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Des scientifiques de l’Institut Weizmann d’Israël ont mis au point un test sanguin pour détecter le cancer colorectal, qui est normalement détecté par un test invasif, et le cancer du pancréas, qui n’a pas de test de diagnostic unique. La preuve de concept doit maintenant être testée.

Les tests sanguins – simples, non invasifs et économiquement réalisables – promettent de devenir la prochaine étape majeure dans le diagnostic du cancer. Cependant, la plupart de ces tests, appelés biopsies liquides, ne sont actuellement pas suffisamment fiables pour une utilisation généralisée.

Une nouvelle approche multi paramètre développée à l’Institut Weizmann des sciences pourrait conduire à un test sanguin qui diagnostiquera le cancer avec une précision sans précédent. Cette recherche est publiée jeudi dans Nature Biotechnology .

« La plupart des méthodes conventionnelles actuellement disponibles en clinique pour détecter et diagnostiquer le cancer sont invasives et désagréables », explique le Dr Efrat Shema du département d’immunologie et de biologie régénérative de Weizmann, qui dirigeait l’équipe de recherche.

L’obtention d’échantillons de biopsie par aiguille, endoscopie ou chirurgie peut être douloureuse et parfois risquée, et les méthodes d’imagerie, telles que l’IRM ou la TEP, nécessitent un équipement coûteux et encombrant qui n’est pas universellement disponible. Des tests sanguins efficaces pour le dépistage ou le diagnostic du cancer pourraient constituer une alternative intéressante.

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« L’élimination de l’inconfort signifie que les gens seraient moins susceptibles d’éviter de se faire tester – et plus susceptibles de voir leur cancer détecté plus tôt », explique Vadim Fedyuk, qui a dirigé l’étude avec son collègue étudiant diplômé Nir Erez.

L’idée de diagnostiquer le cancer à l’aide de biopsies liquides est née du fait que le sang contient de l’ADN flottant et des protéines libérées par les cellules sanguines mortes chez les personnes en bonne santé – et chez les patients cancéreux, par les cellules tumorales mortes également.

« Certains des sous-produits de la destruction cellulaire, y compris l’ADN et les protéines du cancer, sont déversés dans la circulation sanguine, et nous savons comment les collecter et les analyser », explique Shema.

Un certain nombre de tests sanguins pour le cancer sont déjà à des stades avancés de développement, mais la plupart présentent des inconvénients qui peuvent limiter leur utilisation. Lorsque les premiers tests de ce type ont été développés, ils recherchaient des signes génétiques de cancer, c’est-à-dire des mutations, mais celles-ci pourraient être difficiles à cerner car les segments mutés ne représentent qu’une petite fraction de l’ADN en libre circulation. De plus, ces mutations ne conduisent pas toujours au cancer et peuvent également être présentes chez des personnes en bonne santé.

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Dans la nouvelle étude, Shema a entrepris de repenser cette analyse épigénétique, visant à en développer une qui s’appuierait sur un petit échantillon de sang pour évaluer plusieurs paramètres épigénétiques. Elle s’est appuyée sur une méthode d’imagerie de molécules individuelles qu’elle avait développée au cours de ses recherches postdoctorales à la Harvard Medical School et au Broad Institute. La méthode permet de réaliser une cartographie épigénétique précise avec seulement une très petite quantité de matière première, à l’aide d’un microscope à fluorescence.

Il peut être utilisé, par exemple, pour visualiser les marques épigénétiques sur les nucléosomes, des morceaux d’ADN enroulés autour de « bobines » de protéines. Ceux-ci peuvent être rejetés dans la circulation sanguine comme des morceaux d’épaves lorsque les cellules sont détruites, alors Shema a estimé que les millions de nucléosomes trouvés dans le sang pourraient être analysés pour détecter le cancer.

En utilisant la méthode d’imagerie à molécule unique de Shema, Fedyuk et Erez, avec leurs collègues, ont comparé les nucléosomes dans le sang de 30 personnes en bonne santé avec ceux de 60 patients atteints de cancer colorectal à différents stades. Ils ont découvert que les nucléosomes des deux groupes étaient caractérisés par des modèles de marquage épigénétique très différents. Cette analyse a couvert six modifications épigénétiques différentes liées au cancer, ainsi qu’une variété d’autres indicateurs de cancer, y compris des segments protéiques de tumeurs mortes, qui sont indétectables par les technologies conventionnelles.

Ensuite, en collaboration avec le professeur Guy Ron de l’Institut de physique Racah de l’Université hébraïque de Jérusalem, les scientifiques ont combiné ce qu’ils avaient révélé sur la biologie moléculaire du cancer avec des algorithmes d’intelligence artificielle, appliquant l’apprentissage automatique aux grands ensembles de données obtenus à partir de les deux groupes. L’analyse a été effectuée non seulement sur tous ces marqueurs du cancer, mais également sur des combinaisons et des relations entre eux. Pour s’assurer que leurs découvertes ne se limitent pas au cancer colorectal, les scientifiques ont également appliqué leur technologie pour comparer les nucléosomes sanguins de volontaires sains avec ceux de 10 patients atteints d’un cancer du pancréas.

S’ils sont étayés par des études impliquant un plus grand nombre de patients, ces résultats pourraient conduire à un test sanguin multiparamètres pour détecter et diagnostiquer le cancer en utilisant moins de 1 ml de sang. À l’avenir, en raison du niveau de détail révélé dans l’analyse, les résultats de ce test sanguin pourraient également faire progresser la médecine personnalisée en suggérant les meilleurs traitements pour chaque patient.

Shema résume : « Nous avons réussi une preuve de concept pour notre méthode, qui doit maintenant être confirmée par des essais cliniques. À l’avenir, notre approche multiparamètres pourrait servir à diagnostiquer non seulement divers cancers, mais également d’autres maladies qui laissent des traces dans le sang, telles que les maladies auto-immunes ou les maladies cardiaques.

Les participants à l’étude comprenaient également le Dr Noa Furth et Olga Beresh du département d’immunologie et de biologie régénérative de Weizmann ; Dr Ekaterina Andreishcheva, Abhijeet Shinde et Daniel Jones de SeqLL Inc., Woburn, MA ; le Dr Barak Bar Zakai et le Dr Yael Mavor du Kaplan Medical Center, Rehovot, Israël ; et le Dr Tamar Peretz, le professeur Ayala Hubert, le Dr Jonathan E. Cohen, le Dr Azzam Salah, le Dr Mark Temper, le Dr Albert Grinshpun, Myriam Maoz et le Dr Aviad Zick du centre médical universitaire Hadassah, Jérusalem, Israël.

 

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