Letteratura scientifica selezionata sul tema "Métastase cérébrale"

Près de 90 % des décès chez les patients atteints d'un cancer du sein sont imputables à la formation de métastases. Le cancer du sein triple négatif (TN) se distingue par sa nature agressive et sa forte propension à métastaser. Parmi les différents sites touchés, le développement de métastases cérébrales présente le pronostic le plus sombre et altère considérablement la qualité de vie des patients. Les mécanismes qui sous-tendent la progression des métastases cérébrales dans le cancer du sein triple négatifne sont à ce jour décrits que de façon parcellaire. Pour tenter de mieux les comprendre, ce travail vise à étudier le comportement des cellules du cancer du sein au cours du processus de dissémination vers le cerveau. Pour cela il s’est agit de développer différents modèles expérimentaux complémentaires : Un modèle in vitro de barrière hémato-encéphalique humaine (BHE), de matrice extracellulaire organotypique3D in vitro, des co-cultures ex vivo de tranches de cerveau de souris et des expériences de xénogreffes in vivo. Dans ces travaux, nous démontrons l'implication de TrkA et de ses co-récepteurs (e.g. EphA2) dans le développement des métastases cérébrales.Nous avons tout d’abord identifié le complexe de récepteur TrkA/EphA2 comme médiateur de la transmigration de la BHE induite par le proNGF. Par ailleurs, nos résultats ont également démontré que l'inhibition combinée de TrkA et d'EphA2 réduirait de manière significative les métastases cérébrales dans un modèle pré-clinique de cancer du sein.Ces résultats remettent en question la compréhension actuelle des mécanismes de métastases cérébrales et mettent en lumière le rôle du proNGF en tant que facteur clé du tropisme cérébrale du cancer du sein TN
Nearly 90% of deaths in breast cancer patients are due to metastasis. Triple-negative(TN) breast cancer is characterized by its aggressive nature and high propensity to metastasize. Among the various sites of metastasis, the development of brain metastasis is associated with the worst prognosis, with a greater impact on patients'quality of life. The mechanisms underlying the progression of brain metastases in triplenegativebreast cancer are incompletely understood. To address this gap, we have used several experimental models to study the behavior of breast cancer cells during the process of dissemination to the brain. These models include an in vitro human blood-brain barrier (BBB) model, in vitro 3D organotypic extracellular matrix, ex vivo co-cultures of mouse brain slices, and in vivo xenograft experiments. By recapitulating the final key steps of brain metastasis in these models, we sought to better understand the underlying molecular mechanisms. In this work, we demonstrate the involvement of TrkA and its co-receptors (e.g. EphA2) in the development of brain metastases. First, we identified the TrkA/EphA2 receptor complex as a mediator of proNGF-induced BBB transmigration. Furthermore, our results showed that combined inhibition of TrkA and EphA2 significantly reduced brain metastasis in a preclinical breast cancer model. These results challenge the current understanding of the mechanisms of brain metastasis and highlight the role of proNGF as a key factor in the brain tropism of metastatic TN breast cancer

Le cancer bronchique est la première cause de mortalité par cancer, notamment parce qu’il est le plus grand pourvoyeur de métastases cérébrales (MC). Une meilleure connaissance de la biologie des cancers bronchiques non à petites cellules (CBNPC) a amélioré le pronostic des patients. Cependant, l’efficacité cérébrale des traitements est variable. Ce travail avait pour objectif une meilleure connaissance de la biologie des MC de CBNPC et de l’hétérogénéité génomique entre la MC et les autres sites tumoraux pour guider la prise en charge thérapeutique des malades.Nous avons montré que l’efficacité intracérébrale de l’immunothérapie était variable et que l’incidence et l’évolution des MC étaient associées au profil mutationnel. Nous avons ensuite comparé le séquençage pan-exomique de paires d’échantillons de tumeurs pulmonaires (TP) et MC de patients atteints de CBNPC et identifié 13 gènes spécifiques des MC.Nous avons ensuite constitué une cohorte prospective de patients atteints de CBNPC avec MC opérées. Dans ces MC, nous avons trouvé un nombre de mutations très élevé, dont 2 mutations des 13 gènes. De plus, l’ADNtc dans le LCR était représentatif des mutations des MC. Ces travaux soulignent l’importance de l’hétérogénéité tumorale entre les MC, les TP et l’ADNtc. Il est difficile d’établir une signature spécifique des MC, notamment du fait du faible nombre d’échantillons disponibles et de la difficulté d’obtenir des paires TP/MC mais l’étude de l’ADNtc dans le LCR peut être une piste. Nous allons ensuite étudier le microenvironnement cérébral et utiliser d’autres approches comme la modélisation mathématique pour une meilleure compréhension de la biologie des MC
Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths, partly because it is the first cause of brain metastases (BM). A better knowledge of non-small cell lung cancer (NSCLC) molecular biology and the development of targeted therapies have improved patients’ outcomes. However, the intracranial efficacy of these new treatments is inconstant. The objective of this work was a better knowledge of BM biology in lung adenocarcinoma and a better knowledge of genomic heterogeneity between BM and PT to guide patients’ treatment strategy.We showed that intracranial efficacy of immunotherapy was inconstant and that BM incidence and recurrence after local treatment was associated with mutation profile. We then compared whole exome sequencing of paired frozen samples from PT and BM of patients with NSCLC and identified 13 genes with recurrent mutations in BM never mutated in PT samples. We then analyzed a prospective cohort of patients with CBNPC and resected BM. In these BM, the number of mutations was high, including 2 genes among the 13 genes identified. Moreover, CSF ctDNA was representative of BM mutation status.This work highlights the importance of tumor heterogeneity between BM, PT and ctDNA. Whereas it is difficult to establish a specific signature of BM because of the poor number of samples available and the difficulty to have paired PT/BM samples for each patient, CSF ctDNA study may be a way to assess BM biology. We plan to study brain microenvironment and use new approaches such as mathematical modeling for a better understanding of BM biology

La nanobiomécanique est un domaine interdisciplinaire émergent qui apporte une contribution significative à l'étude des processus biologiques liés à des diverses maladies humaines. Dans le cadre de ces travaux, des méthodes nanomécaniques basées sur la microscopie à force atomique ont été directement appliquées pour comprendre les processus pathogènes sous-jacents de deux maladies qui sont la formation de métastases cérébrales et à la sclérose latérale amyotrophique.Une cellule tumorale maligne, pour se propager et former des métastases, doit modifier et adapter en permanence ses propriétés adhésives et élastiques. Ici, nous avons combiné la cartographie des forces avec la spectroscopie de force monocellulaire (SCFS) afin d'obtenir un aperçu direct du processus de "criblage" de surface des cellules tumorales pendant leur extravasation dans le parenchyme cérébral. Les cartes élastiques et adhésives obtenues ont montré que les propriétés adhésives ne dépendent que faiblement des caractéristiques élastiques, et souligne l'importance des liaisons à long distances de type attache pour des adhésions réussies.Afin d'étudier comment le potentiel métastatique est lié aux propriétés nanomécaniques des cellules tumorales, des mesures SCFS comparatives ont été effectuées entre trois types de cellules mélanomateuses (WM35, A2058 et A375), montrant des caractéristiques invasives altérées. Nos résultats indiquent une faible élasticité relative, une adhérence maximale élevée et un nombre de liaisons individuelles élevé, comme propriétés clés des cellules mélanomes hautement métastatiques. En conclusion nos études permettent de catégoriser les cellules suivant leur potentiel métastatique agrandissant dans l’ordre suivant : WM35, A2058 et A375.La pathogenèse de la sclérose latérale amyotrophique (SLA) est multifactorielle et ce caractérise également par la présence de processus inflammatoires. Nos études montrent des différences significatives dans l'adhésion de cellules T cytotoxiques CD8+ isolées chez des souris mutantes SOD1G93A et ce de type sauvage avec des neurones moteurs. Les cellules T dérivées de souris mutantes présentent une force d'adhésion améliorée par rapport aux souris saines dérivées. En outre, elle présente une réduction très significative après le blocage des liaisons entre pMHC-I et TCR. Ces résultats corroborent la contribution des lymphocytes T cytotoxiques au développement de la SLA, en tant qu'acteur actif de la neurodégénérescence.Les myoblastes jouent un rôle primaire dans les processus moléculaires impliqués dans le développement musculaire, le vieillissement et la réparation. Les cartes nanomécaniques à haute résolution réalisées sur des myoblastes et des myotubes multi-nucléaires, isolés à partir d'un modèle de souris SLA, ont révélé des modifications d'élasticité lors de la différenciation des myotubes. Des augmentations significatives du module d'élasticité ont été observées dans les projections des myoblastes allongés par rapport à leur corps cellulaire. Pour les myotubes, des différences ont été observées entre l'élasticité d'une population mince et épaisse de myotubes de souris sain. Cependant, chez le mutant SOD1, l'augmentation observée du module élastique de la population mince suggère un durcissement autonome accru des myotubes dérivés de souris SLA.En résumé, nos études mécaniques au niveau cellulaire ont décrypté divers aspects de deux pathologies graves, ce qui a donné lieu à de nouvelles découvertes sur leurs processus fondamentaux. Ces travaux mettent en lumière la pertinence et adéquation des méthodes d’études nanomécaniques basées sur l’AFM pour révéler des connaissances précieuses sur la physiopathologie, le développement, le diagnostic et la progression des maladies
Nano-biomechanics is an emerging field of science that opened a new horizon in scientific research by generating significant contribution in the study of human diseases. In this work, atomic force microscopy-based nanomechanical methods were directly applied in order to elucidate important questions related to brain metastasis formation and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Better understanding of the underlying pathogenic processes of these life-threatening diseases is fundamental for the advancement of early diagnostics and improved therapeutics.A malignant tumor cell, in order to spread and form metastasis, has to vary and continuously adapt its adhesive and elastic properties. Here, we combined force mapping with single cell force spectroscopy (SCFS) in order to gain direct insight into the surface “screening” process of tumor cells during their extravasation into the brain parenchyma. Intercellular adhesive forces and works, as well as elastic properties were spatially mapped showing that adhesive properties are only slightly dependent on elastic characteristics, and highlighting the importance of long range tether-like linkages for successful adhesions.In order to examine how the metastatic potential relates to tumor cell’s autonomous and inter-cellular nanomechanical properties, comparative SCFS measurements were performed between three melanoma cell types (WM35, A2058 and A375), showing altered invasive characteristics, and blood vessel lining endothelials. Our results indicate low relative elasticity, high maximal adhesion and high number of individual linkages, as the key properties of highly metastatic melanoma cells. This enables us to suggest the following ordering of tumor cells from lower to higher metastatic potential: WM35, A2058 and A375.The pathogenesis of ALS is multifactorial, being characterized by the presence of inflammatory processes as well. In our results significant differences have been observed, by comparing the adhesion of CD8+ cytotoxic T cells isolated from wild-type as well as SOD1G93A mutant mice against wild-type motor neurons. Mutant mice derived T cells show enhanced adhesion strength, compared to the healthy mice derived ones. Moreover, we observe a significant reduction of T cell - motoneuron interactions after blocking the specific recognition bindings between pMHC-I and TCR. These results corroborate the contribution of cytotoxic T cells in the development of ALS, as an active player in neurodegeneration.Investigating primary myoblasts allow deciphering molecular processes involved in muscle development, aging and repair. Therefore, in our study high resolution nanomechanical mapping was performed on single elongated myoblasts and multinuclear myotubes, isolated from an ALS mouse model, to reveal elasticity features during early differentiation stage into myotubes. We have found that projections of the elongated myoblasts show significantly increased elastic modulus values compared to their cell body. Regarding myotubes, differences have been observed between the elasticity of a thin and thick population of wild-type myotubes, indicating the different maturity of the two populations. However, in SOD1 mutant, the observed increase in the elastic modulus of the thin population suggests an enhanced autonomous hardening of ALS derived myotubes.In summary, our cellular-level mechanical studies deciphered various aspects of two different life-threatening pathologies resulting in novel discoveries about their fundamental processes. This work highlights the high impact and the important role of AFM-based nanomechanical methods in providing valuable knowledge about disease pathophysiology, development, diagnostics and progression that could contribute to the evolvement of future therapies

Les déterminants psychologiques de la qualité de vie des patients atteints de métastases cérébrales traités par des techniques de neurochirurgie sont peu connus, et en particulier la contribution du fonctionnement cognitif et émotionnel. Des auteurs encouragent la prise en compte de la temporalité pour mieux saisir le concept de qualité de vie. Zimbardo et ses collaborateurs ont développé une théorie du temps psychologique qui permet de relier la qualité de vie et la dépression, nommée la « perspective temporelle ». La thèse vise à confirmer le rôle prédicteur du fonctionnement cognitif dans la qualité de vie de patients traités chirurgicalement pour tumeur(s) cérébrale(s) métastatique(s) et à mieux comprendre les relations entre la perspective temporelle, la dépression et la qualité de vie. Une première étude a comparé le profil sociocognitif en inter-sujets (patients versus témoins) et en intra-sujets (avant traitement neurochirurgical versus après), et a exploré des déterminants de la qualité de vie (i.e., fonctionnement cognitif, symptomatologie dépressive et perspective temporelle). Les résultats principaux sont que les patients présentent un dysfonctionnement cognitif global qui impacte négativement leur autonomie fonctionnelle et qu’une symptomatologie dépressive, même légère, est un important prédicteur de leur qualité de vie globale. Les patients sont plus orientés vers le « présent fataliste » que des témoins, et les dimensions « passé » de leur perspective temporelle sont liées à leur qualité de vie, notamment à travers leur influence sur l’état émotionnel. Une deuxième étude a examiné les relations entre la dimension « passé négatif » de la perspective temporelle en particulier, la dépression et la qualité de vie chez un groupe de patients. Les résultats suggèrent que la symptomatologie dépressive des patients est un médiateur des effets de la dimension « passé négatif » sur leur qualité de vie. Une troisième recherche a exploré, via une étude de cas, les dynamiques du profil de perspective temporelle, de la symptomatologie dépressive, de « l’incertitude vers le futur » et de la qualité de vie au cours du suivi médical. Le principal résultat de cette étude est que les dynamiques des deux dimensions « présent » évoluent conjointement à celle de l’incertitude vers le futur. La thèse encourage la mise en œuvre d’études interventionnelles destinées à évaluer l’efficacité d’interventions psychologiques centrées sur la perspective temporelle chez des patients atteints de métastases cérébrales
Little is known about the psychological determinants of quality of life in brain metastases patients treated with neurosurgical techniques, in particular the contribution of cognitive and emotional functioning. Authors encourage the consideration of temporality in order to better understand the concept of quality of life. Zimbardo and his collaborators developed a psychological time theory that links quality of life and depression, called the "time perspective". The thesis aims to confirm the predictive role of cognitive functioning in the quality of life of patients treated surgically for metastatic cerebral tumors and to better understand the relationships between time perspective, depression and quality of life. A first study compared the sociocognitive profile in inter-subjects (patients versus controls) and in intra-subjects (before neurosurgical treatment versus after), and explored determinants of quality of life (ie, cognitive functioning, depressive symptomatology and time perspective). The main results are that patients have a global cognitive dysfunction that negatively impairs their functional autonomy and that a depressive symptomatology, even minimal, is an important predictor of their overall quality of life. Patients are more oriented towards the "present-fatalistic " than the controls, and the "past" dimensions of their time perspective are related to their quality of life, notably through their influence on the emotional state. A second study examined the relationship between the "past-negative" dimension of the time perspective in particular, depression and quality of life in a group of patients. The results suggest that the depressive symptomatology of patients mediate the effects of the "past negative" dimension on their quality of life. A third study explored, through a case study, the dynamics of the time perspective profile, depressive symptomatology, "uncertainty towards the future" and quality of life during medical follow-up. The main result of this study is that the dynamics of the two "present" dimensions evolve jointly with the future uncertainty. The thesis encourages the implementation of interventional studies to evaluate the effectiveness of psychological interventions centered on the time perspective in brain metastases patients

Après avoir rappelé les principales modalités de l' extension tumorale, l' auteur démontre l' apport de la tomodensitométrie dans le bilan d' extension des cancers bronchiques primitifs. Il compare cette technique aux autres moyens d' exploration et précise sa place dans le staging. L' auteur nous présente une étude personnelle de 37 cas qui permet une confrontation radio-chirurgico-histologique, et, il compare ses résultats à ceux des séries de la littérature. Il conclut enfin en discutant les différents intérêts de la tomodensitométrie.

L'apparition de métastases cérébrales multiples est une évolution critique de nombreux cancers avec un impact majeur sur la survie globale. Une nouvelle nanoparticule à base de gadolinium, l’AGuIX®, a récemment démontré son efficacité en tant que radiosensibilisant et agent de contraste IRM dans plusieurs études précliniques. L’objectif de cette thèse est d’établir une preuve de concept sur un modèle animal puis de réaliser la première administration chez l’homme de ce nouveau médicament dans le cadre d’un essai de phase 1.La première partie de ce travail a consisté à l’irradiation en 6 MeV après injection d’AGuIX® d’un modèle de rat Fisher porteur du gliome cérébral 9L suivi par IRM. Nous avons mis en évidence une distribution favorable des nanoparticules dans la tumeur par effet EPR (Enhanced Permeability and Retention) avec une concentration de gadolinium dans la tumeur 20 fois plus importante que dans le cerveau sain. L’effet radiosensibilisant a été démontré avec une diminution significative (p=0.02) de la taille des tumeurs dans le groupe irradié après injection d’AGuIX®. Ces résultats, associés au profil de tolérance favorable sur les modèles animaux ont motivés le transfert chez l’homme de ce nouveau médicament dans une étude de phase 1 nommée NANO-RAD (EudraCT 2015-004259-30 ; NCT02820454). Il s’agit d’une étude monocentrique, ouverte, évaluant la faisabilité et la tolérance d'AGuIX® associé à une irradiation panencéphalique (30 Gy, 10 Fr de 3 Gy) pour des patients atteints de métastases cérébrales multiples. L'objectif principal est de déterminer la dose maximale tolérée des nanoparticules avec un schéma d’escalade de dose par palier de 3 patients à 15, 30, 50, 75 et 100 mg/kg. Les objectifs secondaires sont l’étude pharmacocinétique de la distribution d'AGuIX® par IRM, de la survie sans progression intracrânienne et de la survie globale. La première administration chez l’homme a été réalisée au CHU de Grenoble le 18 juillet 2016 et le dernier patient (n=15) a été inclus le 06 février 2018. L’ensemble des lésions, quelques soit l’origine histologique (poumon, mélanome, sein) ont eu une prise de contraste d’AGuIX® dont la concentration retrouvée dans la tumeur était proportionnelle à la dose injectée. La demi-vie sanguine moyenne est de 1h09 (± 26min). La tolérance au traitement a été bonne avec une escalade de dose jusqu’à 100 mg/kg qui devient ainsi la dose retenue pour la suite des essais cliniques. Sur les 14 patients évaluables, 12 ont eu un bénéfice clinique du traitement avec une diminution du volume tumoral. Les résultats préliminaires sont prometteurs en termes de tolérance, de distribution et d’efficacité et devront être confirmés par l’étude de phase 2 multicentrique randomisée prévue pour la fin de l’année 2018
The occurrence of multiple brain metastases is a critical evolution of many cancers with a major impact on overall survival. A new gadolinium-based nanoparticle, AGuIX®, has recently demonstrated its efficacy as a radiosensitizer and MRI contrast agent in several preclinical studies. The objective of this thesis is to establish a proof of concept on an animal model and then to perform the first administration of this new drug in humans in a phase 1 trial. The first part of this work consisted of a 6 MeV irradiation after AGuIX® injection of a Fisher rat model carrying 9L cerebral gliomas assessed by MRI. A favorable distribution of nanoparticles was observed by EPR effect (Enhanced Permeability and Retention) with a concentration of gadolinium into the tumor 20 times higher than in healthy brain. The radiosensitizing effect was demonstrated with a significant decrease in tumor size (p=0.02) for the irradiated group with AGuIX® injection. These results, combined with the favorable safety profile in animal models, motivated the transfer of this new drug to humans in a Phase 1 study named NANO-RAD (EudraCT2015-004259-30; NCT02820454). This is a monocentric, open-label study evaluating the feasibility and safety of AGuIX® combined with whole brain radiation therapy (30 Gy, 10 Fr of 3 Gy) for patients with multiple brain metastases. The main objective is to determine the maximum tolerated dose of nanoparticles with a dose escalation scheme by steps of 3 patients at 15, 30, 50, 75 and 100 mg/kg. Secondary objectives are the pharmacokinetics, distribution of AGuIX® by MRI, intracranial progression-free survival and overall survival. The first human administration was performed at Grenoble University Hospital on 18 July 2016 and the last patient (n=15) was included on 06 February 2018. All metastases, whatever the histological type (lung, melanoma, breast) had a uptake of AGuIX® whose concentration in the tumor was proportional to the injected dose. The average blood half-life is 1h09 (± 26 min). Tolerance to the treatment was good with a dose escalation up to 100 mg/kg, which became the dose selected for further clinical trials. Of the 14 evaluable patients, 12 had a clinical benefit of treatment with a decrease in tumor volume. These preliminary results are promising in terms of safety, distribution and efficacy and should be confirmed by the randomized multicenter Phase 2 study planned for the end of 2018

Dans le monde, une femme sur neuf sera atteinte d’un cancer du sein et environ un tiers développeront alors des métastases, principalement au niveau des poumons, des os et du cerveau. Dans ce dernier cas, le pronostic de survie des patientes est extrêmement faible, et ce, malgré le développement constant de nouvelles molécules anticancéreuses. En effet, la majorité de ces composés sont inefficaces du fait de leur incapacité à franchir la barrière hémato-encéphalique (BHE) pour aller cibler les métastases cérébrales. Ainsi, bloquer le passage des cellules tumorales vers l’endothélium cérébral peut être envisagé comme l’une des stratégies thérapeutiques de réduction de la formation des métastases cérébrales. Néanmoins, cette approche implique l’identification des mécanismes moléculaires mis en jeu lors des interactions entre les cellules tumorales et les cellules endothéliales de la BHE. C’est dans ce contexte que s’inscrivent ces travaux de doctorat en démontrant que la pertinence des résultats obtenus à partir d’études in vitro est largement dépendante de la qualité du modèle de BHE utilisé. L’utilisation de différents modèles in vitro montre en effet que seul le modèle généré à partir de cellules souches humaines fournit des résultats conformes aux données cliniques quant aux capacités d’interactions des cellules tumorales mammaires avec la BHE en fonction de leur agressivité relative. Ce modèle permet ainsi l’étude spécifique des mécanismes responsables des interactions entre les cellules tumorales et les cellules de la BHE lors de la formation des métastases cérébrales chez l’homme
Worldwide, one in nine women will suffer from breast cancer and about a third of them will develop distant metastases, mainly in the lung, the bones and the brain. Brain metastases are associated with poor prognosis and reduced overall survival because most of the available anticancer agents proved to be ineffective because of their failure to cross the Blood-Brain Barrier (BBB) to target brain metastases. Hence, prevent cancer cells to cross the BBB can be considered as one of therapeutic strategies to reduce brain metastases development. However, this includes the prior identification of still unknown molecular mechanisms involved during interactions between cancer cells and BBB endothelial cells. It is in this context that this thesis work has been drawn up. It shows that the relevance of results obtained from in vitro studies heavily depends on the quality of the chosen BBB model. The use of several in vitro models demonstrates that only the one generated from human stem cells provides results in accordance with clinical data. This model also enables study of specific mechanisms responsible for interactions between cancer cells and BBB endothelial cells during brain metastases formation