Étude de la perméabilisation de la barrière hémato-encéphalique par l’ultrason et la radiothérapie : applications pour la biopsie liquide

Les tumeurs cérébrales malignes représentent la principale cause de décès liés au cancer chez les enfants, les adolescents et les jeunes adultes. Le succès du traitement actuel comprenant la chimiothérapie, la radiothérapie et la chirurgie reste très limitée avec une survie qui s’est très peu améliorée au cours des 20 dernières années. Il est actuellement très difficile pour les cliniciens d’évaluer la réponse au traitement et d’anticiper la résistance de la tumeur ou la rechute, ce qui limite le développement de nouvelles thérapies. Lorsque les cellules tumorales meurent, elles se désintègrent et répandent leur contenu dans les fluides biologiques comme le sang ou le liquide céphalo-rachidien. Ce matériel génétique flottant, détectable dans les liquides biologiques, contient des informations différentes mais complémentaires sur la tumeur. Dans le contexte spécifique des tumeurs cérébrales, une barrière de vaisseaux sanguins visant à protéger le cerveau, limite aussi le passage des biopsies liquides dans le sang ainsi que la pénétration d’agents chimio thérapeutiques dans le cerveau. Cependant, de récent progrès technologiques ont permis d’ouvrir cette barrière de manière temporaire à l’aide d’ultrasons. Des études ont également montre que lors d’un traitement avec radiothérapie, la barrière hémato-encéphalique devenait plus perméable. Dans le projet proposé, nous allons donc utiliser ces approches pour tester la pénétration dans le cerveau de nouveaux médicaments mais aussi collecter une plus forte concentration de biopsies liquides et en extraire des données génétiques grâce à des technologies de pointe.

L’étude des tumeurs cérébrales pédiatriques représente un défi majeur en oncologie pédiatrique. Une approche de biopsie liquide non invasive pourrait présenter plusieurs avantages. À court terme, l’ouverture de la barrière hémato-encéphalique est temporaire, se rétablissant lentement en quelques heures ou jours. L’optimisation du moment des prises de sang permettra d’établir un modèle plus précis pour les futures expériences. Les échantillons de sang sont prélevés dans l’heure suivant l’impulsion ultrasonore. Si nos résultats montrent qu’un autre moment de prélèvement est plus efficace, cela pourrait entraîner une révision du protocole clinique. Par ailleurs, nous prévoyons de recueillir des échantillons sanguins dans le cadre d’un essai clinique pendant que les patients reçoivent leur radiothérapie. Les résultats de cette étude pourraient aider à déterminer le moment optimal pour les prélèvements sanguins. À terme, la biopsie liquide pourrait permettre de surmonter les limites des biopsies standards, qui nécessitent des procédures chirurgicales invasives souvent contre-indiquées en fonction de la localisation de la tumeur. Ces interventions peuvent également entraîner des complications neurologiques. L’identification d’altérations moléculaires spécifiques est cruciale dans le diagnostic et le traitement des tumeurs du système nerveux central, car elle permet de concevoir des thérapies ciblées et personnalisées. De plus, les biopsies standard peuvent ne pas refléter l’intégralité du génome tumoral, notamment dans le cas de tumeurs hétérogènes. Quant à elle, la biopsie liquide offre une vue d’ensemble du génome tumoral, même dans les tumeurs multifocales. Un autre avantage majeur est la possibilité de réaliser des prélèvements répétés, ce qui permet de suivre l’évolution de la tumeur à long terme, d’évaluer la réponse au traitement et de détecter précocement une rechute moléculaire.

Le animaux subiront une seule fois une greffe de cellules tumorale dans le cerveau sous anesthesie générale. Il s’agit d’une chirurgie qui dure une dizaine de minutes au maximum. L’application des ultrasons externe est une procédure qui nécessite la sédation des souris pendant environ 5 minutes (dépendant du temps d’exposition aux ultrasons). Le traitement de radiothérapie nécessite la sédation des souris pendant environ 5 minutes (dépendamment de la dose de traitement). Il y aura 5 séances d’ultrasons ou 5 séances de radiothérapie selon les animaux. Certains animaux auront 4 prélèvements de sang sous anesthésie générale (durée : moins d’une minute). Des animaux pourront avoir entre 14 et 35 gavages, vigiles, durée 1 minute. Des animaux auront des séance d’imagerie une fois par semaine (maximum 12 séances, sous anesthésie générale, durée 10 minutes).

Les animaux seront greffés avec des tumeurs par injection intracérébrale. De ce fait, en fin de procédure, des animaux pourront présenter des symptômes neurologiques modérés, principalement de l’apathie. Les doses de radiothérapie et d’ultrasons utilisées sont bien tolérées par les animaux et ne déclenchent pas de nuisance. Les prélèvements de sang, et les injections sous anesthésie locale ou générale entraîneront une contrainte légère (stress avant anesthésie).

Les animaux seront euthanasiés afin de faire des études et analyses sur les cerveaux et les liquides céphalorachidiens.

La souris est le modèle de choix en oncologie, en raison de sa proximité immunologique avec l’homme. L’utilisation de modèles de souris immunodéprimées permet également de créer des modèles pertinents en greffant des tumeurs humaines. Les animaux utilisés auront 7 à 8 semaines correspondant à l’âge de l’adolescent/ jeune adulte ce qui représente la tranche d’âge au diagnostic des tumeurs cérébrales sur lesquelles nous travaillons.