Actualits dans le domaine des gliomes La Pression

Actualités dans le domaine des gliomes. La « Pression Moléculaire » O O OH O O O IDH 1/IDH 2 HO OH OH HO NADP NADPH OH OH + CO 2 Cours de post graduat du 12 janvier 2017

Epidémiologie • Le GBM est la tumeur primitive cérébrale la plus fréquente, avec une fréquence de 5 à 8 cas pour 100, 000 par an (575 à 920 cas par an en Belgique) • C’est la seconde tumeur chez l’enfant après leucémies. • 75 % sont de haut grades, soit de grade histologique III ou IV. • Le traitement multi-modal comprend la réssection chirurgicale la plus complète possible, la radiothérapie et la chimiothérapie basée sur le témozolomide (protocole de Stupp). • Après protocole de Stupp, la survie à deux ans dépend du type histologique: – Glioblastome (IV) : 9% – Gliomes anaplasiques (III) : 31% – Astrocytomes diffus (II) : 52% • La survie à deux ans dépend aussi de l’âge : – Moins de 40 ans : 50% – De 41 à 60 ans : 14% – Au delà de 61 ans : 4% Glioblastome secondaire (avant 45 ans) Glioblastome primaire

Classification OMS (2007) • Quatre grades Histologiques : L’astrocytome pilocytique ou de grade I (tumeur bien limitée, non infiltrante, peu d’atypies cellulaires, peu de mitoses) – L’astrocytome diffus ou de grade II (tumeur aux limites parfois floues, quelques atypies cellulaires, mitoses repérables) – L’astrocytome anaplasique ou de grade III (tumeur infiltrante, nombreuses atypies cellulaires, nombreuses mitoses) – Le glioblastome de grade IV (nombreuses mitoses, zones de nécrose, cellules polyploïdes, angiogenèse, tumeur très infiltrante). – • Selon le caractère morphologique prédominant, on parle : – D’astrocytome – D’oligodendrogliome ou d’astrocytome mixte.

Les autres tumeurs primitives du système nerveux • Ependymomes : – Classification entre bénin et malin – Classification sur la localisation, soit périventriculaire ou de fosse postérieure. • Médulloblastomes qui prédominent nettement chez l’enfant et se retrouvent dans la fosse postérieure. • Lymphomes • Méningiomes et les schwannomes.

Astrocytome pilocytique

Astrocytome pilocytique

Astrocytome diffus (grade II)

L’astrocytome diffus (grade II)

Astrocytome diffus (grade II)

L’astrocytome anaplasique (grade III)

L’astrocytome anaplasique (grade III)

Le glioblastome (grade IV)

Le glioblastome (grade IV)

Le glioblastome (grade IV)

Sous-types histopathologiques de glioblastomes (GBM) • GBM à cellules géantes. • GBM à petites cellules. • Gliosarcomes (haute fréquence de cellules d’allure fibroblastiques; la méthylation du promoteur de MGMT est cependant très rare). • GBM-O ou avec une composante d’oligodendrogliome.

GBM primaires vs. secondaires • GBM Primaires : – Mutations du promoteur de TERT (télomérase) – Mutation de PTEN (une phosphatase) – Amplifications de certains oncogènes comme EGFR. • GBM secondaires : – Mutations de IDH 1/2. – Mutations de TP 53. – Mutations de ATRX (Alpha Thalassémie / mental Retardation Xlinked protein ou Rad 54, une hélicase de Swi/Snf). On rencontre également ces anomalies dans les gliomes de grade II ou III

Classification 2016 David N Louis Mass. General Hospital, Boston, Harvard Louis et al. , Acta Neuropathologica, 131, 803, 2016

Classification 2016 (2) Louis et al. , Acta Neuropathologica, 131, 803, 2016

Key Learning Outcomes 1) Quelle est l’importance de ces gènes dont les mutations sont à la base de la nouvelle classification ? 2) Peut-on faire une classification plus simple ? 3) La classification modifie-t-elle la prise en charge ?

Comment doit-on faire un diagnostic de gliome ? Recommandations OMS 2016 • 1) classer le type histologique de la tumeur: – Gliome ou autre ? – Si gliome : astrocytome ou oligodendrogliome ? • 2) classer le grade histologique OMS classique (I, III ou IV ? ) • 3) récolter les informations moléculaires. • 4) intégrer le tout. Reifenberger et al. , Nature Rev. Clin. Oncol. , AOP

Classification moléculaire • La classification histologique classique ne reflète pas les modifications moléculaires associées à ces tumeurs. • Il devient de plus en plus évident que la classification moléculaire est plus efficace pour avoir une idée pronostique plus juste mais aussi pour envisager le traitement le mieux adapté. • Les gènes dont la mutation pourrait rentrer en ligne de compte pour raffiner la classification sont : IDH 1/2, (H 3 F 3 A chez l’enfant), EGFR, PDGFRA et NF 1. • On doit aussi tenir compte du degré de méthylation du promoteur de MGMT et des mutations de h. TERT.

Internationalisation des données moléculaires • La première base de données a été mise sur pied aux USA par le NIH : le TCGA (The Cancer Genome Atlas) qui regroupe 20 types de cancers et 10, 000 échantillons. • Au niveau mondial, on a plus récemment créé l’ICGC (International Cancer Genome Consortium). • Ces bases de données regroupent des données variables : m. RNA, mi. RNA, DNA copy number, mutational data, protein expression, DNA methylation… • On peut actuellement distinguer deux types de données utiles : – Les biomarqueurs – Les Cancer Drivers Nucleic Acids Lesions.

La classification moléculaire et le traitement des cancers – rôles des kinases. • Les cancers pulmonaires à petites cellules et la mutation de l’EGFR. • Les cancers du sein et l’amplification HER 2. • Les cancers pulmonaires et la translocation EML 4 ALK (Echinoderm Microtubule-associated protein. Like 4 et Anaplastic Lymphoma Kinase). • La leucémie myéloïde chronique et la translocation BCR-ABL. • Les mélanomes et les mutations de BRAF.

La phosphorylation de protéines

Les kinases et le GBM Souvent muté et/ou délété dans les gliomes de l’enfant et les gliomes du pont chez l’adulte. Aladape et al. , Acta Neuropathol. , 129, 829, 2015

EGFR et EGFRv. III 3 1 Sécrétion d’Il-6 et de LIF pour un effet paracrine 2 EGFR est amplifié dans 40% des GBM En cas d’amplification, on recense 50% de mutation EGFRv. III Zadeh et al. , Cancer Cell, 24, 403, 2013.

Otto Wardburg, 1883 -1970 Prix Nobel en 1931 IDH 1/2 et les modifications métaboliques • • • Les cellules de Glioblastome (et principalement, les cellules initiatrices) sont plus résistantes à l’hypoxie : elles ont une glycolyse très active et une respiration mitochondriale diminuée due à un ralentissement du complexe II (Zhou et al. , J. Biol. Chem. , 286, 32843, 2011). Cette prédominance de la glycolyse sur la respiration n’est pas spécifique aux gliomes ou aux GBM mais sont le fait des cellules cancéreuses : c’est l’effet Warburg qui est à la base de l’efficience du PET-Scan au fluoro-2 -deoxy-glucose dans le diagnostic des cancers. L’isocitrate déshydrogénase existe soit trois formes codées par trois gènes IDH 1/2/3: – IDH 3 code pour une forme mitochondriale impliquée dans le cycle de Krebs – IDH 2 code pour une forme nucléaire (et aussi partiellement mitochondriale) – IDH 1 code pour une forme cytoplasmique.

Les modifications métaboliques Glucose Pyruvate 3 Acétyl-co. A (Mitoch. ) Cellule Rôles d’IDH 1/2 : - Détection du glucose - Métabolisme de la glutamine - Lipogenèse - Régulation du statut rédox

Les modifications métaboliques D-2 -hydroxyglutarate Les mutations sont toujours des mutations hétérozygotes faux sens qui concernent les Arg des sites actifs. Le gain de fonction est dominant.

1 2 3 Waitkus et al. , Neuro-Oncology, 18, 16, 2016

Waitkus et al. , Neuro-Oncology, 18, 16, 2016

GBM primaires vs. secondaires • GBM Primaires : • GBM secondaires et gliomes II ou III : – Mutations du promoteur de TERT (télomérase) – Mutation de PTEN (une phosphatase) – Amplifications de certains oncogènes comme EGFR. – Monosomie du chromosome 10. – Mutations de IDH 1/2. – Mutations de TP 53. – Mutations de ATRX (Alpha Thalassémie / mental Retardation Xlinked protein ou Rad 54, une hélicase de Swi/Snf). – 1 p/19 q co-délétions Depuis la découverte de la mutation du codon 132 de IDH 1/2, on est certain que Nous avons affaire au plan moléculaire à deux maladies différentes.

Depuis trois ou quatre ans, on ne parle plus de GBM primaire ou secondaire mais de GBM IDH 1/2 wt ou muté. Cette mutation d’IDH 1/2 n’est pas exclusif au GBM; on la retrouve aussi dans : - La leucémie myéloïde aiguë - Le cholangiocarcinome intra-hépatique - Le mélanome - Les chondrosarcomes

La méthylation du promoteur MGMT Les promoteurs de PTEN, TP 53, RB 1 et CDKN 2 A sont aussi régulièrement hyperméthylés dans le GBM

La méthylation du promoteur MGMT • MGMT code pour l’O 6 -méthylguanine-DNA methyltransférase. • Dans 40% des GBM, le promoteur du gène qui code pour cet enzyme est méthylé et l’enzyme est absent. • Or l’activité méthyltransférase de MGMT est nécessaire pour réparer l’ADN éventuellement modifié par des agents alkylants comme le témozolomide. • La méthylation du promoteur de MGMT est donc un facteur de réponse au témozolomide et donc, un facteur de survie allongée.

Wick et al. , Nature Reviews Neurology 10, 372 (2014)

La méthylation du promoteur MGMT Dans les GBM avec mutation IDH 1/2, on observe assez systématiquement une méthylation du promoteur MGMT Aladape et al. , Acta Neuropathol. , 129, 829, 2015

Les télomères des chromosomes linéaires

Les mutations du promoteur h. TERT • Il existe fréquemment des mutations dans le promoteur de TERT dans les cellules cancéreuses, ce qui accroît son expression. • C’est le cas dans 70 -80% des GBM avec, encore une fois, une fréquence moindre en cas de mutations de IDH 1/2. • Actuellement, on tente de définir la place de cette anomalie moléculaire dans le calcul du pronostic des GBM avec ou sans mutations.

Les sous-types transcriptionnels de GBM • A l’heure actuelle, cela ne pose plus de problèmes de faire du séquençage d’ARN en masse. • En 2006, Phillips et coll. ont appliqué cette technique pour corrélé des signatures transcriptionnelles à des évolutions cliniques. • Il a ainsi défini trois sous-types de GBM : – Proneural : de meilleur pronostic; IDH 1/2 muté ou délété. – Prolifératif : de pronostic médian. – Mésenchymal : de pronostic mauvais; mutation de VEGF et de YLK 40 (qui code pour une glycoprotéine sécrétée). • Verhaak a affiné cette classification en 2009.

Les sous-types transcriptionnels de GBM IDH 1/2 Aladape et al. , Acta Neuropathol. , 129, 829, 2015

La progression des deux types de GBM Aladape et al. , Acta Neuropathol. , 129, 829, 2015

Comment aborder le diagnostic ? Reifenberger et al. , Nature Rev. Clin. Oncol. , AOP

Classification moléculaire et pronostic Reifenberger et al. , Nature Rev. Clin. Oncol. , AOP

Classification 2016 et traitement après chirurgie de résection (IDH muté) Reifenberger et al. , Nature Rev. Clin. Oncol. , AOP

Classification 2016 et traitement après chirurgie de résection (IDH sauvage) Reifenberger et al. , Nature Rev. Clin. Oncol. , AOP

Classification 2016 et traitement après chirurgie de résection (le reste) Reifenberger et al. , Nature Rev. Clin. Oncol. , AOP