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Dépôt Institutionnel de l’Université libre de Bruxelles / Université libre de Bruxelles Institutional Repository

Thèse de doctorat/ PhD Thesis Citation APA:

Lefranc, F. (2005). Caractérisation de divers effets biologiques provoqués par la gastrine au niveau de gliomes et de gliosarcomes expérimentaux (Unpublished doctoral dissertation). Université libre de Bruxelles, Faculté de Médecine – Médecine, Bruxelles.

Disponible à / Available at permalink : https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/211044/4/e6116740-fa0d-4a0e-8dfa-86081c85174b.txt

(English version below)

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UNIVERSITE LIBRE DE BRUXELLES FACULTE DE MEDECINE

CARACTERISATION DE DIVERS EFFETS BIOLOGIQUES PROVOQUES PAR LA GASTRINE AU NIVEAU DE GLIOMES

ET DE GLIOSARCOMES EXPERIMENTA UX,

Volume I

Thèse de Doctorat présentée en vue de l’obtention du grade académique de Docteur en Sciences Médicales.

Florence Lefranc

Année Académique 2004-2005

(3)

UNIVERSITE LIBRE DE BRUXELLES FACULTE DE MEDECINE

CARA CTERISA TION DE DIVERS EFFETS BIOLOGIQUES PROVOQUES PAR LA GASTRINE AU NIVEAU DE GLIOMES

ET DE GLIOSARCOMES EXPERIMENTA UX.

Volume I

Thèse de Doctorat présentée en vue de l’obtention du grade académique de Docteur en Sciences Médicales.

Florence Lefranc

Année Académique 2004-2005

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Nuages,

Je suis allée chercher mon tricot de laine et le chevreau m ’a suivie

le gris

il ne se méfie pas comme le grand il est encore trop petit

Elle était toute petite aussi

mais quelque chose en elle parlait déjà vieux comme le monde

Déjà

elle savait des choses atroces par exemple

qu ’il faut se méfier

Et elle regardait le chevreau et le chevreau la regardait et elle avait envie de pleurer

Il est comme moi dit-elle

un peu triste et un peu gai

Et puis elle eut un grand sourire

et la pluie se mit à tomber.

(5)

REMERCIEMENTS.

Au terme de ce travail, je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance au Professeur Jacques Brotchi. Il a assuré ma formation de neurochirurgien en me faisant bénéficier de son art et de ses cormaissances. Parallèlement, il m’a permis et m’a ensuite encouragée à la recherche fondamentale tout en veillant à maintenir un équilibre entre la chirurgie et la recherche. Je le remercie chaleureusement pour son soutien, ses conseils, ses encouragements et son dynamisme infatigable qui ont contribué à la réalisation de ce travail.

Je remercie le Professeur Marc van Damme qui m’a ouvert les portes de son Laboratoire.

Je remercie le Professeur Isabelle Salmon qui m’a d’emblée impressionnée par la précision de ses diagnostics histologiques. Elle m’a prodigué des conseils judicieux et a permis la réalisation de certaines expériences.

Je remercie Christine Decaestecker qui est parvenue à m’initier aux méandres des méthodes d’analyses de dormées et aux statistiques dans la borme humeur. Je remercie Isabelle Camby et Tania Mijatovic dont les cormaissances moléculaires m’ont été bien utiles.

Ce travail est également le fruit de ma rencontre avec Robert mon compagnon. Sa rigueur et sa capacité extraordinaire de travail ont permis de dormer à ce travail des impulsions d’une grande aide.

Je remercie mes parents pour soutenir mes choix.

Ce travail a également eu le soutien financier de la Fondation Erasme.

(6)

RESUME... 1

INTRODUCTION... 2

I. EPIDEMIOLOGIE DES TUMEURS CEREBRALES...2

IL HISTOPATHOLOGIE DES TUMEURS GLIALES... 2

A. GENERALITES...2

B. LES TUMEURS EPENDYMAIRES...2

1. Epidémiologie... 2

2. Classification histopathologique... 2

3. Traitement... 3

C. LES TUMEURS OLIGODENDROGLIALES... 3

1. Epidemiologie... 3

2. Classification histopathologique... 3

3. Traitement... 4

D. LES TUMEURS ASTROCYTAIRES...4

1. Epidemiologie...4

2. Classification histopathologique...5

E. AUTRES TYPES DE TUMEURS GLIALES... 5

III. TRAITEMENT DES TUMEURS ASTROCYTAIRES... 6

A. L’APPROCHE CHIRURGICALE... 7

B. LES APPROCHES RADIOTHERAPIQUES... 8

C. LES APPROCHES CHIMIOTHERAPIQUES... 8

D. PRONOSTIC... 9

E. LES NOUVELLES APPROCHES THERAPEUTIQUES... 10

1. La thérapie génique...10

2. L’immunothérapie... 11

3. La vaccinothérapie... 11

4. Les thérapies « anti-facteurs de croissance »... 12

5. Les thérapies anti-angiogéniques... 12

F. POURQUOI AVONS-NOUS CHOISI D’ETUDIER LE ROLE DE LA GASTRINE AU NP/EAU DE LA BIOLOGIE DES GLIOMES ?... 13

IV. LA GASTRINE ET LES PEPTIDES APPARENTES...13

A. LES DIFFERENTS TYPES DE GASTRINE ET DE CHOLECYSTOKININE.14 B. LA GASTRINE ET LES CANCERS...14

C. LA GASTRINE ET LE CERVEAU... 15

1. La gastrine et le cerveau normal...15

2. La gastrine et les tumeurs gliales... 15

D. LES DIFFERENTS TYPES DE RECEPTEURS CCK, LEURS LOCALISATIONS PREFERENTIELLES ET LEURS FONCTIONS PRINCIPALES... 16

1. Généralités...16

2. Le récepteur CCK-A...18

(7)

3. Le récepteur CCK-B... 19

4. La protéine de 78kDa liant la gastrine (récepteur CCK-C)...21

E. LES DIFFERENTS TYPES DE RECEPTEURS DE LA GASTRINE AU SEIN DES ASTROCYTES TUMORAUX... 22

V. NOTIONS DE CINETIQUE ET DE MIGRATION CELLULAIRE...22

A. COMMENT S’ARTICULENT LA PROLIFERATION ET LA MIGRATION CELLULAIRE AU SEIN D’UNE TUMEUR ?... 22

B. LA CROISSANCE D’UN TISSU...23

1. Généralités... 23

2. L’apoptose... 23

3. Le cycle cellulaire... 23

4. Description des mutations perturbant la cinétique cellulaire au sein des tumeurs astrocytaires...25

C. LA MIGRATION CELLULAIRE...26

1. Généralités... 26

2. L’invasion... 26

3. La motilité cellulaire...27

VL NOTIONS D’ANGIOGENESE...35

A. GENERALITES...35

B. ANGIOGENESE TUMORALE EN GENERAL... 35

C. ANGIOGENESE AU SEIN DES TUMEURS ASTROCYTAIRES... 37

D. ANGIOGENESE ET NEUROPEPTIDES... 38

VIL QUELS SONT LES MODELES EXPERIMENTAUX DE TUMEURS GLIALES DISPONIBLES POUR L’EXPERIMENTATION ?... 38

A. GENERALITES...38

B. LES MODELES MURINS...39

1. Le modèle du gliome C 6 ...39

2. Le modèle du gliosarcome 9L... 40

C. LES MODELES HUMAINS (xénogreffes chez l’animal athymique)...40

MATERIEL ET METHODES... 42

I. MODELES EXPERIMENTAUX... 42

A. IN VITRO... 42

1. Les cellules gliales cancéreuses... 42

2. Les cellules endothéliales HUVEC... 42

3. La gastrine, la cholécystokinine, les antagonistes des récepteurs à gastrine, les inhibiteurs du phosphatidylinositol-3 kinase et des protéines kinases de type C...43

B. IN VIVO... 44

1. Mise au point d’une technique de résection neurochirurgicale de gliomes implantés de manière stéréotactique chez le rat. Apport de la résonnance magnétique nucléaire...44

2. Mise en place de micropompes pour délivrer divers produits dans le

foyer de résection... 45

(8)

III. TENTATIVES DE MISE EN EVIDENCE DES RECEPTEURS DE TYPE

CCK-A, CCK-B ET CCK-C... 46

A. AU NIVEAU DE L’ARN...46

1. Dans les cellules gliales tumorales, les cellules endothéliales HUVEC et les tumeurs humaines obtenues lors de résections chirurgicales... 46

2. Dans des cellules endothéliales humaines obtenues par microdissection au laser de vaisseaux provenant d’un glioblastome humain... 49

B. AU NIVEAU DES PROTEINES... 50

1. par la technique du Western blotting...51

2 . par la technique d’immunoprécipitation... 51

3. par immunohistochimie...52

IV. MISE EN EVIDENCE DE DIVERS TYPES DE MOLECULES INTERVENANT DANS LES PROCESSUS DE PROLIFERATION OU DE MIGRATION DES CELLULES GLIALES TUMORALES ET DES CELLULES ENDOTHELIALES...52

A. PAR MICROPUCES D’ADNc POUR LA MISE EN EVIDENCE D’INTERLEUKINES ET DE LEURS RECEPTEURS DANS LES CELLULES ENDOTHELIALES... 52

1. Description de la technique... 52

2. Vérification par RT-PCR...53

3. Utilisation d’un test ELISA pour vérifier si certaines interleukines sont sécrétées par les cellules endothéliales... 53

B. PAR IMMUNOFLUORESCENCE... 54

1. Pour la visualisation de l’organisation du cytosquelette d’actine dans divers types cellulaires...54

2. Pour la détermination du taux d’expression membranaire des sélectines par les cellules endothéliales...55

C. PAR WESTERN BLOTTING...55

D. UTILISATION D’OLIGONUCLEOTIDES ANTISENS... 57

V. DESCRIPTION DE DIVERS TYPES DE TESTS LIES A LA BIOLOGIE CELLULAIRE POUR CARACTERISER LES TAUX DE PROLIFERATION ET DE MIGRATION DES CELLULES GLIALES TUMORALES ET DES CELLULES ENDOTHELIALES...57

A. CARACTERISATION DU TAUX DE PROLIFERATION... 57

1. Le taux de croissance global (test colorimétrique MTT)... 57

2. La répartition des cellules dans les phases du cycle cellulaire (cytométrie)... 58

B. CARACTERISATION DU TAUX DE MIGRATION...58

1. Le taux d ’ invasion...58

a. Les chambres de Boyden... 58

b. Le test de la couche épaisse de collagène... 59

2. Le taux de motilité...59

a. Aléatoire (vidéomicroscopie)... 59

b. Chimiotactisme (chambres de Durm)... 61

VI. ANALYSES STATISTIQUES... 61

(9)

RESULTATS 64

I. CARACTERISATION DU TYPE DE RECEPTEURS DE LA GASTRINE ET DE LA CHOLECYSTOKININE PRESENTS DANS DES TUMEURS

HUMAINES ISSUES DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL ET PERIPHERIQUE, DANS DES GLIOMES ET DES GLIOSARCOMES

EXPERIMENTAUX AINSI QUE DANS DES CELLULES ENDOTHELIALES....64 A. MISE EN EVIDENCE DE LA PRESENCE DES ARN POUR LES

RECETEURS CCK-A, CCK-B ET CCK-C DANS 29 TUMEURS ISSUES DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL ET

PERIPHERIQUE... 65 B. ANALYSE DE LA SPECIFICITE DE DIVERSES PAIRES D’AMORCES

POUR LA MISE EN EVIDENCE DES ARN POUR LES RECEPTEURS

CCK-A, CCK-B ET CCK-C DANS 5 GLIOBLASTOMES HUMAINS... 66 C. MISE EN EVIDENCE DE LA PRESENCE DES ARN POUR LES

RECEPTEURS CCK-A, CCK-B ET CCK-C DANS DIVERS MODELES EXPERIMENTAUX DE GLIOMES, DE GLIOSARCOMES ET DE

CELLULES ENDOTHELIALES... 68 1. Les modèles tumoraux C 6 , 9L et U373... 68 2. Les cellules endothéliales... 68 IL CARACTERISATION DE L’EFFET DE LA GASTRINE SUR LE TAUX DE CROISSANCE ET LES PARAMETRES DE CINETIQUE CELLULAIRE AU SEIN DE DIVERS MODELES EXPERIMENTAUX DE GLIOMES ET DE

GLIOSARCOMES... 69 A. INFLUENCE DE LA GASTRINE AU NIVEAU DU TAUX DE CROISSANCE

GLOBAL DES MODELES U373, C 6 ET 9L... 69 B. INFLUENCE DE LA GASTRINE AU NIVEAU DES PARAMETRES DE

CINETIQUE CELLULAIRE DES MODELES U373 ET C 6 ... 70 C. INFLUENCE DE LA GASTRINE AU NIVEAU DU TAUX D’EXPRESSION

DE DIVERSES CYCLINES ET DE PROTEINES QUI LEURS SONT

ASSOCIEES... 70 III. CARACTERISATION DE L’EFFET DE LA GASTRINE SUR LE TAUX DE MIGRATION (MOTILITE ET INVASION) DE DIVERS MODELES

EXPERIMENTAUX DE GLIOMES ET DE GLIOSARCOMES...71 A. INFLUENCE IN VITRO DE LA GASTRINE SUR LE TAUX DE MIGRATION

(INVASION) DES CELLULES GLIALES TUMORALES U373... 72 B. INFLUENCE IN VITRO DE LA GASTRINE SUR LE TAUX DE MOTILITE

DES CELLULES GLIALES TUMORALES C 6 ET U373... 73 IV. CARACTERISATION DES EFFETS PRO-ANGIOGENIQUES DE LA

GASTRINE...76 A. INFLUENCE PRO-ANGIOGENIQUE DE LA GASTRINE OBSERVEE IN

VIVO... 76 B. INFLUENCE PRO-ANGIOGENIQUE DE LA GASTRINE OBSERVEE IN

VITRO SUR LE MODELE DES CELLULES HUVEC...78 C. INFLUENCE DE LA GASTRINE SUR LE TAUX DE SECRETION DES

INTERLEUKINES IL-lp ET IL -8 PAR LES CELLULES HUVEC... 80

(10)

E. INFLUENCE DE LA GASTRINE SUR L’ORGANISATION DU

CYTOSQUELETTE ACTINIQUE AU SEIN DES CELLULES HUVEC...82 F. INFLUENCE DE LA GASTRINE ET DES INTERLEUKINES IL-1 p ET

IL -8 SUR LES TAUX D’EXPRESSION MEMBRANAIRE DES SELECTINES DE TYPE E ET DE TYPE P

SUR LES CELLULES HUVEC... 82 G. INFLUENCE DES SELECTINES DE TYPE E ET DE TYPE P SUR LES

PROCESSUS DE NEO-ANGIOGENESE DES CELLULES HUVEC

CULTIVEES SUR MATRIGEL... 83 V. CARACTERISATION DE L’EFFET DE LA GASTRINE SUR LE

TAUX DE SURVIE DE RATS OU DE SOURIS PORTEURS DE GREFFES ORTHOTOPIQUES DES GLIOMES C6 OU U373

OU DU GLIOSARCOME 9L...85

DISCUSSION... 87

L IDENTIFICATIONS DES PRINCIPALES CIBLES BIOLOGIQUES

MODULEES PAR LA GASTRINE AU SEIN DES GLIOMES...87 A. QUEL EST LE TYPE DE RECEPTEURS DE LA GASTRINE PRESENT

DANS LES CELLULES GLIALES TUMORALES ?...87 B. QUELLE EST LA PERTINENCE DES MODELES EXPERIMENTAUX

UTILISES DANS LE PRESENT TRAVAIL ?... 91 C. QUEL EST LE ROLE DE LA GASTRINE AU NIVEAU DE LA

PROLIFERATION DES CELLULES GLIALES TUMORALES ?...92 D. QUEL EST LE ROLE DE LA GASTRINE AU NIVEAU DE LA

MIGRATION DES CELLULES GLIALES TUMORALES ?... 94 II. CARACTERISATION DE L’EFFET PRO-ANGIOGENIQUE DE LA

GASTRINE...97 III. PEUT-ON ENVISAGER UNE APPLICATION THERAPEUTIQUE

POUR LA GASTRINE DANS LE CAS DES GLIOMES ?... 102 IV. QUELS SONT LES ESPOIRS THERAPEUTIQUES DANS LE CAS

DES GLIOMES ?...105

CONCLUSIONS...108

REFERENCES 110

(11)

LISTE DES ABREVIATIONS

ATCC: American Type Culture Collection AS: Average speed

BCA: acide bicinchoninique BCNU; bischloroéUiyl nitrosourée CAK: Cdk-activating kinases CCK: cholécystokinine

CCKR: récepteurs à cholécystokinine Cdk: Cyclin-dependent kinase

CRD: domaine amino-terminal calcium dépendant Ct: condition contrôle

CXCRl et CXCR2: récepteurs à l’interleukine-8 DAG: diacylglycérol

DARC: récepteur antigène Duffy pour les chémokines DTT: Dithiothréitol

EDTA : Ethy lèned iam inetétraacétique EGF: Epidermal growth factor

EGFR: Epidermal growth factor receptor

EORTC: European Organization for Research and Treatment of Cancer ERK: Extracellular signal-related matrix

FAK: kinase d’adhésion focale FDA: facteur dépolymérisant l’actine FGF: Fibroblast growth factor G17: gastrine de 17 acides aminés G7: gastrine de 7 acides aminés GBP: Gastrin bindingprotein

GM-CSF: Granulocyte macrophage-colony stimulating factor GPCR: G protein-coupled receptor

HUVEC: cellules endothéliales humaines de veine ombilicale ICAM: molécules d’adhésion intercellulaires

IGF: Insulin-like growth factor IL: interleukine

1P3: inositol triphosphate

IRM: iconographie par résonnance magnétique nucléaire JNK: c-Jun N terminal-kinase

MAPK/MEK: Mitogen-activatedprotein kinase MEC: matrice extracellulaire

MEM: Minimum essential medium

MHC: complexe majeur d’histocompatibilité MLCK: kinase de la chaîne légère de la myosine MMP: métalloprotéases matricielles

MRDO: Maximal relative distance from the point of origin mTOR: mammalian target of rapamycin

MTT: test colorimétrique basé sur la réduction des sels de tétrazolium par les cellules vivantes OMS: Organisation Mondiale de la Santé

PAI: Plasminogen activator inhibitors PCV: Procarbazine, lomustine, vincristine PDGF : Platelet-derived growth factor PI3K: phosphatidylinositol-3 kinase PIP2: phosphatidylinositol biphosphate PKA: protéines kinases de type A PKC: protéines kinases de type C PLC: phospholipase de type C

RT-PCR: Reverse transcriptase-polymerase chain reaction SCR: Short consensus repeats

SRE: Sérum response element TGF: Transforming growth factor TNF: Tumor necrosis factor

tPA: activateur du plasminogène de type tissulaire

(12)

VEGF: Vascular endothélial growth factor

WASP: protéine du syndrome de Wiskott-Aldrich

(13)

1

RESUME

Les gliomes malins sont caractérisés par une prolifération importante, une migration diffuse des astrocytes tumoraux dans le parenchyme cérébral et un taux important de néo­

angiogenèse. La gastrine appartient à la famille des peptides apparentés à la cholécystokinine et cette dernière est présente en abondance dans le cerveau. De plus la gastrine est capable de modifier le comportement biologique d’un certain nombre de tumeurs. Le groupe de recherche au sein duquel j’ai réalisé mon travail de thèse fut le premier à suggérer le rôle potentiel de la gastrine au niveau des taux de prolifération et de migration des astrocytes tumoraux. Nous avons précisé dans le présent travail divers effets biologiques provoqués par la gastrine au niveau de gliomes et de gliosarcome expérimentaux.

Nous avons au préalable tenté de caractériser par une technique de RT-PCR l’expression d’ARN pour divers récepteurs à la gastrine au sein de tumeurs du système nerveux central et périphérique (comprenant des gliomes, des méningiomes et des schwannomes), au sein de gliomes et d’un gliosarcome expérimentaux, et au sein de cellules endothéliales humaines de veines ombilicales HUVEC et de manchons vasculaires obtenus par microdissection au laser d’un glioblastome humain. Nous avons également développé un modèle de neurochirurgie expérimentale chez le rat consistant en la résection microchirurgicale de la tumeur cérébrale après un bilan iconographique par IRM. Nous avons ainsi montré que l’administration de gastrine dans le foyer opératoire après résection tumorale augmente significativement la période de survie de rats immunodéficients porteurs du modèle de gliome humain U373 et de rats conventionnels porteurs du modèle C 6 de rat. In vitro, nous avons montré grâce au test colorimétrique MTT que la gastrine induit une diminution significative du taux global de croissance de ces deux modèles avec une accumulation des astrocytes tumoraux dans la phase G1 de leur cycle cellulaire. Par la technique de Western blotting nous avons également montré que la gastrine induit une diminution significative des taux protéiques du complexe cycline D3-Cdk4 dans les deux modèles expérimentaux. Nous avons montré que la gastrine est capable de réduire significativement l’invasion des modèles C 6 de rat, U373 humain et de gliosarcome 9L de rat au travers d’une matrice de collagène et de réduire l’invasion des cellules U373 en chambre de Boyden. La gastrine modifie également significativement la motilité des cellules C 6 et U373 et l’organisation de leur cytosquelette d’actine.

Nous avons découvert que la gastrine administrée en intracérébral dans le foyer tumoral U373 augmente significativement le taux d’angiogenèse au sein de la tumeur. Nous avons alors investigué l’effet de la gastrine et des antagonistes des récepteurs à cholécystokinine sur le taux d’angiogenèse in vitro en utilisant le modèle des cellules HUVEC cultivées sur Matrigel.

L’effet pro-angiogénique in vitro et in vivo de la gastrine est significativement contrecarré par le produit L365,260, un antagoniste relativement spécifique du récepteur CCK-B de la gastrine. La gastrine est chémoattractante sur les cellules HUVEC et augmente significativement leur sécrétion d’IL- 8 . Toutefois l’effet pro-angiogénique de la gastrine serait en partie dépendant de la modification du taux d’expression des sélectines par les cellules HUVEC, et non de la sécrétion d’IL- 8 . Nous avons réalisé une revue de la littérature pour tenter de comprendre pourquoi les astrocytes tumoraux migrants sont résistants à la chimiothérapie conventionnelle. A la fin du chapitre Discussion, dans le sous-chapitre intitulé

« Quels sont les espoirs thérapeutiques dans le cas des gliomes dits diffus? », nous tentons

d’analyser les implications thérapeutiques potentielles qu’il serait possible de tirer du présent

travail.

(14)

INTRODUCTION

(15)

4%

51%

25%

FIGURE l-l Percentages of primary brain tumors by histologie type, CBTRUS, 1990-1994. (From Central Brain Tumor Registry of the United States.')

□ Glioma and other neuroepithelial

□ Cranial and spinal nerves

H

Méningés

■ Lymphoma

□ Sellar région

□ Other

Figure 1; Pourcentage des tumeurs cérébrales primitives par types histologiques principaux (à partir du registre national des tumeurs cérébrales des Etats-Unis) (d’après Wrensch et coll., 2000 ).

Figure 2: La caractéristique histologique principale des épendymomes consiste en l’observation

fréquente de pseudorosettes périvasculaires (flèche). Un arrangement circulaire des cellules

tumorales envoient des prolongements vers la paroi vasculaire et crée ainsi un espace

périvasculaire sans noyau contrastant avec la tumeur richement cellularisée (d’après Louis et

Stemmer-Rachamimov, 2000).

(16)

I. EPIDEMIOLOGIE DES TUMEURS CEREBRALES.

Les tumeurs cérébrales représentent environ 10% des tumeurs solides de l’adulte, et 30% de celles de l’enfant (Kleihues et Cavenee, 2000). Bien que les tumeurs cérébrales primaires restent relativement rares par rapport aux autres cancers, elles constituent une source importante de mortalité et morbidité. La Figure 1 montre le pourcentage des tumeurs cérébrales primitives par types histologiques principaux.

IL HISTOPATHOLOGIE DES TUMEURS GLIALES.

A. GENERALITES.

Au sein des tumeurs cérébrales primitives, les tumeurs gliales sont les plus fréquemment rencontrées (50% de toutes les tumeurs intracrâniennes de l’adulte). Les tumeurs gliales peuvent être subdivisées en tumeurs présentant une différenciation histologique astrocytaire (60-70% des gliomes), oligodendrogliale (5-30%) ou épendymaire (moins de 10%) (Kleihues et Cavenee, 2000).

B. LES TUMEURS EPENDYMAIRES.

1. Epidémiologie.

Les tumeurs épendymaires intracrâniennes dérivent des cellules épendymaires bordant le système ventriculaire. Ces tumeurs à croissance lente se rencontrent de façon prédominante chez l'enfant et l'adolescent au niveau du quatrième ventricule. Vu la fréquente localisation intraventriculaire, les symptômes cliniques sont généralement ceux de l’hydrocéphalie.

Macroscopiquement, ces tumeurs sont généralement bien circonscrites mais le plus souvent, une portion accède à l'espace ventriculaire, créant une extension sous-arachnoïdienne. Elles peuvent parfois envahir le parenchyme cérébral adjacent ou disséminer dans le système nerveux via la voie du liquide céphalo-rachidien (Kleihues et Cavenee, 2000).

2. Classification histopathologique.

L’Organisation Mondiale de la Santé (O.M.S.) reconnaît 3 grades de malignité parmi les tumeurs épendymaires. Le type le plus fréquent est l’épendymome de grade II (Figure 2).

L’épendymome anaplasique est défini par l’O.M.S. comme une tumeur de grade III. Son

évolution clinique est plus péjorative que celle de l’épendymome de grade IL II existe un

grade 1 de malignité selon l’O.M.S. : les épendymomes myxopapillaires du filum terminale de

(17)

Figure 3: A; L’oligodendrogliome de grade II est caractérisé sur le plan histologique par un nombre modéré de cellules à noyau rond avec im halo périnucléaire (flèche) formant l’apparence d’« œufs sur le plat » avec des calcifications fréquentes (d’après Louis et Stemmer- Rachamimov, 2000).

B: L’oligodendrogliome anaplasique est caractérisé par des atypies nucléaires, de la

prolifération microvasculaire et de la nécrose entourée de cellules tvunorales formant un

pseudopalissadisme (d’après Kleihues et Cavenne, 2000).

(18)

la région lombo-sacrée et les subépendymomes de la paroi ventriculaire. Ce sont des formes rares de tumeurs épendymaires (Kleihues et Cavenee, 2000).

Le degré de malignité est aussi fonction de la localisation de la tumeur et de l'âge du patient.

Les tumeurs supratentorielles présentent un taux de prolifération supérieur à celui des tumeurs infratentorielles (Kleihues et Cavenee, 2000). Les tumeurs anaplasiques sont plus fréquentes dans la fosse postérieure chez l'enfant et au niveau des hémisphères cérébraux chez l'adulte (Kleihues et Cavenee, 2000).

3. Traitement.

La chirurgie est le traitement le plus efficace. Elle a trois buts : l’établissement du diagnostic histologique, la résection la plus complète possible de la tumeur et la restauration de la circulation normale du liquide céphalo-rachidien. Ces tumeurs sont associées à un mauvais pronostic. Les patients présentant une tumeur anaplasique requièrent un traitement adjuvant avec radiothérapie, chimiothérapie ou les deux. La chirurgie combinée à la radiothérapie postopératoire offre un taux de survie à 5 ans de 40 à 87% selon les séries cliniques (Kleihues et Cavenee, 2000). Chez les enfants de moins de cinq ans, un schéma de chimiothérapie suivie d’une radiothérapie lors de la récidive tumorale est préconisé (van Veelen-Vincent et coll., 2002).

C. LES TUMEURS OLIGODENDROGLIALES.

1. Epidémiologie.

Les oligodendrogliomes présentent un pic d'incidence dans les quatrième et cinquième décades. Ce sont des tumeurs à croissance lente qui se logent principalement dans les hémisphères cérébraux, en particulier dans les régions frontale et temporale. La symptomatologie est souvent limitée à des crises d’épilepsie et des céphalées (Shaw et coll.,

1992).

2. Classification histopathologique.

Macroscopiquement, les oligodendrogliomes sont souvent solides et relativement bien délimités. Les tumeurs les plus volumineuses peuvent présenter de la nécrose et des kystes.

Les calcifications sont fréquentes (Kleihues et Cavenee, 2000).

La classification de l’O.M.S. décrit deux grades parmi les tumeurs oligodendrogliales : les

oligodendrogliomes de grade 11 (de faible degré de malignité) (Figure 3A) et les

oligodendrogliomes de grade III ou anaplasiques (Figure 3B). Les oligodendrogliomes

(19)

4

anaplasiques constituent une minorité des tumeurs oligodendrogliales. De façon analogue aux tumeurs astrocytaires de haut grade dont nous parlerons ci-dessous, les oligodendrogliomes anaplasiques apparaissent soit à partir de l'évolution d'oligodendrogliomes bien différenciés, soit de novo (Kleihues et Cavenee, 2000).

3. Traitement.

Comme pour les autres tumeurs gliales, la résection chirurgicale la plus complète possible est préconisée, avec l’aide éventuelle des techniques modernes de neuronavigation ou d’électrophysiologie peropératoire (voir ci-après). Toutefois, vu le caractère diffus de ces tumeurs, la résection chirurgicale est rarement complète. La radiothérapie conventionnelle postopératoire pour les oligodendrogliomes de grade II n’est pas indiquée. Actuellement, l’usage de la radiochirurgie stéréotactique, qui consiste en une haute dose unique d’irradiation limitée à un volume de tissu résiduel cible, ofïfe une alternative à la radiothérapie conventionnelle comme décrit ci-après. Plusieurs études montrent que les oligodendrogliomes sont sensibles à la chimiothérapie (Soffietti et coll., 1998 ; Branle et coll., 2002) (voir sous- chapitre chimiothérapie de l’Introduction). Des études cliniques de phase II montrent une augmentation significative de la survie moyenne des patients opérés et traités par l’association de procarbazine, de lomustine et de vincristine (Bouffet et coll., 1998). Les patients présentant un oligodendrogliome anaplasique survivent plus longtemps que ceux avec un astrocytome anaplasique ou un gliome anaplasique mixte comme décrit ci-après.

D. LES TUMEURS ASTROCYTAIRES.

1. Epidémiologie.

Les tumeurs astrocytaires proviennent des cellules astrogliales et représentent un type histologique majeur (60-70%) dans le groupe des gliomes de l’adulte et de l’enfant. Elles se présentent de façon prédominante à la convexité du cerveau, le lobe frontal étant la localisation la plus fi-équente, suivi par le lobe temporal. L’expression clinique de ces tumeurs consiste souvent en céphalées, changements de la personnalité, crises d’épilepsie et léthargie (Kleihues et Cavenee, 2000).

Les astrocytomes anaplasiques et les glioblastomes sont les tumeurs primitives du cerveau les

plus fréquentes de l’adulte entre 40 et 70 ans et représentent une cause majeure de morbidité

et mortalité dans la pratique neurochirurgicale (Kleihues et Cavenee, 2000).

(20)

apparence biphasique consistant en zones fibrillaires denses (grosse flèche) alternant avec des régions microkystiques (fine flèche). Les zones fibrillaires sont formées de cellules piloïdes allongées ayant des prolongements cellulaires bipolaires ressemblant à des cheveux (d’après Louis et Stemmer-Rachamimov, 2000).

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Figure 5: Illustrations histologiques d’un astrocytome de grade II de forme gémistocytique (A) et de forme fibrillaire (B), d’un astrocytome anaplasique (C) et d’un glioblastome (D et E). Les cellules sont caractérisées par im cytoplasme éosinophile abondant et des prolongements cellulaires courts au sein de l’astrocytome de forme gémistocytique (A) (d’après Louis et Stemmer-Rachamimov, 2000). L’astrocytome fibrillaire (B) est caractérisé par une cellularité faible et peu d’atypies nucléaires (d’après Kleihues et Cavenne, 2000). L’astrocytome anaplasique (C) montre ime importante cellularité et de nombreuses atypies nucléaires (d’après Louis et Stemmer-Rachamimov, 2000).

La présence de nécrose (D) et de prolifération microvasculaire gloméruloïde (E) justifie le

diagnostic de glioblastome. La nécrose peut former de larges plages amorphes ou être entourée

par des cellules tumorales formant un pseudopalissadisme pathognomonique, comme le montre

la figure (D) (d’après Louis et Stemmer-Rachamimov, 2000).

(21)

5

2. Classification histopathologique.

Il existe deux groupes de tumeurs astrocytaires. Le premier groupe comporte les tumeurs astrocytaires dites compactes en raison de leur faible infiltration dans le parenchyme cérébral et correspond au grade I de malignité selon la classification de l’O.M.S. Ce groupe comprend les astrocytomes pilocytiques (Figure 4), les xanthoastrocytomes pléomorphiques, les astrocytomes desmoplastiques du nourisson et les astrocytomes subépendymaires à cellules géantes. Ces tumeurs se développent préférentiellement chez l’enfant (Kleihues et Cavenee, 2000). Elles sont, vu leur caractère compact, associées à un bon pronostic et elles peuvent en fonction de leur localisation être réséquées chirurgicalement dans leur totalité. A l’inverse, les tumeurs astrocytaires de grade II (astrocytomes, divisés en formes fibrillaire, gémistocytique et protoplasmique) (Figures 5A et 5B), III (astrocytomes anaplasiques) (Figure 5C) et IV (glioblastome) (Figures 5D et 5E) appartiennent toutes au groupe des astrocytomes « diffus » ou infiltrants, c’est-à-dire infiltrant diffusément le parenchyme cérébral. Les résections chirugicales ne sont très souvent que partielles. Les astrocytomes de grade II et les astrocytomes anaplasiques sont associés à un pronostic s’échelonnant sur plusieurs années après le diagnostic initial (Kleihues et Cavenee, 2000). En revanche, les glioblastomes sont associés à vm pronostic très péjoratif, le plus souvent inférieur à im an. Un astrocytome de grade II peut évoluer vers un astrocytome anaplasique et un astrocytome anaplasique vers un glioblastome (Kleihues et Cavenee, 2000). La Figure 6 schématise la progression histopathologique des astrocytomes diffus. Un glioblastome peut donc survenir par évolution d’im astrocytome anaplasique ou d’xm oligodendrogliome anaplasique, ou bien survenir au contraire de novo (Watanabe et eoll., 1996). Cette notion était déjà connue bien avant l’apparition de la génétique moléculaire (Brotchi, 1975). Certaines références de la littérature font état de glioblastomes d’origine oligodendrogliale (Decaestecker et coll., 1998 ; He et coll., 2001). Ces tumeurs seraient de meilleur pronostic que les glioblastomes d’origine astrocytaire, vraisemblablement en raison d’une meilleure réponse à la chimiothérapie (Schmidt et coll., 2002). Elles représentent toutefois moins de 5% de l’ensemble des glioblastomes qui représentent eux-mêmes environ 50% des tumeurs gliales (Kleihues et Cavenee, 2000).

E. AUTRES TYPES DE TUMEURS GLIALES.

Les tumeurs mixtes oligoastrocytaires sont composées d’un mélange de cellules ayant

soit la morphologie des astrocytes tumoraux soit la morphologie d’oligodendrocytes tumoraux

(Hart et coll., 1974 ; Decaestecker et coll., 1997 et 1998). Il est difficile d’évaluer l’incidence

(22)

(WHO Grade II) (WHO Grade III) (WHO Grade IV)

Figure 6 : Schématisation de la progression histopathologique des astrocytomes diffus, c’est-à- dire, de l’astrocytome (grade II, à gauche) au glioblastome (grade IV, à droite). Dans l’astrocytome, les cellules tumorales individuelles sont dispersées dans le parenchyme cérébral.

L’architecture et la densité des vaisseaux sont similaires à celles de la substance blanche du cerveau normal. Les cellules tumorales deviennent plus nombreuses et atypiques sur le plan morphologique, et montrent de nombreuses mitoses au sein de l’astrocytome anaplasique (grade III). Dans le glioblastome, l’hyperplasie endothélo-capillaire qui peut également être présente dans l’astrocytome anaplasique, incluant la prolifération vasculaire pseudo-glomérulaire (flèche blanche), ainsi que la nécrose avec pseudopalissadisme (flèche noire) sont constatées. La prolifération vasculaire gloméruloïde est souvent présente dans les zones entourant la nécrose avec pseudopalissadisme (Brat et Van Meir, 2001).

Figure 7: Images radiologiques (IRM) d’un patient porteur d’un glioblastome du lobe temporal.

(A) : image pré-opératoire. (B) : image après résection macroscopiquement « complète » de la lésion. (C) : 4 mois plus tard, récidive locale. (D); image après résection macroscopiquement

« complète » de la récidive. (E) et (F): 3 mois plus tard, récidive à distance du foyer opératoire.

(23)

6

de ces Uimeurs puisque à l’heure actuelle, selon les différents auteurs, pour être considérée comme mixte, une tumeur doit contenir de 1 à 50% de cellules de l’autre type histologique (Kleihues et Cavenee, 2000).

Les gangliogliomes sont des tumeurs gliales de bas grade histologique formées d’un mélange de cellules astrocytaires tumorales et ganglionnaires atypiques. Le compartiment tumoral astrocytaire est fréquemment fibrillaire et dense (Kleihues et Cavenee, 2000).

Les gliosarcomes sont caractérisés par une alternance de zones tissulaires montrant une différenciation gliale et d’autres une différenciation mésenchymateuse (Kleihues et Cavenee, 2000). Cet aspect histologique biphasique est essentiel au diagnostic. Ils correspondent histologiquement à vm grade IV selon la classification de l’O.M.S. et constituent approximativement 2% des glioblastomes (Kleihues et Cavenee, 2000). Les gliosarcomes présentent des altérations génétiques similaires à celles des glioblastomes, gain de chromosome 7, perte des chromosomes 10 et 17, délétions du bras court du chromosome 9, altérations du chromosome 3 et mutations du gène suppresseur de tumeur TP53 et du gène PTEN (Kleihues et Cavenee, 2000). Toutefois, les gliosarcomes ne présentent pas d’amplification ou de surexpression du récepteur au facteur de croissance épidermal (Reis et coll., 2000). Différentes études supportent l’hypothèse d’une origine monoclonale de cette tumeur où le compartiment sarcomateux représenterait une variation phénotypique des cellules de glioblastome plutôt qu’ime néoplasie additionnelle (Reis et coll., 2000 ; Biemat et coll., 1995). L’âge d’incidence et le pronostic du gliosarcome sont les mêmes que ceux du glioblastome primaire (Kleihues et Cavenee, 2000).

III. TRAITEMENT DES TUMEURS ASTROCYTAIRES.

L’approche thérapeutique variera selon la situation clinique (âge, condition générale et

neurologique du patient), les résultats des examens radiologiques et du diagnostic présumé

(Kleihues et Cavenee, 2000). Diverses stratégies thérapeutiques seront envisagées comme la

résection chirurgicale complète ou partielle ou bien une biopsie, complétée ou non par de la

radiothérapie et/ou de la chimiothérapie (Holland, 2000). Le premier geste vers ime thérapie

consistera avant tout à établir un diagnostic histologique. Dans près de 20% des cas, le

diagnostic histopathologique diffère du diagnostic radiologique présumé. L’âge est un

élément pronostic important (Kleihues et Cavenee, 2000). Cependant, même chez les patients

âgés, la décision thérapeutique doit être basée sur im diagnostic histologique précis. De même

dans le cas d’une récidive ou d’une évolution d’un astrocytome de grade II ou de grade III, un

(24)

dans ce cas une résection que l’on essaie macroscopiquement « complète » de la lésion avec xm

risque minimal de morbidité pour le malade. Les images A et B illustrent la relation interactive

directe entre la position de l’outil chirurgical pointé sur im vaisseau du foyer opératoire (flèche

noire en B) et sa transposition virtuelle sur l’imagerie préopératoire (pointillé bleu montré par la

flèche blanche en A). Les figures C et D montrent les images ERM préopératoires en trois plans

avec la trajectoire chirurgicale optimale déterminée avant l’opération (pointillé jaune).

(25)

7

nouveau diagnostic histologique est requis avant l’administration d’un traitement complémentaire. Le diagnostic histologique peut être obtenu par biopsie ouverte ou stéréotactique ou par exérèse (Berger et Wilson, 1999).

A. L’APPROCHE CHIRURGICALE.

La question qui se pose au neurochirurgien est de décider entre une résection chirurgicale majeure (macroscopiquement « complète »), une résection partielle ou simplement une biopsie. Une résection majeure ne devrait être entreprise que si l’on peut s’attendre à une qualité de vie satisfaisante du malade et une survie suffisamment longue après l’opération. Les glioblastomes et les astrocytomes anaplasiques supratentoriels unilatéraux, n’intéressant pas primitivement le thalamus, les noyaux gris centraux, le corps calleux ou les aires fonctionnelles, méritent d’être réséqués chirurgicalement de façon macroscopiquement « complète ». L’appréciation du caractère « complet » ou non de la résection chirurgicale peut s’évaluer sur un scanner post-opératoire précoce, ou mieux, une imagerie par résonnance magnétique nucléaire (IRM), voire une IRM peropératoire. En effet, la prise de contraste peut être utilisée comme critère objectif d’évaluation du volume tumoral résiduel dans la mesure où l’examen est fait dans les 24 à 48 heures qui suivent la chirurgie (Albert et coll., 1994). Toutefois, le caractère infiltrant de ces tumeurs rend impossible une résection chirurgicale complète, même si macroscopiquement nous la croyons complète (Figure 7).

L’étendue de la résection chirurgicale des gliomes malins en temps que facteur pronostique reste débattue (Albert et coll., 1994; Berger et Wilson, 1999 ; Lacroix et coll, 2001).

Si les troubles neurologiques du malade sont graves et que l’on ne peut pas espérer les améliorer par une chirurgie importante, il convient de se limiter à une biopsie, soit à ciel ouvert, soit stéréotactique, en fonction de la localisation de la lésion. L’approche stéréotactique, très précise et ciblée, sera indiquée dans les régions profondes ou situées dans des zones fonctionnellement éloquentes où l’objectif de la biopsie est le diagnostic (Berger et Wilson, 1999).

La neuronavigation est une technique révolutionnaire permettant une résection guidée par une

imagerie individuelle selon une relation interactive directe entre la position de l’outil

chirurgical au sein du foyer opératoire et sa transposition virtuelle sur l’imagerie

préopératoire. Cette méthode interactive de visualisation du geste chirurgical par rapport aux

images préopératoires bénéficie du développement de consoles de traitement d’images qui

gèrent des données multiples de scarmer, d’IRM et de reconstruction en trois dimensions de

(26)

volumes tumoraux. Grâce à la précision qu’elle apporte, cette technique, dont les bénéfices thérapeutiques sont en cours d’évaluation, devrait permettre d’optimaliser la résection des tumeurs cérébrales tout en diminuant les risques liés aux gestes opératoires (Figure 8 ) (Schiffbauer et coll., 2002).

B. LES APPROCHES RADIOTHERAPIQUES.

En cas d’astrocytome de bas grade, une étude prospective et randomisée de l’European Organization for Research and Treatment of Cancer (EORTC essai 22845) a confirmé qu’une radiothérapie adjuvante durant la période post-opératoire immédiate n’apportait aucun bénéfice au niveau de la survie. Ce traitement adjuvant devrait donc être réservé aux cas présentant une transformation maligne ou considérés à haut-risque selon la présence de divers facteurs prognostiques (Pignatti et coll., 2002). Pour les astrocytomes de grade III et IV (gliomes de haut grade de malignité), le bénéfice de la radiothérapie a été bien démontré (Berger et Wilson, 1999). Le traitement des gliomes de haut grade de malignité comprend une radiothérapie à raison de 60 Gy fractionnés sur 6 semaines (Berger et Wilson, 1999). La radiothérapie stéréotactiquement dirigée évite l'extension de l'irradiation en concentrant de multiples faisceaux vers la cible. De cette façon, la dose administrée à la cible est élevée mais diminue rapidement à distance de cette cible (Kondziolka et coll., 1997).

L'expérience de la radiochirurgie dans les tumeurs gliales reste limitée. A cause de leur caractère infiltrant, il est difficile de délimiter un volume tumoral précis ainsi que d'administrer une dose tumoricide sans inclure le parenchyme cérébral fonctionnel voisin. La radiochirurgie pourrait jouer un rôle dans le traitement des tumeurs gliales récurrentes ou non résécables (Hadjipanayis, 2002 ; Szeifert et coll., 2002), son efficacité dans les tumeurs gliales malignes n'est pas encore clairement établie (Kondziolka et coll., 1997). Nwokedi et coll.

( 2002 ) ont montré, lors d’une analyse rétrospective portant sur des patients atteints d’un glioblastome, une augmentation significative de la période de survie lorsqu’une radiochirurgie stéréotactique par rayons gamma (GK) est associée à la chirurgie et à la radiothérapie conventionnelle.

C. LES APPROCHES CHIMIOTHERAPIQUES.

Les nitrosourées à cause de leur liposolubilité sont les agents de chimiothérapie les plus

efficaces pour le traitement des gliomes. Le bischloroéthyl nitrosourée (BCNU) est l’agent

classique utilisé avec succès contre les gliomes malins depuis le début des années soixantes, et

reste largement employé à ce jour. La combinaison de procarbazine, lomustine et vincristine

(27)

9

(PCV) utilisée dans les gliomes de haut grade, et principalement les oligodendrogliomes anaplasiques, offre une approche intéressante permettant d’obtenir un taux de réponse de l’ordre de 70% pour une survie de 18 à 20 mois (Burton et Prados, 2000). Toutefois, chacune de ces molécules a été découverte il y a plusieurs dizaines d’années et il y a actuellement un besoin urgent de molécules présentant de nouveaux mécanismes d’action. Les oligodendrogliomes se distinguent par une constellation unique d’altérations génétiques incluant la perte concomitante des bras chromosomiques Ip et 19q chez 50 à 70% des tumeurs étudiées (Caimcross et coll., 1998). Les patients présentant ce profil moléculaire présentent une réponse exceptionnelle à la chimiothérapie par PCV et ime survie prolongée (Caimcross et coll., 1998). La perte du chromosome Ip peut également survenir dans les gliomes astrocytaires ou mixtes, mais moins fréquemment que dans les tumeurs oligodendrogliales pures (Ino et coll., 2000). Le fait que certains glioblastomes soient d’origine oligodendrogliale pourrait expliquer des survies à plus de trois ans lors de leur traitement « acharné » par chimiothérapie (Schmidt et coll., 2002). Le témozolomide est un dérivé imidazotetrazine de seconde génération qui ne nécessite pas de métabolisation hépatique pour produire un agent actif. Il peut être administré oralement et s’est montré efficace contre les gliomes de haut grade en récidive, tout en maintenant ou en améliorant la qualité de vie des malades (Mac Donald, 2001).

D. PRONOSTIC.

L’histoire naturelle des astrocytomes et oligodendrogliomes de grade II se caractérise

par l’évolution vers un gliome de grade plus élevé (Bernstein et Bampoe, 2000). L’âge au

moment du diagnostic, la durée de l’évolution avant le diagnostic et la présence ou non d’un

déficit neurologique pré-opératoire sont les facteurs pronostiques les plus importants

(Bernstein et Bampoe, 2000). Les malades atteints d’un gliome de bas grade dont les facteurs

de pronostic sont favorables peuvent avoir une durée de survie de plus de 10 ans (Bernstein et

Bampoe, 2000). L’oligodendrogliome de grade II s’accompagne d’un meilleur pronostic que

Tastrocytome de grade II (Kleihues et Cavenee, 2000). Seuls les astrocytomes pilocytiques

(grade I) ont un bon pronostic (Kleihues et Cavenee, 2000). Pour l’astrocytome anaplasique

(grade III) la survie moyenne est de 24-30 mois, alors que pour le glioblastome multiforme

(grade IV), elle est de 12 mois. Les glioblastomes primaires dits de novo représentent deux

tiers des glioblastomes et surviennent généralement à partir de 60 ans. L’histoire clinique est

généralement courte, inférieure à 3 mois et le pronostic est effroyable (Kleihues et Cavenee,

2000). Les glioblastomes secondaires correspondent à la dégradation d’un astrocytome de bas

(28)

grade. Ils surviennent chez des sujets âgés généralement de 35-45 ans avec xme histoire clinique lente : ils sont donc de pronostic plus favorable (Kleihues et Cavenee, 2000).

E. LES NOUVELLES APPROCHES THERAPEUTIQUES.

L’efficacité médiocre des traitements conventionnels a conduit de nombreuses équipes à essayer de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques faisant appel aux techniques modernes de biologie moléculaire, comme le transfert de divers gènes dans les cellules tumorales, la stimulation spécifique du système immunitaire contre les astrocytes tumoraux, l’utilisation d’anticorps reconnaissant spécifiquement les astrocytes tumoraux ou encore les thérapies anti-facteurs de croissance. Nous résumons brièvement certaines de ces approches ci-après. Le lecteur intéressé trouvera des informations complémentaires sur les traitements futurs des gliomes malins avec un accent particulier sur la migration cellulaire et la résistance des cellules gliales tumorales migrantes à Tapoptose (Lefranc et coll., 2004). Cet article sous presse est fourni à l’annexe 5.

1. La thérapie génique.

Différentes approches de thérapie génique se sont montrées efficaces dans le contrôle ou même l’éradication de modèles expérimentaux de gliomes de haut grade chez des murins (Weyerbrock et Oldfield, 2000). Certaines de ces stratégies sont actuellement testées comme traitement adjuvant à la prise en charge classique des gliomes humains. Les protocoles cliniques de thérapie génique incluent le système d’activation d’une prodrogue (thymidine kinase du virus de l’herpès simplex associée au gancyclovir) (Cool et coll., 1996 ; Stockhammer et coll., 1997), le remplacement d’un gène muté (gène p53) (Lang et coll., 2003), l’immunothérapie par transfert de gènes de cytokines comme Tinterféron-beta (Yoshida et coll., 2004) ou rinterleukine-2 (Iwadate et coll., 2001) ou encore le transfert d’un gène antisense d’un gène immunosuppresseur comme le produit du gène TGPp (Lou, 2004).

Si ces approches ont souvent montré un avantage thérapeutique dans les modèles de glioblastomes murins, la transposition de ces nouveaux traitements chez l’humain s’avère très peu efficace (Holland, 2000).

Nous avons montré (Lefranc et coll., 2002) que le transfert du gène du Granulocyte

Macrophage-Colony Stimulating Factor (GM-CSF) dans le modèle 9L de gliosarcome du rat

neutralisait complètement la tumorigénicité de cette tumeur implantée en sous-cutané, mais

seulement de manière partielle lorsque ce modèle est implanté en intracrânien. De plus, dans

(29)

Figure 9: Illustrations de la présentation d’épitopes endogènes aux lymphocytes T cytotoxiques CD 8 + par le biais du complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) de classe I (A) et d’épitopes exogènes aux lymphocytes T helper CD4+ via le complexe MHC de classe II (B) (d’après Ribas, 2000).

Impalnd Lymphocyte Response (parOculaity <o H.-2)

Figure 10: A l’opposé des cellules T

k

, les cellules Tjj requièrent l’expression du complexe majeur d’histocompatibilité de type II (MHC classe II) pour la présentation d’antigènes. Les molécules MHCII sont généralement procurées par des cellules présentatrices d’antigènes professionnelles (macrophages, cellules de type B et dendritiques). La microglie représente les cellules MHCII positives du système nerveux central. Les astrocytes normaux et tumoraux sont capables d’exprimer des taux faibles de MHCII quand ils sont stimulés par l’interféron-y (IFN-y). Les gliomes appairaissent potentiellement sensibles aux réponses immunes mais secrétent divers facteurs inhibant l’activation lymphocytaire.

Abréviations: T, lymphocyte T; IL- 6 , IL-10, interleukine-6,-10; TGF-P2, facteur de croissance

transformant-p2; PGE2, prostaglandineE2; certains gliomes expriment le ligand Pas (d’après

Pamey et coll., 2000).

(30)

ce modèle, le GM-CSF est capable d’induire une réponse immune protectrice contre les cellules tumorales injectées en sous-cutané et en intra-cérébral. Malheureusement un effet thérapeutique a été observé seulement pour les tumeurs sous-cutanées (Lefranc et coll., 2002).

Ces résultats soulignent déjà l’importance du site d’implantation du modèle expérimental vis- à-vis d’une réponse à un traitement donné. C’est la raison pour laquelle nous avons porté un soin tout particulier dans notre travail à développer puis à traiter les modèles expérimentaux de la manière la plus proche possible de la « réalité clinique », c’est-à-dire en réséquant de façon microchirurgicale une tumeur implantée de manière stéréotactique en intracrânien (Branle et coll., 2002 ; Chapitre Résultats).

2. L’immunothérapie.

De nombreuses approches d’immunothérapie ont été développées durant ces dernières années (Pamey et coll., 2000). On peut distinguer trois stratégies principales :

la délivrance locale de cytokines (cytokine thérapie) ou d’anticorps dirigés contre des antigènes tumoraux (sérothérapie),

l’immunothérapie adoptive se rapportant au transfert de cellules autologues lymphocytaires de type T ou de cellules tueuses naturelles activées ex vivo, et l’immunothérapie active afin de promouvoir la réactivité spécifique.

Les protocoles d’immunisation active incluent l’utilisation de cellules génétiquement modifiées (comme décrit dans le sous-chapitre intitulé « thérapie génique ») ou des vaccinations utilisant des antigènes associés aux tumeurs y compris celles utilisant des cellules dendritiques (cellules présentatrices d’antigènes) (voir le sous-chapitre intitulé

« vaccinothérapie ») afin de stimuler une réponse immune antitumorale. L’approche thérapeutique la plus prometteuse développée récemment consiste en l’association d’immunothérapie et de cellules souches neurales (Noble, 2000). Cette approche testée chez l’animal utilise les cellules souches du système nerveux central comme véhicules pour délivrer des cytokines immunomodulantes (Benedetti et coll., 2000).

3. La vaccinothérapie.

Les cellules tumorales expriment des antigènes qui peuvent être reconnus par le système

immunitaire de l’hôte (Figure 9). Ces antigènes associés aux tumeurs peuvent être injectés

chez le patient porteur d’un cancer dans le but d’induire une réponse immune systémique

pouvant résulter en la destruction des cellules cancéreuses dans différents tissus du corps

(Pamey et coll., 2000 ; Parmiani et coll., 2002) (Figure 10).

(31)

12

Des études récentes rapportent Tutilisation de cellules dendritiques activées par des antigènes tumoraux pour traiter avec plus ou moins de succès des modèles murins de tumeurs cérébrales métastatiques et de gliomes (Ni et colL, 2001 ; Soling et Rainov, 2001). En 2001, Yu et ses collaborateurs ont rapporté qu’une telle vaccination chez neuf patients porteurs de gliome malin provoquait une cytotoxicité systémique et une infiltration cérébrale par des lymphocytes de type T. Toutefois, cette étude ne montre pas d’effet thérapeutique.

4. Les thérapies « anti-facteurs de croissance ».

Les tumeurs astrocytaires, principalement les glioblastomes, expriment des formes mutées, ou encore des taux fortement amplifiés par rapport à la normale, de récepteurs à certains facteurs de croissance tels que les récepteurs au facteur de croissance épidermal (EGF), au facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF), à l’insuline ou aux facteurs de croissance associés à l’insuline (IGF) (Fuller et coll., 1999 ; Kleihues et Cavenee, 2000). Ces récepteurs mutés sont activés continuellement : ils activent donc sans cesse la prolifération cellulaire sans avoir besoin du ligand du récepteur normal. Ce type de tumeur est également capable de sécréter de nombreuses hormones et facteurs de croissance responsables en partie de leur croissance anarchique (Kleihues et Cavenee, 2000). L’utilisation d’anticorps contre ces formes mutées des récepteurs aux facteurs de croissance est en cours d’investigations cliniques comme marqueur tumoral et comme cible dans le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques (Nagane et coll., 1996 ; Plate, 1999 ; Sampson et coll., 2000). Le groupe de recherche qui a obtenu le plus de résultats dans ce domaine sur le plan thérapeutique est celui de Darell Signer (Kuan et coll., 2000).

5. Les thérapies anti-angiogéniques.

Le développement d’une tumeur dépend entre autres de son taux d’angiogenèse comme nous le détaillerons à la fin du chapitre Introduction. Les gliomes de haut grade présentent des taux élevés d’angiogenèse. Le glioblastome présente une prolifération microvasculaire gloméruloïde très importante : il serait théoriquement un bon candidat pour les thérapies anti­

angiogéniques. Parmi les facteurs pro-angiogéniques, citons le aFGF et le bFGF, le VEGF et

la thrombine. Ces facteurs soulèvent un intérêt thérapeutique (Ruhrberg, 2001).

(32)

F. POURQUOI AVONS-NOUS CHOISI D’ETUDIER LE RÔLE DE LA GASTRINE AU NIVEAU DE LA BIOLOGIE DES GLIOMES?

C’est au sein du groupe de recherche dans lequel j’ai réalisé mon travail de thèse qu’il a été montré pour la première fois le rôle potentiel de la gastrine tant au niveau des phénomènes de croissance (Camby et coll., 1996) que de migration (De Hauwer et coll., 1998) des astrocytes tumoraux. Ces résultats ont été obtenus exclusivement sur des modèles in vitro (éloignés de la réalité clinique).

Nous avons développé dans le cadre du présent travail des modèles expérimentaux in vivo beaucoup plus proches de la réalité clinique afin d’y caractériser le rôle de la gastrine sur la biologie des astrocytes tumoraux. Nous nous sommes intéressés au rôle de la gastrine (et dans certains cas de la cholécystokinine) au niveau des processus de prolifération et de migration des astrocytes tumoraux, et également au niveau des processus de néo-angiogenèse in vitro et in vivo. Nous nous sommes intéressés à la gastrine pour diverses raisons : la première parce que ce peptide appartient à la famille de peptides la plus abondamment exprimée dans le cerveau (comme nous le détaillerons ci-après dans l’Introduction), la seconde réside dans le fait que l’EGF contrôle en partie son taux d’expression, comme nous le détaillerons dans le chapitre Discussion. Or, nous avons rapporté ci-avant le rôle important exercé par l’EGF dans la biologie des glioblastomes.

Nous rappelons donc ci-après le rôle important exercé par la gastrine au niveau de diverses propriétés biologiques des tumeurs humaines.

IV. LA GASTRINE ET LES PEPTIDES APPARENTES.

Les peptides de la famille de la gastrine et de la cholécystokinine (CCK) sont encore à l’heure actuelle généralement classés dans le groupe des peptides du tractus gastro-intestinal où ils jouent vm rôle majeur dans le contrôle des sécrétions gastriques et pancréatiques ainsi que sur la contraction de la vésicule biliaire (Rehfeld et van Solinge, 1994 ; Rehfeld, 1998).

Toutefois, les gènes de la gastrine et de la cholécystokinine sont exprimés et traduits en facteurs biologiquement actifs dans de nombreux autres tissus que ceux du tractus gastro­

intestinal. La gastrine, exprimée au niveau des cellules G de l’antre gastrique et du duodénum,

est en effet aussi exprimée au niveau de la muqueuse bronchique, des ovaires, des

spermatozoïdes et dans diverses régions du système nerveux central (Rehfeld et van Solinge,

1994). La gastrine est responsable de la stimulation de la sécrétion d’acide par les cellules

(33)

Gastrine 17 (G-17) pGlu-Gly-Pro-Trp-Leu-Glu-Glu-Glu-Glu-Glu-Ala-Tyr-Gly-Trp-Met-Asp-Phe-NH

2

Cholécystokinine 8 (CCK-8)

H-Asp-Tyr(S03H)-Met-Gly-Trp-Met-Asp-Phe-NH2

Gastrine 4 (CCK-4 ou G-4)

H-Trp-Met-Asp-Phe-NH

2

Table 1: Le pentapeptide C-terminal est commun aux peptides de la famille de la gastrine et de la cholécystokinine, toutefois seuls les 4 acides aminés C-terminaux sont requis pour l’interaction des peptides de cette famille avec les récepteurs de type CCK-A ou CCK-B. Le tétrapeptide C-terminal est pour cette raison considéré comme la « séquence biologiquement active » de cette famille de peptides.

Preprogastrin

Progastrin

Ga$trin34gly

Gastrin34

Ga$trini7

Bii R-R- '} 1 -K-K-f k - k -|' qgpwle » aygwmdf |-G-R-R-T]

Signal paptidasa

1 Cndoplasmic ralkulum

o

.

r

.

r

Q

OGPWLEtAYGWMOF

Prohormona convartaaa

1 Early immatura granulas

Prohormona convartaaa

1 Matura granulas

I QGPWLEtAYQWMDFl-amIda

Cholécystokinine OYMGWMOF amida

Figure 11; La préprogastrine est convertie en gastrine 34 par ablation séquentielle de peptide signal (cadre hachuré), clivage par convertases et transamidation aux résidus arginine (R) paires. Le clivage des résidus paires lysine (K) de la gastrine 34 donne la gastrine 17. Notons que la gastrine 17 gly est un produit distinct et n’est pas convertie en gastrine 17. Les 5 résidus C-terminaux de la gastrine 17 et de la cholécystokinine 8 (CCK) sont identiques. La majorité de la CCK est sulfatée sur vm résidu tyrosine en position 7, alors qu’approximativement 50%

de la gastrine est sulfatée sur un résidu tyrosine en position 6 à partir de l’extrémité C-

terminale (d’après Shulkes et Baldwin, 1997).

(34)

pariétales et agit aussi comme un facteur de croissance cellulaire impliqué dans des processus biologiques normaux et anormaux incluant le maintien de la muqueuse gastrique, la prolifération des cellules entérochromaffmes, la transformation néoplasique (Rozengurt et Walsh, 2001). La cholécystokinine est exprimée par l’intestin grêle, mais la quantité la plus importante est synthétisée par les neurones du systhème nerveux central (Rehfeld et van Solinge, 1994). La cholécystokinine régule la sécrétion et la croissance du pancréas (Williams, 2001). On devrait également considérer les peptides de cette famille comme des neuropeptides.

A. LES DIFFERENTS TYPES DE GASTRINE ET DE CHOLECYSTOKININE.

Bien que codés par deux gènes distincts situés sur deux chromosomes différents, la gastrine et la CCK possèdent le même pentapeptide C-terminal (Gly-Trp-Met-Asp-Phe-NH 2 ) (Table 1). A partir de chacun de ces gènes, un seul type d’ARN messager sera produit. Celui- ci permettra la production d’im polypeptide, l’un précurseur de la gastrine, l’autre de la CCK.

Chacun de ces précurseurs subira ensuite diverses modifications (clivage enzymatique, O- sulphatation) qui aboutiront aux diverses formes moléculaires de la gastrine et de la CCK. La forme biologiquement active la plus fréquente de la gastrine correspond au peptide composé de 17 acides aminés (gastrine-17, G-17) (Rehfeld et van Solinge, 1994 ; Rehfeld, 1998). Bien que moins fréquemment observées, des formes plus courtes ou plus longues de la gastrine peuvent également être synthétisées ; elles sont composées de 71, 52, 34, 14, 7 ou 6 acides aminés (Rehfeld et van Solinge, 1994 ; Rehfeld, 1998). Dans le cas de la CCK, la forme biologiquement active la plus souvent rencontrée correspond au polypeptide sulfaté de 8 acides aminés (CCK- 8 ) (Rehfeld et van Solinge, 1994; Rehfeld, 1998). Les autres formes rencontrées de CCK correspondent à des peptides de 83, 58, 39, 33, 22, ou 5 acides aminés (Rehfeld et van Solinge, 1994 ; Rehfeld, 1998). La Figure 11 montre les diverses étapes de la synthèse des peptides appartenant à la famille de la gastrine. Le lecteur intéressé trouvera des informations complémentaires concernant les différentes formes de peptides gastrine et leurs activités biologiques dans un article de revue (Dockray et coll., 2001).

B. LA GASTRINE ET LES CANCERS.

Il a été montré que la croissance de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses dérivées

de carcinomes gastriques, colorectaux, pancréatiques, ovariens, prostatiques et

bronchogèniques pouvait être stimulée in vitro par la gastrine ou inhibée par des antagonistes

des récepteurs de la gastrine et de la cholécystokinine (Rehfeld et van Solinge, 1994 ;

(35)

15

Baldwin, 1995). De plus, l’expression des peptides de la famille de la gastrine a été démontrée dans plusieurs types de cancers d’origine digestive et extra-digestive. Ceci suggère une implication de la gastrine dans la croissance des cellules néoplasiques, à condition que des récepteurs fonctionnels soient présents (Rehfeld et van Solinge, 1994). Comme notre travail de thèse porte sur l’étude des effets de la gastrine au niveau de la biologie des astrocytes tumoraux, nous nous limitons ci-après au cerveau en ce qui concerne les données caractéristiques de la gastrine.

C. LA GASTRINE ET LE CERVEAU.

1. La gastrine et le cerveau normal.

La famille des peptides apparentés à la cholécystokinine est abondamment représentée au sein du cerveau, et vice versa, le cerveau est le site principal de production de cette famille de peptides (Rehfeld et van Solinge, 1994). Les sites majeurs de production de la cholécystokinine sont le cortex cérébral, l’hippocampe, l’hypothalamus et le cervelet (Rehfeld et van Solinge, 1994). Les sites majeurs de production de la gastrine sont l’adénohypophyse, la neurohypophyse, le nerf vague et le cervelet (Rehfeld et van Solinge, 1994).

2. La gastrine et les tumeurs gliales.

C’est le Professeur Vanderhaeghen qui a le premier suggéré l’existence de peptides

endogènes associés à la gastrine dans le système nerveux central des vertébrés (1975). Le

groupe de Vanderhaeghen (Robberecht et coll., 1978) a ensuite montré l’activité biologique

de ce peptide isolé de la substance grise du cortex cérébral humain et sa relation avec la CCK-

8 sulfatée. Ce même groupe (Przedborski et coll., 1988) a ensuite montré que les neurones

emprisonnés dans les tumeurs astrocytaires conservaient leurs caractéristiques

morphologiques et physiologiques et pouvaient donc être considérés comme une source de

nemopeptides (tels que la gastrine et la CCK par exemple) capables d’influencer le

comportement tumoral. Par contre, les peptides de la CCK sont exprimés faiblement dans les

gliomes (Rehfeld et van Solinge, 1994). Reubi et coll. (1997) ont montré que les tumeurs

astrocytaires humaines de faible grade de malignité exprimaient des taux significatifs de

récepteur de type CCK-B, suggérant que la gastrine et/ou la CCK pourraient jouer im rôle

significatif dans la biologie des tumeurs astrocytaires. Plusieurs travaux réalisés au laboratoire

corroborent cette hypothèse (Camby et coll., 1996 ; De Hauwer et coll., 1998 ; Kucharckzak

et coll., 2001). L’analyse de la croissance cellulaire de 10 lignées néoplasiques astrocytaires

humaines cultivées en présence de gastrine (G-17) ajoutée de manière exogène dans le milieu

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