Biopsie liquide pour la prise en charge et le suivi des cancers liés à HPV

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Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. VII - n° 1 - janvier-février-mars 2018 15

d o s s i e r t h é m a t i q u e

ADN circulant

Biopsie liquide pour la prise en charge et le suivi des cancers liés à HPV

Interest of detecting human papillomavirus (HPV) in liquid biopsy for treatment and monitoring treatment efficacy in HPV-related cancers

Emmanuelle Jeannot¹, Céline Callens¹, Guillaume Bataillon¹, Pascale Mariani², Roman Rouzier², François-Clément Bidard³, Luc Cabel³

1 Département de médecine diagnostique et théranostique, Institut Curie, Paris.

2 Département d’onco logie chirurgicale, Institut Curie, Paris et Saint-Cloud.

3 Département d’oncologie médicale, InstitutCurie, Paris et Saint-Cloud.

RÉSUMÉ Summary

»La détection plasmatique de l’ADN tumoral circulant (ADNtc) de l’HPV est un biomarqueur de choix dans les cancers HPV+, du fait de son abondance dans les cellules tumorales, de la récurrence élevée de certains génotypes d’HPV (en particulier de l’HPV16) et de son caractère clonal au cours de l’évolution de la maladie. Son utilité clinique doit encore être confirmée par des études supplémentaires, mais les premiers résultats publiés montrent déjà le potentiel de la détection plasmatique de l’ADN HPV comme aide au diagnostic, dans la détermination du pronostic et, surtout, pour le suivi de l’efficacité des traitements locorégionaux ou systémiques ainsi que la détection de la maladie tumorale résiduelle.

Mots-clés : HPV – Suivi – ADN circulant – Cancer – Biomarqueur.

HPV-ctDNA detection in plasma is a promising biomarker in HPV-positive cancers, because of its abundancy in tumor cells, high recurrence of some HPV genotypes (specifically HPV16) and its clonal character during the evolution of the disease.

Additional studies to confirm the validity of its clinical use are still needed; however, the first published results have already shown the potential of the plasma detection of HPV DNA as a diagnostic aid, in prognostic determination and especially for monitoring the efficacy of locoregional or systemic treatments as well as the detection of residual tumor disease.

Keywords: HPV – Monitoring – Circulating DNA – Cancer – Biomarker.

Épidémiologie des cancers associés aux papillomavirus humains (HPV)

Malgré les avancées réalisées dans la prévention et la détection précoce du cancer du col de l’utérus, on estime l’incidence de cette pathologie tumorale à plus de 500 000 nouveaux cas par an dans le monde, avec 275 000 décès associés, ce qui la place au qua- trième rang mondial des causes de décès par cancer chez la femme (1). La qua si-totalité des cancers du col sont liés aux papillomavirus humains (HPV), qui sont également responsables de la survenue d’autres tumeurs de la région anogénitale, d’incidence moins fréquente, comme les cancers du canal anal (90 %), de la vulve (25 %) ou du pénis (50 %) [2]. Enfin, les HPV sont également impliqués dans la survenue de cancers épidermoïdes de l’oropharynx, dont l’incidence est en augmentation ces dernières années [2]. Les génotypes viraux les plus fréquemment retrouvés s’agissant du cancer du col utérin sont HPV16 (61 %), HPV18 (10 %), les autres génotypes représentant entre 1 et 6 % des cas : HPV45 (6 %), HPV31 (4 %), HPV33 (4 %) puis HPV52,

58 et 35 (2 à 3 % chacun) [2]. Dans les autres cancers anogénitaux ou de l’oropharynx, HPV16 est responsable d’environ 90 % des cas.

Prise en charge

des cancers induits par HPV

La détection d’HPV dans une tumeur est un marqueur diagnostique très spécifique. En effet, la présence d’HPV dans un adénocarcinome envahissant le col de l’utérus permettra de différencier une origine cervicale d’une origine endométriale et d’orienter le traitement en conséquence. De même, la détection d’HPV dans une tumeur pulmonaire chez un patient avec antécédent de cancer associé à HPV permettra de poser un diagnostic de métastase pulmonaire. De façon générale, la détection d’HPV joue un rôle primordial pour le diagnostic de métastase ganglionnaire ou viscérale de site primitif inconnu.

Les cancers épidermoïdes de l’oropharynx liés à l’HPV ont un meilleur pronostic que ceux induits par

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ADN circulant

intoxication alcoolotabagique, faisant discuter une désesca lade thérapeutique, en particulier concernant la radiothérapie (3). À l’inverse, les cancers du col de l’utérus associés à un HPV18 présentent un pronostic plus défavo rable que ceux liés au génotype HPV16 (4).

Les cancers du col de l’utérus, du canal anal et des cancers ORL sont traités, selon leur stade clinique, par chirurgie ou radiochimiothérapie, voire par un traitement séquentiel dans les stades localement avancés (radiochimiothérapie puis chirurgie pour certains cancers du col ou du canal anal, chirurgie puis radio- chimiothérapie adjuvante pour certains cancers ORL).

Cependant, une surveillance est nécessaire du fait d’un taux de rechute élevé aux stades localement avancés.

Cette surveillance fait appel à des examens dont la sensi- bilité peut être limitée : examen clinique, image rie (prin- cipalement IRM), d’interprétation parfois difficile dans le contexte postchirurgical ou surtout postradique, ou analyse biologique avec le marqueur tumoral sanguin SCC (Squamous Cell Carcinoma), qui présente une très faible sensibilité pour les rechutes localisées (5, 6). Or, la détection précoce des rechutes est un enjeu majeur dans ces cancers, où le pronostic de la rechute métastatique est sombre et où un traitement local peut être proposé en cas de rechute avérée. De plus, la détection de la maladie tumorale résiduelle (MTR) après un traitement par chirurgie ou radiochimiothérapie permet de guider le traitement, comme dans le cancer du canal anal, ou une amputation abdomino périnéale est indiquée en cas de MTR à distance de la radiochimiothérapie (6).

Biopsie liquide

En oncologie, la présence dans le sang de fragments d’ADN libre provenant des cellules tumorales et l’évo- lution des techniques ont permis de développer le concept de biopsie liquide, actuellement utilisé en pratique clinique pour la recherche de mutations du gène EGFR dans le cancer du poumon depuis une autorisation de mise sur le marché (AMM) émise en 2016. La détection d’ADN tumoral libre (ADNtc) repose en général sur l’utilisation d’une mutation somatique comme marqueur, conduisant ainsi au développement de plusieurs applications comme l’identification de cibles thérapeutiques ou l’évaluation de la réponse à un traitement (7).

Toutefois, le choix du marqueur pour la recherche d’ADNtc est important. Il doit être clonal pour être le plus représentatif de la tumeur et stable dans le temps.

L’utilisation d’une mutation somatique pour le suivi de la réponse aux traitements a montré ses limites. En effet,

selon le type tumoral, peu de mutations récurrentes peuvent être retrouvées. En ce qui concerne les cancers induits par HPV, la mutation du gène PIK3CA, la plus fréquente des mutations d’oncogènes, n’est retrou- vée que dans environ 25 % des cas (8). Pour détecter une mutation qui pourra être suivie dans le sang, des techniques de séquençage haut débit (NGS) doivent être alors utilisées, pour un coût potentiellement élevé selon le nombre de gènes étudiés. De plus, la mutation suivie peut aussi devenir indétectable sous pression thérapeutique par sélection clonale (9). Enfin, il y a en moyenne 1 copie d’ADN mutée par cellule tumorale, ce qui peut limiter la sensibilité par rapport à un marqueur présentant plusieurs copies par cellule tumorale.

Avantages du modèle HPV-ADNtc comparé à l’ADNtc “classique”

Si la présence d’HPV circulant dans le sang (HPV-ADNtc) chez des patients atteints d’une tumeur HPV⁺ est décrite dans la littérature depuis bientôt 2 décennies (10-12), les études sur l’utilisation d’HPV comme marqueur d’ADN tc se sont développées plus récemment (13-15). En effet, le génome viral est généralement présent dans toutes les cellules tumorales, le plus souvent intégré au génome tumoral et/ou sous forme épisomale (16). Il constitue un marqueur abondant, car les cellules tumorales contiennent généralement plusieurs copies du virus (parfois plus de 100 copies par cellule).

Par ailleurs, la biologie des tumeurs induites par HPV en fait également un marqueur clonal et stable dans le temps : présent dès l’émergence d’une masse tumorale, utilisé comme marqueur diagnostique, le même géno- type HPV sera également détecté dans un contexte de récidive ou de métastase (17). De plus, du fait de son rôle diagnostique et pronostique, l’identification de la présence d’HPV et de son génotype intervient dès le début de la prise en charge des patients. Le génotype HPV16 étant responsable de la majorité des tumeurs ORL associées à HPV, de la majorité des cancers du canal anal et de plus de la moitié des cancers du col de l’uté- rus, les séquences d’HPV16 représentent un marqueur unique pour le suivi d’une grande partie des patients.

Enfin, le potentiel infectieux des HPV étant limité aux cellules épithéliales, les séquences virales peuvent être considérées comme un marqueur aussi spécifique qu’une mutation somatique. Les études montrent qu’HPV n’est détecté dans le sang que chez les patients ayant développé une tumeur induite par HPV, et les échantillons sanguins d’individus exempts de tumeur induite par HPV sont négatifs (15, 18).

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Biopsie liquide pour la prise en charge et le suivi des cancers liés à HPV

Figure. Exemple d’évolution de l’HPV circulant (ADNtc-HPV) chez une patiente traitée par anticorps anti-PD1 pour un cancer du canal anal métastatique, en réponse tumorale prolongée (21).

5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0

0 – 20 – 40 – 60 – 80 – 100 0 10 20 30

Copies/ml plasma

Semaines ADNtc-HPV

Taille tumorale Diminution de la taille tumorale (%)

ADNtc-HPV à 2 semaines

ADNtc-HPV à 26 semaines

12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0

0 1000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000

Détection de l’HPV-ADNtc

Grâce à l’évolution des techniques permettant une meilleure détection, les études autour de l’HPV- ADNtc se sont développées au cours de ces dernières années.

Les premiers résultats d’analyses utilisant la PCR quan- titative (QPCR) en temps réel ou bien la PCR digitale ont montré que l’HPV-ADNtc était détectable, dès le diagnostic, dans le sérum ou le plasma de patients ayant développé une tumeur associée à HPV, quelle que soit la localisation tumorale, avec d’excellentes sensibilité et spécificité (13-15, 19). Il est également possible de rechercher l’HPV-ADNtc par NGS (16, 20).

Si cette dernière technique permet d’identifier éga- lement les sites d’intégration d’HPV, elle reste plus coûteuse et moins rapide que la QPCR ou la PCR

digitale, lesquelles génèrent des résultats interpré- tables en une journée. De plus, la PCR digitale en gouttelettes (droplet digital PCR [ddPCR]) permet de quantifier de manière absolue l’ADNtc, sans utiliser de gamme étalon, avec une sensibilité supérieure à celle de la QPCR (0,1 %). Enfin, s’il est possible d’utiliser le site d’intégration comme marqueur de l’ADNtc, ce sont généralement les séquences des gènes E6 ou E7 d’HPV qui sont de préférence recherchées. En effet, le site d’intégration d’HPV étant différent pour chaque tumeur, sa recherche nécessite un schéma propre à chaque patient, alors que l’utilisation des séquences E6 ou E7 comme marqueur permet de cibler toutes les tumeurs d’un même génotype d’HPV. Le tableau liste la majorité des études effectuées sur la détection d’HPV-ADNtc au diagnostic.

Tableau. Taux de détection d’HPV.

Étude Cancer Technique d’analyse Marqueur Taux de détection (%)

Campitelli et al., 2012 (13) Col QPCR Site d’intégration

Gène E7 11/16 (69)

13/16 (81)

Dahlstrom et al., 2015 (14) ORL QPCR Gène E6 et/ou E7 69/114 (61)

Mazurek et al. (19) ORL QPCR Gènes E6/E7 28/28 (100)

Holmes et al., 2016 (16) Col NGS Génome HPV16 5/5 (100)

Jeannot et al., 2016 (15) Col Canal anal

ORL

QPCR Gène E7 26/47 (60)

12/15 (80) 8/8 (100) Jeannot et al., 2016 (15) Col

Canal anal ORL

ddPCR Gène E7 39/47 (83)

14/15 (93) 8/8 (100)

Lee et al., 2017 (20) ORL NGS Génome HPV16 27/28 (96)

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ADN circulant

Applications liées à HPV

Concernant l’intérêt du suivi par dosage de l’HPV-ADNtc, il a été récemment rapporté que, dans une étude pro- spective de 37 patients traités pour un cancer épider- moïde ORL HPV⁺ par radiochimiothérapie, l’HPV-ADNtc n’était plus détectable dans le plasma après traitement chez les patients avec une réponse clinique complète, alors qu’il était toujours détectable chez un patient ayant présenté une rechute hépatique (20). De façon intéressante, 6 patients dont l’HPV-ADNtc était devenu indétectable après radiochimiothérapie ont subi une dissection ganglionnaire associée à des biopsies ORL devant la présence d’une suspicion de rechute ou de MTR locorégionale à la TEP-TDM. Tous les prélèvements histologiques se sont révélés négatifs, suggérant une spécificité de l’HPV-ADNtc plus élevée que celle de la TEP-TDM. Des cas cliniques ont également montré que la variation du taux d’HPV-ADNtc était corrélée à la réponse aux traitements, après chirurgie (17) dans le cancer du col, et après chirurgie ou immunothérapie dans les cancers du col (18) et du canal anal (21). Pour cette dernière étude, le dosage par ddPCR de l’HPV- ADNtc avait montré une chute du taux d’ADNtc dès les premières semaines du traitement, puis son maintien à un faible niveau, en corrélation avec une réduction de la masse tumorale (21). Ces résultats sont repris par la figure, qui montre également les différences de profil

de ddPCR obtenus à la deuxième et à la vingt-sixième semaine de traitement.

Perspectives

Les perspectives suggérées par ces observations sont nombreuses. L’utilisation des séquences d’ADN d’HPV comme marqueur de l’ADNtc permettrait d’assurer une surveillance étroite et non invasive chez un grand nombre de patients. La détection d’HPV-ADNtc apparaît comme un outil prometteur pour le décèlement précoce d’une récidive ou de métastases, en particulier dans un contexte post-thérapeutique, où l’interprétation de l’imagerie est parfois complexe. De plus, un traitement complémentaire pourrait être proposé en cas de MTR, ou, au contraire, serait exclu en l’absence de MTR. Par exemple, une désescalade thérapeutique (radiochimio- thérapie adjuvante) pourrait être proposée en l’absence d’HPV-ADNtc en postopératoire dans les cancers ORL localement avancés et opérés. De plus, la surveillance du taux HPV-ADNtc pourrait permettre d’évaluer préco- cement l’efficacité des traitements systémiques en cas de maladie métastatique, et ainsi d’éviter d’exposer de façon prolongée un patient à un traitement inefficace.

Enfin, du fait de la fréquence des tumeurs associées à HPV16, le génotypage de l’HPV peut être réalisé sans nécessité d’une extraction d’ADN du tissu tumoral. ■

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R é f é r e n c e s

Emmanuelle Jeannot déclare ne pas avoir de liens d’intérêts.

Les autres auteurs n’ont pas précisé leurs éventuels liens d’intérêts.