Les néo-sarcomes secondaires post-radiothérapie : évaluer l’accumulation de cassures simple-brin de l’ADN dans les tissus situés en marge du territoire irradié.

Plus de la moitié des cancers sont traités par radiothérapie, seule ou en combinaison avec de la chimiothérapie ou de la chirurgie. Les radiations utilisées pour le traitement créent des cassures sur les deux brins de la double hélice d’ADN, qui sont létales pour les cellules cancéreuses. Bien que les techniques de radiothérapie soient de plus en plus précises, les rayonnements touchent toujours des cellules saines à proximité de la zone traitée, ce qui induit des effets secondaires. Certains sont immédiats, comme une réaction inflammatoire, d’autres sont beaucoup plus tardifs, avec un risque de développement d’un second cancer. Les seconds cancers sont extrêmement rares, mais souvent sévères, avec un taux de survie à 5 ans compris entre 10 et 40%. Comme ils se développent de nombreuses années après la radiothérapie initiale, ils concernent principalement des personnes ayant souffert d’un cancer durant leur enfance. Il est donc important et urgent de comprendre les mécanismes responsables du développement de ces cancers afin de pouvoir mieux prévenir leur formation. Lors d’études précédentes réalisées sur des cultures de cellules, nous avons montré que les cellules saines en bordure de zone traitée, recevant uniquement de très faibles doses de rayonnements, subissent aussi des cassures de l’ADN, mais seulement sur un brin, ce qui n’est pas létal pour les cellules, mais induit leur sénescence prématurément, ce qui se traduit entre autres par un arrêt de prolifération. Puis, quelques rares de ces cellules sénescentes évoluent vers un état pré-tumoral. L’objectif de ce projet est de vérifier une partie de ces résultats chez l’animal, notamment l’accumulation de cassures simple-brin de l’ADN, qui est l’étape cruciale pour l’induction de la sénescence puis l’acquisition de mutations nécessaires à l’évolution tumorale.

Ce projet contribuera à une meilleure compréhension des mécanismes responsables du développement des seconds cancers post-radiothérapie. Les résultats seront publiés dans une revue scientifique internationale à comité de lecture. La compréhension de ces mécanismes pourrait doter la clinique de marqueurs prédictifs de risque d’apparition des seconds cancers, que pourraient être les marqueurs de sénescence et de cassures simple-brin l’ADN. Des traitements préventifs ciblant les cellules sénescentes pourraient ensuite faire l’objet d’essais cliniques.

Afin de n’étudier que l’effet des radiations sur les cellules saines en bordure d’une tumeur, nous n’irradierons pas les souris directement, mais nous les placerons en contact étroit avec un objet mimant la tumeur, appelé fantôme qui, lui, sera irradié. Les irradiations suivront un protocole similaire à celui appliqué aux patients, soit 2 Gy par séance quotidienne, sauf les week-ends, pendant maximum 7 semaines. De façon à bien assurer le contact entre la souris et le fantôme, les souris seront tondues et du gel d’échographie sera appliqué sur leur peau. Pendant la tonte et l’irradiation, les souris seront anesthésiées (anesthésie gazeuse). Les souris seront euthanasiées après une irradiation et à la fin de chaque semaine et des fragments de tissus seront prélevés. Ils feront ensuite l’objet d’analyse microscopique pour quantifier l’accumulation des cassures simple-brin de l’ADN au fur et à mesure des irradiations. Nous comparerons les résultats à des contrôles négatifs d’âge égal et manipulées comme les souris irradiées (anesthésie, tonte et application de gel d’échographie). Nous réaliserons également des contrôles positifs, c’est-à-dire des souris qui seront irradiées directement une fois et qui auront donc des cassures simple-brin de l’ADN. Deux jours avant le début du protocole d’irradiation, puis pendant tout le protocole jusqu’à l’euthanasie finale, l’alimentation des souris qui est très enrichie en vitamines passera à une alimentation sans supplémentation en niacine (= vitamine B3). En effet, la niacine est nécessaire à la réparation des cassures simple-brin de l’ADN. Un excès, bien supérieur à la quantité naturellement présente dans les céréales composant les granulés de l’alimentation des souris en animalerie et bien supérieur à la quantité moyenne présente dans l’alimentation humaine, pourrait minimiser les effets de la radiothérapie. Nombre de souris et nombre d’irradiations : – 5 souris placées en contact d’un fantôme irradié 1 fois – 5 souris contrôle négatif – 5 souris contrôle positif irradiées directement 1 fois – 5 souris placées en contact d’un fantôme irradié 1 fois par jour pendant 5 jours consécutifs (= 1 semaine) – 5 souris contrôle négatif – Même procédure que précédemment à 2, 3, 4, 5, 6, 7 semaines. Au total, nous aurons besoin de 85 souris. Nous prévoyons le double, pour pouvoir refaire tout ou en partie la procédure en cas de problème, soit 170 souris au maximum.

Pour les souris contrôle positif, aucun effet indésirable n’est prévu, car elles seront euthanasiées tout de suite après irradiation. Pour les souris contrôle négatif, elles ne subiront qu’un rasage une fois tous les 8 ou 15 jours, une anesthésie gazeuse et une application de gel d’échographie quotidiennes, ce qui ne devrait pas avoir d’effet indésirable. Pour les autres souris, aucun effet indésirable n’est prévu non plus car, en n’étant pas irradiées directement, elles ne recevront que des doses très faibles, ce qui ne devrait pas induire de réaction inflammatoire. Par ailleurs, elles ne devraient pas avoir le temps de développer de seconds cancers, car les cancers induits par irradiation chez la souris sont connus pour se développer après une période d’au moins 18 mois. Deux jours avant, puis pendant tout le protocole d’irradiation, le régime alimentaire des souris comprendra uniquement la niacine apportée par les céréales (soit 50mg/kg, à comparer aux 70mg/kg des régimes supplémentés), alors que le minimum recommandé est de 30mg/kg. Cette absence de supplémentation en niacine ne devrait donc pas changer la physiologie globale des souris, d’autant qu’elle ne sera pas réalisée pendant la croissance des souris.

A l’issue de chaque procédure les souris seront sacrifiées et des prélèvements de tissus seront réalisés pour des analyses microscopiques. Les analyses consisteront à quantifier les cassures simple-brin de l’ADN dans les cellules devenues sénescentes suite aux irradiations successives.

La souris est une espèce classiquement utilisée en radiobiologie et cancérologie, dont la génétique et la manipulation sont bien maitrisées en laboratoire. De plus, nous utiliserons une souche de souris transgénique (p16-tdTomato : insertion de tdTomato fluorescent dans le gène p16) qui permet d’analyser facilement les cellules sénescentes. Enfin, en lien avec notre problématique, la souris est connue pour développer des cancers lorsqu’elle est soumise à des irradiations. Nous utiliserons des souris adultes jeunes ayant atteint leur taille maximale, soit âgées de 10 semaines. L’acquisition de la taille adulte permettra de placer toujours la souris de la même manière en contact avec le fantôme irradié. La sénescence cellulaire survient avec l’âge. C’est la raison pour laquelle nous utiliserons des souris jeunes pour être le moins possible parasité par la sénescence survenant spontanément avec l’âge.