Role of non invasive animal imaging in preclinical anticancer drug development

ARTICLE

Auteur(s) :, Nicolas Guilbaud^*, Olivier Duchamp, Nathalie Just, Philippe Genne

Oncodesign Biotechnology, 20, rue Jean Mazen, BP 27627, 21076 Dijon Cedex

Article reçu le 16 Novembre 2004, accepté le 23 Novembre 2004

Preuve du concept in vivo et détermination de biomarqueurs

C’est dans ce cadre que l’imagerie pourrait jouer un rôle important : en définissant plus finement les mécanismes d’action d’une molécule ainsi que son potentiel in vivo, en réalisant des études de pharmacocinétique-pharmacodynamique (PK/PD) et en proposant des biomarqueurs indispensables au développement de cette molécule. Il s’agira de vérifier sa stabilité après une administration systémique, son interaction avec la cible et les modifications secondaires éventuelles de celle-ci, sa cinétique d’incorporation et d’élimination au cœur de la tumeur et du tissu sain, mais aussi sa relation avec l’intensité de l’effet observé aux doses administrées et aux concentrations mesurées dans la tumeur [13]. Cette revue aura donc pour principal objectif de présenter l’utilité de ces techniques non invasives appliquées aux modèles animaux pour l’évaluation de nouvelles thérapies anticancéreuses. L’accent sera mis sur la place qu’elles pourraient occuper dans la caractérisation des modèles expérimentaux, la sélection et le transfert en clinique des traitements les plus efficaces.

Les techniques d’imagerie applicables au petit animal

Les techniques permettant l’observation de structures anatomiques sans invasion ni traumatisme tissulaire peuvent être séparées en deux classes. Dans la première, la détection et l’acquisition du signal reposent sur l’interaction des tissus avec différentes formes d’énergie. Elle regroupe la radio-tomograhie par rayons X (CT), l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et l’imagerie par ultrasons (US). Pour la deuxième classe, le signal est directement émis par un traceur radiomarqué ou fluorescent injecté dans l’organisme et spécifique d’une cible ou d’un processus biologique. Elle regroupe principalement les modes d’imagerie nucléaire comme la gamma-scintigraphie, la tomographie par émission de positons (TEP) ou par émission monophotonique (SPECT) et l’imagerie dite « optique » (fluorescence et bioluminescence). La plupart de ces outils (hormis l’imagerie optique) ont été développés pour le diagnostic clinique chez l’homme. Leur transfert au niveau préclinique autorise l’accès in vivo à des niveaux d’information supplémentaires. Mais le choix de l’appareillage pourra varier en fonction de la question posée et donc de l’information recherchée (tableau 1( Tableau 1 )). Les outils très résolutifs comme l’IRM ou la CT représentent la meilleure option pour l’acquisition d’images anatomiques. L’IRM a en effet une très haute résolution spatiale (de l’ordre de 100 μm chez le rongeur) et une excellente capacité de contraste des tissus mous qui est mise à profit dans l’observation d’organes comme le cerveau. L’acquisition de données physiologiques et moléculaires nécessite généralement une forte sensibilité de détection qui est le propre de l’imagerie nucléaire (TEP, SPECT). Les performances de la TEP en médecine nucléaire sont bien établies, ce qui valide son utilisation au stade préclinique. Le FDG marqué au fluor 18 (¹⁸F-FDG) apporte un gain significatif en sensibilité et spécificité pour la détection de sites tumoraux tels que les nodules pulmonaires, les métastases hépatiques ou osseuses [14]. Cet analogue du glucose tire parti des anomalies de la glycolyse et d’une augmentation des transporteurs membranaires pour s’accumuler dans les cellules tumorales sous forme de FDG-6-phosphate. Un des inconvénients liés à l’utilisation du ¹⁸F-FDG provient de son accumulation aspécifique dans des zones comme le cerveau ou dans des sites inflammatoires. L’acquisition d’une série d’images par IRM (dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging ou DCE-MRI) associée à l’injection d’agents de contraste de type chélates de gadolinium et la SRM permettent également d’obtenir des informations fonctionnelles et métaboliques. L’IRM fait désormais référence pour l’étude du réseau vasculaire et de la microvascularisation tumorale [15]. Les techniques optiques sont encore au stade expérimental mais elles suscitent beaucoup d’intérêt de la part des chercheurs en raison de leur très bonne résolution temporelle et de leur faible coût d’utilisation. À la base, des années de recherche en biologie moléculaire dans la conception de systèmes fluorescents ont abouti à la sélection de clones de cellules cancéreuses transfectées par le gène de la green fluorescent protein (GFP) capables de former des tumeurs sur souris immunodéficientes [16]. Le principal inconvénient lié à l’utilisation de la GFP est son pouvoir immunogène limitant son application aux modèles de xénogreffes. De plus, l’auto-fluorescence des tissus sains réduit considérablement la sensibilité de détection du signal. D’autres systèmes utilisant la bioluminescence (luciférase) ou des marqueurs fluorescents émettant dans le proche infrarouge (cyanine 5.5) sont plus sensibles et semblent extrêmement prometteurs.

Il faut aussi prendre en compte certains problèmes de logistique : des solutions pratiques d’analyse, de stockage et d’archivage des images doivent être mises en place. L’analyse des résultats par des programmes informatiques peut s’avérer longue et délicate car il est nécessaire de mettre en équation les processus biologiques étudiés.

Les techniques citées dans ce paragraphe présentent des avantages et des inconvénients, chacune apportant des informations complémentaires. Des appareils à double modalité TEP/CT permettent un recalage simple des images acquises en TEP sur les images morphologiques obtenues en CT. Le couplage TEP/IRM reste quant à lui encore difficile. Aux vues de ces analyses, le développement de plates-formes multimodalités mettant à disposition des techniques d’imagerie complémentaires semble primordial et une option d’avenir.
Tableau 1 Caractéristiques des différentes techniques disponibles pour l’imagerie non invasive du petit animal

Apports des techniques d’imagerie médicale : exemples d’application à la pharmacologie antitumorale

L’aspect éthique, si largement débattu dans le domaine de l’expérimentation animale, sera amélioré. Bâtie autour d’un protocole d’étude soumis à un comité d’éthique, l’expérience comportera un nombre réduit de souris ou de rats, les mesures étant effectuées plus précocement grâce à une meilleure sensibilité technique. Des paramètres d’évaluation autres que l’augmentation du temps de survie seront étudiés afin de limiter la souffrance des animaux.

L’intérêt de l’expérimentation in vivo est d’étudier l’activité d’une molécule dans un environnement plus proche de celui du patient que la culture de cellules in vitro. Nous avons choisi de présenter plusieurs travaux reprenant quelques points clés cités plus haut, la priorité étant donnée à une meilleure caractérisation des modèles et à l’étude du mécanisme d’action des candidats médicaments (tableau 2( Tableau 2 )).

Anatomie tumorale

Prolifération cellulaire et développement tumoral

Bien qu’implantées dans les structures hospitalières, la TEP et l’IRM ne seront pas faciles à appliquer au petit animal de laboratoire pour des raisons évidentes de coût et de débit. Les laboratoires chargés de tester l’activité d’un grand nombre de composés in vivo s’orientent donc vers des systèmes utilisant la fluorescence et la bioluminescence et donc plus adaptés au « haut débit ». R. Hoffman (San Diego, États-Unis) s’est investi très tôt dans le développement de modèles orthotopiques fondés sur la greffe de lignées transfectées par le gène de la GFP. Les métastases cérébrales, osseuses ou hépatiques ainsi générées sont quantifiables par une caméra optique CCD [16]. Le National Cancer Institute (NCI) a opté pour la plate-forme Xenogen^TM utilisant des lignées tumorales transfectées par le gène de la luciférase. Ce système est rapide et très sensible car il permet de détecter, après injection de luciférine par voie IV, des nodules de quelques milliers de cellules quelle que soit leur localisation dans le corps de la souris [23].

Parmi les marqueurs de progression et d’invasion tumorales pouvant être utilisés en imagerie optique, les enzymes protéolytiques ont été ciblées par des sondes fluorescentes dites intelligentes (ou smart probes) [24]. Ces fluorochromes tels l’indocyanine Cy5.5 ont été modifiés par l’ajout d’un groupement masquant (un copolymère composé de polylysines). Le clivage du groupement par les protéases libère la sonde qui devient dès lors sensible à une excitation par un rayonnement lumineux, permettant un marquage spécifique des tumeurs et une mesure précise de leur volume par fluorescence-mediated molecular tomography (FMT) [24]. Les spectres d’excitation et d’émission de ces sondes se situent dans le proche infrarouge (700-900 nm), permettant une bonne pénétration des tissus sur plusieurs centimètres et une sensibilité accrue. Le rapport signal sur bruit ainsi obtenu est nettement supérieur à ceux produits par des fluorochromes classiques. Les progrès récents réalisés dans les nouveaux appareillages laissent entrevoir une qualité d’analyse encore améliorée. On peut donc espérer, grâce à un nombre toujours plus important de « sondes intelligentes », des systèmes encore plus performants et disponibles à moindre coût.

Sondes et traceurs spécifiques d’antigènes et récepteurs tumoraux

Angiogenèse et vascularisation tumorale

Le ciblage des vaisseaux tumoraux par des agents anti-angiogéniques ou antivasculaires est une approche thérapeutique envisagée depuis de nombreuses années. Les besoins en termes de marqueurs d’activité dans ce domaine sont très forts au stade à la fois préclinique et clinique [31]. Parmi les principaux acteurs impliqués dans l’angiogenèse tumorale, la voie du VEGF est la plus ciblée, ce qui se justifie par les succès récents obtenus par l’anticorps anti-VEGF, l’Avastine^®[32]. La mesure in vivo des effets d’inhibiteurs de tels composés peut s’avérer pourtant délicate. La méthode standard consiste à mettre en évidence une diminution de la densité des microvaisseaux par marquage en immunohistochimie (CD31, CD34, collagène IV, facteur VIII, etc.) sur coupes de biopsies tumorales. L’histologie est de loin la technique la plus utilisée et la moins onéreuse mais également la plus invasive. D’autres techniques semi-invasives, comme la microscopie intravitale couplée à un microscope confocal multiphotonique, bénéficient d’une résolution spatiale incomparable mais le champ d’observation est limité et le temps de préparation des animaux très long [33]. Par imagerie fonctionnelle, on peut mesurer des paramètres comme le flux sanguin, la densité vasculaire, l’index de taille et la perméabilité des vaisseaux. L’IRM est aujourd’hui considérée comme la technique de référence dans ce domaine [34]. L’acquisition dynamique d’images (DCE-MRI) après injection d’un agent de contraste de type chélate de gadolinium permet de suivre la cinétique de rehaussement du signal dans différentes zones tumorales et dans le tissu sain. Un marqueur de la perméabilité transmembranaire (K^trans) ainsi que le volume extracellulaire-extravasculaire (Ve) peuvent être calculés après analyse des courbes cinétiques grâce à un modèle pharmacocinétique. Le modèle bicompartimental et bidirectionnel décrit par Tofts et Kermode est actuellement le plus utilisé pour cette analyse [35]. Aujourd’hui, seuls des agents de contraste diffusibles de faible poids moléculaire (Gd-DTPA, Gd-DOTA, ~ 0,5 kD) qui se distribuent rapidement dans les espaces extravasculaires de la tumeur sont disponibles en clinique. Les agents de contraste macromoléculaires comme le Gadomer^® (17 kD, Schering AG, Allemagne), le Vistarem^® (6,47 kD, Guerbet, France) sont plus adaptés à l’étude des zones vascularisées et hyperperméables. En raison de leur poids moléculaire plus élevé, ces agents restent plus longtemps dans l’espace vasculaire après injection intraveineuse et diffusent plus lentement à travers l’endothélium vasculaire sain [36]. D’autres agents à forte rémanence vasculaire comme le Sinerem^® (Guerbet) constitué de nanoparticules de fer (environ 30 nm) ou l’albumine-Gd-DTPA (environ 90 kD) permettent de quantifier le volume vasculaire tumoral et l’index de taille des vaisseaux [37]. Ces paramètres sont importants car ils permettent d’appréhender l’architecture vasculaire dans les tumeurs. Selon certains auteurs l’agencement du réseau vasculaire et l’existence d’un espace extracellulaire-extravasculaire pourraient être responsables de formes de résistance à la radio et à la chimiothérapie [38].

Des laboratoires de recherche en imagerie ont contribué aux développements méthodologiques en IRM pour suivre ces nouveaux agents de contraste macromoléculaires. Parmi leurs travaux, on peut citer l’étude des effets d’un anticorps dirigé contre le VEGF dans un modèle de tumeur mammaire xénogreffée chez le rat nude. Le traitement permet d’observer une diminution de 98 % de la perméabilité des vaisseaux [39]. L’équipe de Checkley a également démontré l’intérêt de la technique d’acquisition dynamique d’images (DCE-MRI) pour étudier les changements de perméabilité vasculaire induits par le ZD6474 et le ZD4190, deux inhibiteurs des récepteurs du VEGF [40]. De la même manière, Bhujwalla et al. ont quantifié par IRM l’activité anti-angiogénique du TNP470, un analogue de la fumagilline, dans un modèle de cancer prostatique murin [41]. Globalement, ces approches ont été très utiles puisqu’elles ont permis de vérifier le mécanisme d’action des composés anti-angiogéniques in vivo dans un ou plusieurs modèles tumoraux, servant également à optimiser les doses et les fréquences d’administration d’autres agents comme le PTK787 qui est également un inhibiteur de récepteur de type tyrosine kinase [42].

En collaboration avec l’université de Bourgogne, nous avons étudié les effets d’une hormonothérapie sur l’angiogenèse tumorale par mesure de la perfusion sanguine tumorale après injection de Gadomer® chez le rat [43]. Pour des tumeurs mammaires hormonodépendantes, nous avons montré que la déplétion en œstradiol obtenue après castration chirurgicale induit une diminution significative et permanente de la valeur du paramètre K^trans de perméabilité vasculaire associée à une inhibition de la croissance tumorale (( figure 1 )). Par contre, pour des tumeurs prostatiques également hormonodépendantes, la castration des rats n’a montré qu’une diminution transitoire de ce paramètre (10-20 jours après castration) alors que la croissance tumorale reste inhibée [43]. Nous avons vérifié dans le cas des tumeurs non hormonodépendantes que la déplétion hormonale n’avait aucun effet sur la perméabilité vasculaire des tumeurs mammaires ou prostatiques. Ces résultats suggèrent que l’IRM est un outil pertinent d’évaluation préclinique de l’hormonothérapie et qu’il est possible d’évaluer la composante anti-angiogénique de traitements hormonaux dans les modèles de cancer mammaire hormonodépendant.

D’autres travaux menés en collaboration avec l’équipe de l’unité Inserm U594 de Grenoble nous ont permis de réaliser par IRM la cartographie vasculaire de tumeurs gliales développées chez le rat [44]. Dans six de ces modèles orthotopiques, nous avons comparé l’index de taille des vaisseaux et le volume sanguin tumoral après injection de Sinerem^® (( figure 2 )). L’analyse des cartes révèle des différences significatives entre le tissu tumoral et les tissus sains de l’hémisphère cérébral controlatéral : l’index de taille des vaisseaux (ITV) dans la tumeur est supérieur à l’ITV des tissus sains, à l’inverse, le volume sanguin (VS) de la tumeur est inférieur au VS des tissus sains. Ces mesures ont été vérifiées par analyse histologique après injection de marqueurs fluorescents (Hoechst, Dextran-FITC). Grâce à cette double approche nous avons mis en évidence des différences entre les modèles dans la répartition des vaisseaux au sein de la tumeur. Transférées en clinique, ces techniques d’analyse par IRM pourraient déboucher sur l’application de thérapies plus spécifiques et donc adaptées à chaque patient atteint de tumeur cérébrale.

La thérapie antivasculaire cible tous les vaisseaux des tumeurs établis ou en cours de formation. Les effets des petites molécules développées pour détruire ces vaisseaux tumoraux, comme le dérivé de combrestatine A4P ou le ZD6126 ont été étudiés par des techniques d’imagerie de perfusion. L’interaction de ces molécules avec la tubuline des cellules endothéliales se traduit par une occlusion rapide des vaisseaux et une nécrose tumorale. La cinétique et l’intensité de ce phénomène ont donc été étudiées par mesure des changements du volume et du flux sanguin : en TEP le marquage de l’eau par ¹⁵O, d’une demi-vie de 2 minutes seulement, permet la mesure du passage du sang dans les tumeurs [45] ; en IRM la méthode Bold (blood oxygenation level dependent) utilise la déoxyhémoglobine contenue dans les globules rouges et confère un marquage des zones hypoxiques [46]. L’hypoxie qui est liée à un déficit de vascularisation est généralement associée à la progression tumorale et à une résistance à la chimiothérapie. De nombreuses sondes, en TEP notamment, ont été ainsi développées (¹⁸F-fluoro-misonidazole) ou sont en cours de développement (¹⁸F-fluoro-etanidazole) pour identifier les zones intratumorales dans lesquelles la tension en oxygène est faible [30].

Mort cellulaire et résistance

Tout traitement antitumoral vise à induire la mort des cellules cancéreuses et notamment par apoptose. Cette induction peut être mise en évidence par mesure de la liaison de l’annexine V avec les phosphatidylsérines membranaires lors du processus apoptotique. En scintigraphie, la ⁹⁹Tc-rh-annexine V a été utilisée pour prédire des réponses objectives dans des modèles animaux de cancers [48].

La résistance des tumeurs à la chimiothérapie est un problème majeur rencontré en pharmacologie antitumorale. Parmi les types de résistance les plus étudiés, le phénotype MDR est associé à la surexpression de la Pgp membranaire qui expulse hors du cytoplasme des cellules certaines molécules anticancéreuses comme le paclitaxel ou la doxorubicine [49]. Malgré les échecs rencontrés en clinique avec plusieurs agents modulateurs de la Pgp, cette voie thérapeutique est toujours considérée. L’étude du caractère fonctionnel de la protéine a été réalisée in vivo dans des modèles animaux porteurs de tumeurs. Ainsi la distribution de deux substrats de la Pgp, la ¹¹C-daunorubicine et le ¹¹C-vérapamil, a pu être mesurée grâce à la TEP dans le cerveau de rats ou dans des tumeurs exprimant ou non le phénotype MDR [50]. Le développement de modèles plus sophistiqués utilisant des lignées MDR transfectées par le gène de la luciférase et la coelenterazine comme substrat commun de la luciférase et de la Pgp a été récemment publié [51]. Ce système permet d’envisager un criblage in vivo des futurs modulateurs par bioluminescence.

Migration et trafic cellulaire

Les perspectives de l’imagerie moléculaire

Une meilleure caractérisation moléculaire des modèles de souris transgéniques développant des cancers permettrait une utilisation enfin adaptée à l’évaluation de composés antitumoraux. Le premier exemple concerne la détection de cibles comme le récepteur HER2/neu exprimé par 25 % des cancers mammaires. Artemov et al. ont récemment décrit un système très efficace d’amplification du signal en IRM fondé sur l’utilisation séquentielle d’un anticorps monoclonal anti-HER2/neu biotinylé révélé par injection de Gd-DTPA complexé à l’avidine [60]. Le deuxième exemple est un modèle très sophistiqué puisqu’il relie le système CRE/Lox, responsable de l’activation d’oncogènes dans des modèles de souris transgéniques, à l’expression du gène de la luciférase in vivo. Le résultat est la création d’un modèle de souris transgénique déclenchant des cancers pulmonaires non à petites cellules sous la dépendance de l’oncogène KRAS2^V12, les tumeurs étant identifiables grâce à l’expression de la luciférase dès le début de leur formation dans les poumons [61]. L’intérêt de ce marqueur ayant déjà été démontré sur des xénogreffes, il est probable qu’il facilitera le suivi de la réponse aux traitements dans ce type de modèle de cancer développé in situ.

La thérapie génique est une approche qui a bénéficié de l’essor de la biologie moléculaire il y a une dizaine d’années. Malgré les échecs enregistrés, quelques rares oligonucléotides antisens font encore aujourd’hui l’objet d’études cliniques en cancérologie [62]. La plupart des oligonucléotides antisens candidats sont testés en hématologie et ciblent des gènes impliqués dans la prolifération, la transformation (bcr/abl, c-myc…) ou l’apoptose (bcl2). Les échecs enregistrés sont principalement dus au comportement de ces oligonucléotides antisens dans l’organisme sachant que leur stabilité, leur affinité et leur capacité à traverser les membranes sont particulièrement limitées. Les travaux de B. Tavitian menés au laboratoire du CEA à Orsay consistent à synthétiser de nouveaux oligonucléotides antisens et aptamères radiomarqués et à les sélectionner sur la base de leurs propriétés pharmacocinétiques et pharmacodynamiques mesurées par TEP [62]. Selon B. Tavitian, cette approche associant des oligonucléotides à l’imagerie TEP doit permettre d’atteindre un double objectif : thérapeutique par la découverte d’agents possédant les qualités requises pour être un médicament et validation de nouveaux traceurs pour l’imagerie de l’expression des gènes.

Le transfert des techniques d’imagerie du stade préclinique à la clinique : un modèle réussi de recherche translationnelle ?

Du côté des laboratoires, les pharmacologues conscients des limites des modèles développés principalement chez la souris, essaient de sélectionner les composés sur la base d’une approche « pharmacologique intégrée » associant l’imagerie. Cette approche prend plus largement en compte les notions de pharmacodynamie (PD) permettant de relier la dose à un effet biologique (modification biochimique) et à l’effet antitumoral [13]. L’idée est de proposer aux cliniciens des agents dont le potentiel d’activité pourra être déterminé plus tôt et plus efficacement chez les patients. Il n’est pas question de donner de faux espoirs de succès pour des composés peu actifs mais de documenter au mieux les dossiers précliniques et de transférer des méthodes ou des outils adaptés aux composés en clinique. Ces efforts seront-ils couronnés de succès ?

Les premiers éléments de réponse viendront probablement des essais cliniques de phases I et II réalisés avec les dérivés anti-angiogéniques et antivasculaires cités plus haut. En effet l’imagerie a été intégrée dès les premières phases de développement de ces produits au laboratoire, permettant ainsi de déterminer des marqueurs biologiques de leur activité in vivo (( figure 4 )). Deux études cliniques de phase I ont été conduites avec le PTK787. L’IRM de perfusion a été utilisée pour définir la dose biologiquement efficace chez des patients porteurs de métastases hépatiques de cancers colorectaux [65]. Le PTK787 a provoqué une diminution significative du signal de l’agent de contraste Gd-DTPA dans les tumeurs (40-60 % en fonction de la dose). Une relation très claire a été établie entre la diminution de la constante de transfert du Gd dans l’espace interstitiel (Ki) et la réponse thérapeutique. Comme décrit précédemment, l’utilisation d’agents de contraste macromoléculaires (Gadomer^®, Vistarem^®, Sinerem^®) devrait permettre d’augmenter la spécificité de la mesure. Cependant, aucun de ces agents de contraste n’est autorisé aujourd’hui pour une application clinique. Une accélération du développement de sondes adaptées à l’étude des nouveaux agents anticancéreux est donc souhaitable [66]. Un deuxième sujet de réflexion concerne la quantification des paramètres vasculaires mesurés car, aujourd’hui, aucun consensus de modélisation pharmacologique n’a été adopté par les investigateurs. L’étude citée plus haut est la première à valider chez l’homme des résultats obtenus dans des modèles animaux avec le même composé, le même appareillage (IRM), en appliquant la même méthodologie (DCE-MRI) et le même agent de contraste (Gd-DTPA). Un travail de validation et d’uniformisation des techniques apparaît indispensable [67]. De la même façon, des méthodes de mesure de captation du FDG dans les tumeurs basées sur des modèles pharmacocinétiques existent en TEP. Ainsi la standardized uptake value (SUV) est calculée et utilisée pour quantifier le transport de FDG dans les tumeurs et donc la réponse aux traitements.

Dans le domaine du diagnostic et de la détection de cibles, l’utilisation de sondes radiomarquées permet déjà de détecter en clinique certaines tumeurs endocrines par exemple, à l’aide d’analogues de la somatostatine comme ¹¹¹In-D-Phe-DTPA-octréotide (Octreoscan^®) et le ⁹⁹Tc-depréotide (Neotect^®), tous deux approuvés aux États-Unis et en Europe. À un stade moins avancé de développement, il a été montré que des techniques de scintigraphie conventionnelle pourraient également aider à définir le statut hormonal de patientes atteintes de cancers du sein [68]. D’autres sondes, peptides RGD radiomarqués ciblant l’intégrine α_V β₃, ont aussi été utilisées pour sélectionner des patients avant traitement par un antagoniste de l’intégrine EMD-121974 [69]. C’est également le cas du ⁹⁹Tc-Sestamibi, agent utilisé en imagerie cardiaque et par ailleurs substrat de la Pgp, lors de phases I pour sélectionner des patients dont les tumeurs expriment le phénotype MDR et tester l’efficacité d’inhibiteurs de la Pgp comme le VX710 [70]. La possibilité d’établir un profil de patients susceptibles de répondre à une thérapie individualisée sera bientôt envisageable. La biologie moléculaire et l’imagerie médicale seront utilisées dans ce but. La mise à disposition de sondes servant à quantifier les récepteurs sur un site tumoral et à enregistrer les premiers effets du traitement sera bientôt réelle pour le clinicien. Le transfert d’agents développés grâce aux modèles animaux comme le ⁹⁹Tc-rh-annexineV (apomate) sera utile afin de connaître rapidement la réponse du patient au traitement et peut-être envisager d’autres options thérapeutiques [71].

De nombreuses publications ont démontré que les paramètres pharmacocinétiques pouvaient être suivis par imagerie sur le même animal par marquage direct de l’agent thérapeutique avec un atome isotopique détectable par SRM, TEP ou SPECT. Dans ce cas, après injection de doses infra et sub-toxiques, on peut suivre la cinétique du composé, évaluer sa distribution ainsi que le temps d’exposition de la tumeur et des tissus sains, et enfin ses voies d’élimination. À titre d’exemple, les paramètres pharmacocinétiques cliniques après radiomarquage d’agents thérapeutiques comme le ¹³N-cisplatine, le ¹⁸F-5FU, le ¹¹C-BCNU, le ¹¹C-DACA, le ¹¹C-témozolomide ou le ¹²⁴I-VG76e ont été analysés [30]. Malheureusement, le radiomarquage de médicaments candidats est souvent complexe, le développement et la validation de cette étape de couplage radiochimique pouvant prendre jusqu’à 2 ans. De plus, le suivi dynamique in vivo du radio-isotope ne permet pas de distinguer le composé parent de ses métabolites. La « recherche translationnelle » pourrait ainsi aider au développement clinique des médicaments. Pour finir, certains agents thérapeutiques peuvent être évalués par SRM [72], produisant un pic identifiable comme l’ifosfamide en spectroscopie du phosphore 31 (³¹P) ou comme le 5FU [73] et certaines prodrogues du 5FU telles que la capécitabine en spectroscopie du fluor 19 (¹⁹F). L’obtention d’un signal détectable par SRM requiert cependant des concentrations tissulaires généralement comprises entre 10 et 100 mM nécessitant alors l’administration de doses trop élevées chez l’homme. Comparativement, des concentrations de l’ordre du pM (10^-12) sont nécessaires pour la détection par TEP. De ce fait, l’imagerie nucléaire (TEP, SPECT) reste le choix de première intention pour déterminer les paramètres pharmacocinétiques d’un agent thérapeutique.

L’imagerie médicale procure aujourd’hui la possibilité de différencier les tumeurs bénignes des tumeurs malignes. Des critères spécifiques (localisation, forme, prise de contraste) ont été déterminés et validés par IRM clinique pour classifier en grades les tumeurs cérébrales et les tumeurs mammaires [74, 75]. Ces techniques de gradation par imagerie ne sont toutefois pas adoptées en routine clinique. Les techniques de perfusion ou de diffusion peuvent être utilisées pour classer en grades certains cancers de la prostate, difficiles à caractériser par IRM conventionnelle et pour lesquels des méthodes invasives (biopsies) sont les seules possibles [76]. La diversité des tumeurs et la difficulté à définir des critères spécifiques de malignité limitent cependant l’efficacité de l’imagerie pour la gradation tumorale. Cette approche permet néanmoins au patient d’éviter un examen invasif lors des phases de caractérisation de la maladie. La thérapie est ainsi mieux acceptée et souvent plus efficace. Les examens précliniques, grâce à l’IRM de perfusion, devraient participer à l’amélioration de ces étapes de gradation tumorale.

Conclusion

Remerciements

Références

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