Profil immunitaire et macrophages associés aux tumeurs comme biomarqueurs du carcinome anaplasiques de la thyroide – PRIMAThyC

Le projet repose sur une stratégie translationnelle combinant l'analyse d'échantillons de patients et l'utilisation de modèles précliniques expérimentaux. La méthodologie s'articule autour de trois tâches interconnectées.

La première tâche, dédiée à la cartographie immunitaire, s'appuie sur une collection prospective d'échantillons sanguins et tumoraux issus de patients atteints de CAT, inclus dans l'étude de médecine de précision STING (NCT04932525). Le profilage phénotypique des cellules immunitaires circulantes est réalisé par cytométrie en flux spectrale à haut débit par séquençage d'ARN en cellule unique (scRNA-seq). En parallèle, une caractérisation transcriptomique approfondie est effectuée par séquençage d'ARN en cellule unique (scRNA-seq) et par transcriptomique spatiale sur des biopsies tumorales. Ces techniques permettent de définir avec une haute résolution l'hétérogénéité des populations myéloïdes et lymphoïdes et d'identifier des sous-populations spécifiques associées à la maladie.

La deuxième tâche est consacrée à la validation fonctionnelle et à la modélisation. Elle utilise une plateforme de modèles précliniques développés à partir des tumeurs de patients caractérisées. Des xénogreffes dérivées de patients (PDX) sont établies chez la souris immunodéficiente pour conserver l'architecture tumorale et l'hétérogénéité génétique. Ceci est réalisé au sein de la plateforme dédiée à Gustave Roussy. Des lignées cellulaires primaires et des modèles de culture en 3D (tumoroïdes) sont dérivés de ces PDX. Ces outils permettent de réaliser des expériences de co-culture avec des macrophages ou des monocytes pour étudier in vitro les mécanismes de dialogue intercellulaire. L'impact du ciblage des interactions tumeur-macrophage sur la sensibilité aux inhibiteurs de kinases (par exemple anti-BRAF/MEK ou anti-RET) est évalué par des tests de viabilité et d'apoptose en présence d'agents bloquants spécifiques ou après modulation génique des cibles identifiées. Il est également étudié l'influence des cellules tumorales sur le profil cytokinique et la polarisation macrophagique au sein des différentes lignées.

La troisième tâche vise au référencement des biomarqueurs. Elle implique l'intégration bioinformatique des données omiques générées avec les données cliniques et les caractéristiques moléculaires des tumeurs (mutations BRAF, RAS, TP53, TERT)ainsi qu'avec les données de modélisation in vitro et in vivo. Cette étape permet d'établir des corrélations entre les profils immunitaires spécifiques et le pronostic des patients. La pertinence clinique et la distribution spatiale des biomarqueurs candidats identifiés par les approches à haut débit sont ensuite validées par immunohistochimie sur des séries indépendantes de tissus tumoraux fixés en formol et inclus en paraffine.

Résultats obtenus (Octobre 2022 – Octobre 2025)

Les travaux initiaux ont permis de finaliser les Tâches 1 et 2, établissant le rationnel et les outils pour la validation fonctionnelle.

Tâche 1 : Cartographie immunitaire (Réalisée) Le profilage transcriptomique (scRNA-seq) et phénotypique (cytométrie spectrale) d'échantillons sanguins et tumoraux de patients a établi une carte résolue du microenvironnement du CAT. Ces données ont mis en évidence des populations spécifiques de macrophages associés aux tumeurs (TAM) et leurs interactions avec les populations lymphocytaires, guidant la sélection des cibles pour la phase de validation fonctionnelle.

Tâche 2 : Modèles précliniques (Réalisée) Quatre modèles de PDX et leurs lignées cellulaires appariées ont été dérivés de patients de l'étude STING.

• Caractérisation génomique : Séquençage confirmant la conservation des altérations motrices parentales représentatives de l'hétérogénéité du CAT.

• Phénotype : Validation histologique du profil dédifférencié (perte de Tg/TTF1, conservation de PAX8). Validation fonctionnelle de l'activation des voies de signalisation en aval (ERK/MEK ou AKT) par Western Blot.

• Modèles 3D : Mise au point d'un modèle de tumoroïdes. Ces structures 3D reproduisent l'architecture tumorale et recrutent activement les macrophages in vitro, mimant l'infiltration observée chez les patients.

Travaux à réaliser (Octobre 2025 – octobre 2027, demande d'extension du projet de 1 an)

Il reste dorénavant à réaliser la tâche 3, visant l'exploitation fonctionnelle de ces modèles pour caractériser la résistance thérapeutique médiée par le microenvironnement.

• Corrélation Génotype/Cytokine : Le profilage in vitro des lignées a identifié quelques cytokines candidates, avec des variations dépendantes du fond génétique. Ces résultats seront croisés avec les dosages multi-cytokines réalisés sur le plasma des patients au diagnostic pour établir des corrélations génotype/sécrétome/infiltrat myéloïde.

• Validation fonctionnelle : L'impact des candidats identifiés sur la polarisation des macrophages et la résistance aux thérapies sera évalué dans le système de co-culture 3D (tumoroïdes + macrophages).

• Stratégies thérapeutiques : Nous testerons si le blocage ciblé de ces cytokines ou de leurs récepteurs, combiné aux inhibiteurs de kinases standards, permet de lever la protection conférée par les macrophages et de restaurer l'apoptose tumorale.

Le projet PRIMAThyC vise à établir le rationnel préclinique indispensable au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques pour le carcinome anaplasique de la thyroïde (CAT), pathologie orpheline à pronostic sombre. Les perspectives s'articulent autour de trois axes majeurs.

1) La stratification des patients, l'innovation thérapeutique et la valorisation scientifique.

Stratification immunologique et biomarqueurs non invasifs L'intégration des données transcriptomiques et phénotypiques permettra de proposer une classification immunologique du CAT. L'identification de signatures immunitaires circulantes corrélées à l'infiltration tumorale (macrophages, lymphocytes T) et au pronostic offrira des outils non invasifs pour le suivi de la maladie. Ces biomarqueurs sanguins permettront de prédire le pronostic et de pallier la difficulté d'accès aux biopsies tissulaires itératives chez ces patients.

2) Standardisation des outils de recherche

La caractérisation génomique et transcriptomique approfondie des modèles PDX et des lignées dérivées, ainsi que la mise au point des tumoroïdes 3D, permettront de mettre à disposition de la communauté scientifique des outils robustes et prédictifs. Ces modèles serviront de plateforme pour tester les futures classes thérapeutiques.

3) Innovation thérapeutique

La validation fonctionnelle in vitro et sur modèles PDX des interactions tumeur-macrophage fournira la preuve de concept pour le développement de nouvelles combinaisons thérapeutiques. En ciblant les axes cytokiniques identifiés, l'objectif est de lever la résistance adaptative induite par le microenvironnement. Ces données précliniques ont vocation à soutenir le développement d'essais cliniques ciblant cellules tumorales et immunitaires, en particulier macrophagiques.

Le carcinome anaplasique de la thyroïde (CAT) est une maladie rare et agressive. Même avec un traitement multimodal, le pronostic reste sombre avec une survie globale de 6 à 12 mois.
Suite aux premiers travaux de notre équipe, nous émettons l'hypothèse que l'agressivité clinique du CAT et sa résistance aux traitements sont liées à un microenvironnement tumoral hautement immunosuppresseur constitué de cellules myéloïdes immunosuppressives, au premier rang desquelles on trouve des macrophages associés aux tumeurs (TAM).
L'objectif du projet PRIMAThyC est d'étudier le profil des cellules immunitaires circulantes et associées aux tumeurs dans les échantillons sanguins et tumoraux de patients atteints de CAT. Le résultat attendu de ce projet est l’identification de biomarqueurs de la maladie qui peuvent être utilisés pour améliorer la prise en charge, suggérer des hypothèses physiopathologiques et identifier des cibles thérapeutiques potentielles afin de concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques.
Pour atteindre cet objectif, le projet est composé de 3 tâches:
- Cartographie : décrire le paysage immunitaire circulant et tumoral des CAT par des techniques à haut débit.
- Référencement : identifier les biomarqueurs d'importance pronostique et / ou thérapeutique en recherchant des corrélations entre les biomarqueurs candidats, les populations de cellules immunitaires et le statut mutationnel, les caractéristiques pathologiques, la réponse aux traitements et la survie globale
- Validation/modélisation : valider la pertinence des biomarqueurs identifiés in vitro et in vivo et par immunohistochimie sur des échantillons tumoraux conservés en biobanque.
Le projet PRIMAThyC génèrera une cartographie immunologique et tumorale intégrative du CAT et permettra d'identifier des biomarqueurs d'intérêt prédictif et/ou pronostique ainsi que de nouvelles cibles thérapeutiques pour cette maladie mortelle très rare.