Le groupe de travail “Plateformes technologiques” du Cancéropôle Île-de-France a organisé le 15 mars 2019 un symposium visant à coordonner le développement technologique des plateformes franciliennes à l’horizon 2030.
Les réflexions menées pendant la journée ont porté sur les futures technologies (quelles technologies émergeront et amélioreront la recherche), les limites actuelles (financement, partenariats complexes, techniques…) et sur l’organisation des plateformes. Des experts internationaux invités pour cette journée ont partagé leur expérience dans des domaines allant de la bio-informatique à la thérapie, en passant par l’imagerie et l’immunologie. Les plateformes franciliennes, quant à elles, ont présenté leur activité lors de sessions posters. Cette journée était soutenue par les sociétés Bruker et Fluidigm.
L’objectif de la journée : alimenter les réflexions et faire émerger de manière concertée des orientations futures pour les plateformes franciliennes.
INTRODUCTION
Le Président du Cancéropôle IDF, Président du Cancéropôle Île-de-France, ouvre cette journée dédiée aux technologies de pointe pour la recherche sur le cancer, et souhaite à tous les participants de repartir avec de nouvelles idées et approches sur la question.
Hervé FRIDMAN, Cancéropôle IDF
BIOINFORMATIQUE & DATA SCIENCE
Les plateformes de bio-informatique dans la tempête de la génomique
Les progrès rapides des technologies de la génomique et la diversité des environnements dans lesquels la génomique est un élément clé, des instituts de recherche aux hôpitaux, posent un défi considérable à l’organisation des installations de recherche en général et de la bioinformatique en particulier. À l’avenir, ces demandes ne feront qu’augmenter à mesure que le besoin de considérer d’autres sources, y compris les images, les appareils à distance et les sources textuelles (DSE ou publications), augmentera. Pour Alfonso VALENCIA, la communauté a la responsabilité de développer des solutions évolutives s’appuyant sur les infrastructures publiques (matériel, bases de données et logiciels) et en liaison avec l’expertise scientifique locale. Ces projets de collaboration devraient être accessibles aux bioinformaticiens, aux biologistes et aux cliniciens, et intégrer le besoin évident de formation interdisciplinaire. Il a abordé ces sujets à la lumière de son expérience dans les domaines de la science, des plateformes de service, des infrastructures de soutien et des organisations professionnelles.
ALFONSO VALENCIA – Barcelona Supercomputing Center – Diaporama
Plateformes de services et FAIR data pour la recherche sur le cancer
Les plateformes sont essentielles à la production structurée d’ensembles de données à grande échelle allant de la génomique et de la transcriptomique à la protéomique et à la métabolomique. Sven NAHNSEN a parlé du besoin des plateformes pour permettre des soins personnalisés et axés sur les données ainsi que des recherches de pointe sur le cancer. Il a également discuté du rôle des données massives, de l’autonomisation des usagers cliniques et de l’analyse automatisée des données pour l’intégration de données hétérogènes sur le cancer. Comme exemple d’utilisation de la plateforme, il a présenté l’infrastructure de données de QBC appliquée aux études oncologiques ainsi que l’approche de Tübingen pour l’individualisation de la thérapie du cancer par des vaccins à base de peptides.
SVEN NAHNSEN – Quantitative Biology Center, University of Tübingen – Diaporama
Machine Learning pour la médecine de précision
La capacité à recueillir des données pour caractériser finement l’état d’un patient, à l’aide par exemple de technologies génomiques et d’imagerie, ouvre la voie à des stratégies thérapeutiques adaptées à chaque patient individuellement. Le machine learning est aujourd’hui la principale technologie utilisée pour optimiser ces stratégies, basée sur l’analyse automatique de grandes quantités de données. Jean-Philippe VERT a parlé de certains progrès récents dans ce domaine, ainsi que des défis qui restent à relever.
JEAN-PHILIPPE VERT – Google Brain, France – Diaporama
SCREENING & THÉRAPIE
Profilage de la réponse médicamenteuse pour un traitement personnalisé de la leucémie pédiatrique
En dépit d’une grande amélioration de la survie des enfants atteints de leucémie lymphoblastique aiguë, le traitement de la leucémie aiguë récidivante et réfractaire reste difficile. L’équipe de Jean-Pierre BOURQUIN et Beat BORNHAUSER a établi une approche de médecine de précision fonctionnelle pour identifier les vulnérabilités spécifiques de la maladie résistante. L’idée est d’orienter les décisions de traitement à l’aide de tests de médicaments en temps réel sur des échantillons prélevés chez les patients. Leur approche de dépistage fonctionnel est basée sur une puissante plateforme d’analyse automatisée basée sur l’imagerie qui génère des profils de réponse des cellules leucémiques dérivées des patients aux
agents chimiothérapeutiques actuels et nouveaux. Ceci permet de détecter une forte activité anti-leucémique des agents thérapeutiques disponibles ou nouveaux et des médicaments auxquels une leucémie donnée est résistante. Grâce à leur approche fonctionnelle, ils ont pu détecter une activité inattendue et très pertinente d’agents thérapeutiques chez des patients atteints d’une maladie réfractaire, ce qui a permis d’obtenir des réponses thérapeutiques en clinique.
BEAT BORNHAUSER – Children’s Hospital, University of Zurich – Diaporama
Les organoïdes de tumeur de la tête et du cou comme plateforme pour la médecine personnalisée
Des études antérieures ont décrit les organoïdes tumoraux comme pouvant modéliser la diversité des types de carcinomes humains existants. Else DRIEHUIS présente ici les conditions d’une culture à long terme d’organoïdes muqueux humains. À l’aide de ce protocole, un panel de lignées organoïdes dérivées du carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC) a été établi. Ce panel récapitule les caractéristiques génétiques et moléculaires précédemment décrites pour le HNSCC. Les organoïdes conservent leur potentiel tumorigène lors de la xénotransplantation. Elle observe par ailleurs des réponses différentielles à un panel de médicaments incluant le cisplatine, le carboplatine, le cetuximab et la radiothérapie in vitro. Le dépistage de médicaments révèle une sensibilité sélective à des drogues ciblées qui ne sont normalement pas utilisées dans le traitement des patients atteints du cancer du sein avec HNSCC. Ces observations peuvent inspirer une approche personnalisée de la prise en charge du HNSCC et élargir le répertoire des médicaments du HNSCC.
ELSE DRIEHUIS – Hubrecht Institute – Diaporama
PHÉNOTYPAGE MULTIPARAMÉTRIQUE : IMAGERIE & IMMUNOLOGIE
Cartogrpahie moléculaire et cellulaire hautement multiplexée des tissus des cancers du poumon et du sein en 2 et 3 dimensions à l’aide de la cytométrie de masse par imagerie
Une compréhension holistique des structures des tissus et des organes exige que les constituants moléculaires puissent être détectés dans leur contexte original. La cytométrie de masse par imagerie (IMC) permet de détecter jusqu’à 50 antigènes et acides nucléiques spécifiques simultanément à l’aide d’anticorps à marqueurs métalliques ou de sondes d’acides nucléiques, respectivement. Raul CATENA et son équipe utilisent l’IMC et une nouvelle variante en 3D, la tomographie de masse, pour effectuer une analyse phénotypique approfondie de centaines de tumeurs afin de déchiffrer et de mieux comprendre la composition du microenvironnement tumoral. Leurs données, après une analyse approfondie à l’aide d’outils informatiques avancés, révèlent une hétérogénéité spatiale et cellulaire, des interactions préférentielles de cellule à cellule, des motifs détaillés d’architecture tissulaire et des micro-environnements uniques. L’IMC et la tomographie de masse fournissent des informations précieuses sur le microenvironnement tissulaire, la compréhension de son environnement cellulaire, l’organisation des tissus, les interactions moléculaires entre ses composants et donc les bases fondamentales de la malignité des cancers.
RAUL CATENA – Institute for Molecular Life Science, University of Zurich – Diaporama
Bioimaging Austria-CMI : imagerie multimodale corrélée à différentes échelles
Le Correlated Multimodal Imaging Node Austria (CMI) est l’initiative officielle autrichienne de bio-imagerie en Europe des plus grands experts en imagerie en Autriche. Il a été créé sous la forme d’un consortium de huit universités et instituts de recherche de Vienne et de ses environs (www.bioimaging-austria.at) afin d’être pionniers en imagerie multimodale corrélée à différentes échelles dans les sciences du vivant. L’imagerie corrélée recueille des informations holistiques sur l’échantillon selon deux modalités complémentaires ou plus qui – combinées séquentiellement – créent une vue composite très informative de l’échantillon. Le CMI offre une multitude de technologies d’imagerie de base et de pointe, de l’IRM à la microscopie à super-résolution, de nombreux pipelines d’imagerie multimodale corrélée et divers services de soutien, comme l’analyse des données et des images, aux chercheurs et aux scientifiques à l’échelle nationale et internationale. Les techniques d’imagerie du CMI couvrent toute la gamme de résolution des études précliniques et biologiques et fournissent des informations complémentaires sur la structure, la fonction et la composition moléculaire des échantillons. Plus de 30 techniques d’imagerie permettent à la fois l’imagerie in vivo et ex vivo et l’analyse moléculaire. En particulier, le CMI développe et met en place des flux de travail multimodaux entièrement nouveaux à la pointe de l’imagerie corrélée, qui peuvent impliquer plus de deux modalités d’imagerie. Le CMI va explicitement au-delà de la CLEM (microscopie électronique et de la lumière corrélative) et de l’imagerie hybride, et fait ainsi progresser considérablement le domaine de l’imagerie corrélée. Au cours des dernières années, l’imagerie et les plates-formes d’imagerie ont évolué rapidement et imposent des exigences élevées en matière de technologie, d’innovation et de gestion. Avec la création du CMI, l’Autriche répond au besoin naissant dans la recherche internationale de plates-formes centralisées avec des approches d’imagerie à la fois hautement spécialisées et holistiques.
ANDREAS WALTER – BioImaging Austria CMI
Plasticité, engorgement et remodelage tissulaire pendant l’invasion et les métastases
L’invasion unicellulaire ou collective résulte de la coordination de l’adhésion cellulaire, de la déformabilité et de la dynamique de l’actine par rapport à l’environnement tissulaire. Lorsqu’elles sont surveillées in vivo, à l’aide d’une deuxième et d’une troisième génération de multiphotons intravitaux harmoniques et d’une microscopie à fluorescence, les microniches tissulaires fournissent des pistes favorisant l’invasion qui permettent une migration collective le long des pistes les plus résistantes. En tant que voies principales, le guidage par contact non destructif est assuré par des pistes périmusculaires, vasculaires et neurologiques multi-interfaces préformées de topographie 1D, 2D et 3D, fournissant un substrat pour les invasions dépendantes ou non de l’intégrine. L’analyse ultrastructurale 3D révèle qu’un espace confiné de moindre résistance est fourni par des conduits tissulaires constitutifs (« autoroutes «) dont la géométrie, la nanotropographie et la composition moléculaire sont les principales voies d’invasion par guidage par contact combiné à un mécanisme de « blocage « cellulaire. De façon constante, des sphéroïdes de mélanomes mésenchymateux ou de cellules tumorales épithéliales sont passés d’une dissémination collective à une dissémination unicellulaire face à des tissus 3D de faible confinement, en fermant les voies intégrine et cadhérine, alors que l’acquisition de la densité tissulaire des jonctions cellule-cellule et la polarisation et migration supracellulaire se faisaient plus fréquentes. En conclusion, l’invasion du cancer est maintenue par des programmes physico-chimiques qui équilibrent l’adhésion intrinsèque des cellules et le couplage mécanique avec l’espace physique et les repères moléculaires rencontrés.
PETER FRIEDL – Radboud University
CONCLUSION
Philippe HUPE revient sur les principaux enseignements de la journée : les plateformes technologiques ont pour rôles de soutenir la recherche, initier l’innovation, et seront probablement de plus en plus impliquées dans les soins, pour intégrer des informations de différents niveaux et proposer par exemple, des outils d’aide à la décision. Il revient également sur les défis à venir pour lesquels une coordination transversale et inter-institutionnelle sera nécessaire.
PHILIPPE HUPE – Institut Curie
