Caractérisation par imagerie in vivo multimodale des changements du microenvironnement tumoral lors de la reprogrammation des macrophages associés aux tumeurs dans des modèles murins de cancer du sein

Au sein des tumeurs, les cellules cancéreuses sont associées à un micro-environnement d’une très grande hétérogénéité inter- et intra-tumorale. Ce micro-environnement, composé de protéines formant une matrice extracellulaire, de cellules endothéliales formant un réseau vasculaire, de cellules fibroblastiques de soutien, et de cellules de l’inflammation. Le microenvironnement tumoral prend une part active dans le développement cancéreux. En particulier, les tumeurs sont infiltrées de macrophages, cellules de l’immunité innée, que la tumeur «reprogramme » afin qu’ils soutiennent sa croissance et l’aident à résister aux traitements. La présence de macrophages tumoraux dans certains cancers, comme le cancer du sein, est le signe de tumeurs agressives et est associée à une plus courte espérance de vie. La possibilité de quantifier la présence des macrophages tumoraux et de visualiser leur répartition par imagerie médicale représenterait donc une avancée majeure pour le diagnostic des tumeurs, et pour le pronostic des prises en charges thérapeutiques. Par ailleurs, certaines molécules chimiques peuvent « transformer » les macrophages pro-tumoraux en macrophages cytotoxiques luttant contre les cellules cancéreuses. Ils représentent ainsi une cible thérapeutique innovante. Au cours de ce projet, nous proposons (1) de mettre en place des modèles murins de cancer du sein, pour (2) évaluer le tilmanocept, un agent de contraste d’imagerie médicale permettant de visualiser les macrophages pro-tumoraux, et (3) évaluer par imagerie non invasive multimodale des thérapies ciblant l’immunité anticancéreuse.

Le cancer du sein figure toujours en tête des cancers les plus meurtriers chez les femmes, à l’échelle mondiale comme en France. En particulier, les cancers du sein triple négatifs, non hormono-dépendants, généralement diagnostiqués chez les femmes de moins de 40 ans, représentent toujours un défi thérapeutique. Pour y répondre tout en limitant les effets secondaires des traitements, de nouvelles approches thérapeutiques ciblant non seulement les cellules cancéreuses mais aussi leur micro-environnement sont désormais à l’étude. Ce projet permettra de mieux comprendre et d’évaluer une approche d’immunothérapie innovante dans le cadre des cancers du sein. Par ailleurs, le développement d’un agent de contraste d’imagerie nucléaire médicale spécifique des macrophages pro-tumoraux est important pour mieux caractériser les cancers et suivre plus finement les traitements d’immunothérapie. Au delà des cancers, cet agent de contraste d’imagerie pourrait également être utile dans les événements cardiovasculaires, les troubles métaboliques et autres pathologies, où les macrophages jouent également un rôle essentiel dans l’évolution de la maladie.

Sauf pour les souris transgéniques PyMT, la mise en place des modèles cancéreux nécessite l’injection de cellules cancéreuses (une unique injection de 100 µL en sous cutané dans le flanc des souris nude et le coussinet adipeux mammaire des souris BalbC). Cette intervention de cinq minutes environ se fera sous anesthésie gazeuse à l’isoflurane. Nous aurons quatre groupes de traitement (contrôle, inhibiteur du CSF1, anti-PD1 et combinaison). Ces molécules sont déjà autorisées en clinique pour d’autres types de tumeurs. L’inhibiteur du CSF1 sera administré par gavage 3 fois par semaine pendant 3 semaines (500 μL pour une souris de 25 g). Le groupe contrôle recevra la solution de dilution (10% de DMSO et 90% d’huile d’olive). L’anticorps anti–PD-1 sera injecté par voie intra-péritonéale 2 fois par semaine pendant 3 semaines (50 μL pour une souris de 25 g). Le groupe contrôle recevra du sérum physiologique. Ces administrations se feront chez l’animal vigile et durent de 1 à 2 minutes. Les procédures d’imagerie (2 fois par semaines pendant 4 semaines) sont réalisées sur animaux anesthésiés. Il s’agit de procédures non invasives et non douleureuses. Les animaux sont anesthésiés (1 à 2h ) uniquement pour ne pas qu’ils ne bougent. Avant l’examen de TEP-TDM-US, soit une fois par semaine pendant 4 semaines les glycémies de tous les animaux seront prises sur les animaux anesthésiés par ponction de la veine caudale. Cette mesure se fait à l’aide d’un glucomètre commercial (Accu-chek Performa) associé à des bandelletes et ne nécessite qu’une gouttelette de sang de quelque microlitres.

La procédure potentiellement douloureuse de ce projet est l’injection de cellules cancéreuses en sous cutané dans le flanc ou dans le coussinet adipeux mammaire. Elles seront réalisées sous anesthésie générale. Les examens d’imagerie réalisés ensuite sont non invasifs et atraumatiques et impliquent au maximum l’injection d’un agent de contraste utilisé en clinique. L’inhibiteur du CSF1 (pexidartinib) et l’anticorps anti–PD-1 sont autorisés en clinique. Il n’a pas été décrit dans la littérature d’effets secondaires nuisibles chez la souris aux doses et à la durée de traitement retenues dans ce projet. Un contrôle attentif de l’état général des souris sera cependant mis en place. Les animaux inclus dans l’étude seront, par contre, porteurs de tumeurs, ce qui peut amener en fin d’étude à des effets délétaires dûs à la présence des lésions cancéreuses. Les animaux seront donc surveillés avec attention.

A la fin de l’étude, au bout de trois semaines de traitement et le lendemain de la dernière acquisition d’imagerie, chaque animal de ce lot sera mis à mort par dislocation cervicale après sédation à l’isoflurane. L’euthanasie des animaux permettra d’éviter toute souffrance inutile à ces animaux porteurs de tumeurs, ainsi que le prélèvement des tumeurs pour valider les suivis par imagerie non invasive avec des analyses ex vivo.

La souris est le modèle le plus utilisé pour les études en cancérologie, et nous permettra de comparer nos résultats à ceux présentés dans la littérature. Les appareils d’imagerie dont nous disposons sont adaptés spécialement à l’étude des rongeurs. Nous utiliserons 3 espèces de souris de façon à obtenir quatre modèles de cancer du sein présentant des caractéristiques génotypiques et phénotypiques différentes. Les souris nude, immunodéficientes pour les lymphocytes T mais possédant des cellules de l’immunité innée et des lymphocytes B fonctionnels nous permettrons l’étude de cellules humaines. Elles permettront d’obtenir un modèle simplifié pour étudier le rôle des macrophages dans la croissance tumorale et notre capacité à suivre l’effet de leur repolarisation par imagerie. Afin de pouvoir étudier également l’interaction des macrophages et des lymphocytes T, le développement d’un modèle immunocompétent, les souris BAlbC allogreffées avec des cellules cancéreuses murines, est nécessaire. Enfin les souris transgéniques PyMT représentent un modèle plus complexe de développement cancéreux. Adulte de 6 semaines car c’est l’âge ou les animaux sont de jeunes adultes ayant atteints la maturité, ce qui permet de s’affranchir des problèmes liés à l’âge. C’est cet âge qui est le plus souvent rapporté dans la littérature pour ce type d’étude, ce qui nous permettra de confronter nos résultats avec ceux d’autres équipes.