directeur technique de Clearbridge mFluidics. Un prototype du système verra le jour à la fin de l’année, avec une version améliorée ciblée pour 2017.

National University of Singapore ; DOI: 10.1038/srep22076

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Le décryptage du génome humain : Espoir ou menace ?

Le séquençage complet de l’ADN livre des informations capitales sur le patrimoine génétique d’un individu. Son analyse peut permettre de détecter, et donc de neutraliser potentiellement, certaines anomalies à l’origine de maladies. Mais si cette technique est pleine de promesses, elle pose également de nombreuses questions éthiques. Outre la discrimination et l’eugénisme qu’elle pourrait favoriser, est-il souhaitable qu’un patient sache qu’il souffrira d’un mal incurable ?

(Arte 2012).

23andMe revient avec des tests génétiques modifiés et approuvés par la FDA – Google a investi 3,9M$ dans 23andMe.
Illumina est une des sociétés qui a participé au financement de l’entreprise Human Longevity → Illumina, la plus grande entreprise de séquençage ADN du monde, a formé une compagnie de ramification appelée Grail qui s’efforcera de développer des tests sanguins qui permettent de détecter de nombreux types de cancer avant que les symptômes apparaissent.
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Un microscope utilise l’IA pour trouver les cellules cancéreuses

Un nouveau microscope, mis au point par des chercheurs de l’UCLA, utilise l’intelligence artificielle pour détecter les cellules cancéreuses dans des échantillons de sang. Plus rapide et plus précis que les techniques contemporaines, il peut analyser 36 millions d’images par seconde sans endommager les échantillons de sang.

Photonic time stretch microscope, Tunde Akinloye/CNSI

Le dispositif utilise quelque chose appelé « photonic time stretch » étirement temporel photonique et le deep learning.

Le microscope prend des photos de cellules sanguines à l’aide de lasers clignotants. Aux côtés des optiques qui stimulent la clarté dans les images, le nouveau microscope peut suivre des informations autrefois impossibles. Ensuite, l’IA utilise l’apprentissage profond (deep learning) pour distinguer la différence entre la bonne santé et le cancer criblé de globules blancs.

Le temps photonique étire les cellules d’images du microscope sans leur causer de dommages et peut identifier plus de deux douzaines de caractéristiques physiques, y compris : la biomasse, la granularité et la taille.

La méthode d’étirement temporel photonique promet de repérer les cellules cancéreuses dès le départ, permettant un traitement plus rapide pour arrêter la propagation. Un diagnostic basé sur des données, améliore la disponibilité de nouveaux traitements et diagnostics.

L’étude a été publiée dans la revue Nature Scientific Reports.

Science News Journal

Un simple test sanguin pourrait détecter tous les Cancers

Le géant du séquençage de l’ADN va lancer une nouvelle entreprise, Grail, afin de développer des tests d’analyses de sang pour dépister le cancer. En cas de succès, cela pourrait permettre de déceler rapidement et de manière fiable le cancer sans procédures invasives.

Illumina, la plus grande entreprise de séquençage ADN du monde, a formé une compagnie de ramification appelée Grail qui s’efforcera de développer des tests sanguins qui permettent de détecter de nombreux types de cancer avant que les symptômes apparaissent.

Les tests vont coûter 1 000 $ ou moins.

Détecter le cancer de manière précoce est indispensable. Certaines tumeurs, quand elles sont prises dès le début, peuvent être guéries avec la chirurgie ou la radiothérapie. Dans la plupart des cas, plus tôt le cancer est pris en charge, meilleure est la chance de mettre le patient en rémission. Compte tenu de cela, la capacité d’un test de dépistage du cancer à un examen médical courant, simplement en faisant des prélèvements sanguins, est révolutionnaire.

Le test désigné sous le nom de « biopsie liquide », presque comme un simple test sanguin. Cette technique utilise des machines de séquençage de l’ADN à grande vitesse pour parcourir le sang d’une personne pour des fragments d’ADN libérés par les cellules cancéreuses. Si l’ADN présente des mutations cancérigènes, cela indique souvent qu’une tumeur se forme déjà, même si elle est trop petite pour causer des symptômes ou être vu sur une machine d’imagerie.

Actuellement, le seul test de « biopsie liquide » sur le marché aux Etats-Unis est de Pathway Genomics, et il coûte 699 $. Cela pourrait ressembler à un vol, mais puisqu’on ne sait pas comment ces types de tests fonctionnent, cette société a reçu une lettre d’avertissement de l’U.S. Food and Drug Administration, remettant en cause ses allégations marketing.

« La partie la plus difficile n’est pas seulement la démonstration de la capacité à détecter un cancer précoce, mais pouvoir dire, cette connaissance est en effet significative en termes de résultats pour les patients, » affirme J. Leonard Lichtenfeld, médecin chef adjoint de l’ American Cancer Society .

Pour éviter les problèmes Pathway Genomics doit prouver qu’une détection précoce est possible, Grail va dépenser des millions pour organiser des essais cliniques impliquant 30 000 personnes. Les résultats montreront si les tests sont capables de détecter le cancer plus tôt que les méthodes établies.

Le projet sera environ trois fois plus grand que la génomique en Angleterre, un effort national pour étudier le cancer et la maladie au Royaume-Uni.

Grail a déjà généré plus de 100 millions $ d’Illumina ainsi que de Bill Gates, de Jeff Bezos venture fund (Bezos Expeditions) et Arch Venture Partners.

Grâce à cet appui, le PDG d’Illumina Jay Flatley a dit qu’il espère que les tests pourront être un « tournant dans la lutte contre le cancer ».

En cas de succès, les tests sanguins devraient arriver sur le marché en 2019. Ils seront offerts par le biais de cabinets de médecins ou, éventuellement, un réseau de centres de dépistage.

Source : MIT Technology Review

Un implant pour détecter les cellules tumorales dans le sang

Difficilement détectables dans le sang, les cellules tumorales circulantes sont pourtant un bon marqueur métastasique. Des chercheurs américains ont mis au point un implant, capable de les détecter dans le sang de souris, même en petite quantité.

L’équipe de recherche a créé un implant en biomatériaux qui capture ces cellules métastatiques chez des souris de laboratoire auxquelles elle avait inoculé un cancer du sein métastatique. Le dispositif mesure moins d’un demi centimètre. “Nous avons combiné cela avec un système d’imagerie qui nous permet de détecter la présence de cellules cancéreuses dans l’implant, ce qui nous permet de détecter de manière précoce les métastases“, a indiqué à l’AFP M. Shea, l’un des auteurs.

Cet implant innovant devrait, selon M. Shea, permettre de fournir “une fenêtre de tir pour traiter les métastases alors que le patient est encore en relativement bonne santé et avec peu de cellules cancéreuses“. Car, en piégeant les cellules tumorales, l’implant pourrait aussi permettre aux médecins de les analyser pour identifier le traitement le plus adapté.

Les travaux sont publiés dans Nature Communication

pour en savoir plus : francetvinfo

Google développe un bracelet contre le cancer

Le géant américain veut mettre au point un accessoire capable de détruire les cellules cancéreuses.

Comment ça marche ? Ce dispositif, pour l’instant baptisé “Nanoparticle Phoresis”, serait capable de cibler, de marquer et de détruire les cellules cancéreuses du système sanguin, avance la description du brevet technologique déposé par Google. Il ne s’agit encore que d’un projet et plusieurs pistes sont encore envisagées pour lui permettre d’aboutir : les radiofréquences, les champs magnétiques, les pulsations acoustiques ou encore les ondes infrarouges. “L’énergie est générée par l’appareil connecté qui est capable de la diriger vers la système vasculaire du porteur de l’appareil”, détaille Google. Ainsi, le système mis en place permettrait de “diminuer la propagation du cancer”.

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Des micro mains robotiques pour assister les chirurgiens

Les robots ont permis de grandes avancées dans le domaine médical en permettant de faciliter les interventions. Et prochainement, des micro mains robotiques pourraient assister un peu plus les chirurgiens.

Actuellement, certains robots spécialisés dans la chirurgie et la laparoscopie permettent de pratiquer des interventions très peu invasives, avec pour effet de réduire les temps de récupération des patients.

Malheureusement, aussi petits que soient les outils de ces robots, il leur est encore complexe d’intervenir dans des espaces très confinés. C’est pour cela que les chercheurs se penchent sur la robotique souple, un domaine dans lequel les outils robotisés sont flexibles pour mieux s’adapter aux corps humains.

Des chercheurs développent actuellement ce qu’ils présentent comme des mains robotiques souples capables d’aider dans les procédures chirurgicales et même d’aller délivrer des molécules médicamenteuses de façon très ciblée.

Ces mains prennent la forme d’étoiles à six branches mesurant à peine quelques millimètres de diamètre lorsqu’elles sont ouvertes. Chacune des branches peut se replier vers le centre pour maintenir des molécules avant d’aller les délivrer ou de s’agripper aux tissus. C’est la température ambiante qui déclenche l’ouverture ou la fermeture de l’étoile, avec une température charnière fixée à 36°C.

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