Nouveaux marqueurs diagnostiques du mésothéliome pleural malin

ARTICLE

Auteur(s) : Bogdan-Dragos Grigoriu^1,2, Marc Grégoire³, Bachar Chahine⁴, Arnaud Scherpereel^1,4,5

¹Inserm U774, Institut Pasteur, Lille
²Université de médecine et pharmacie, Service de pneumologie, Iasi, Roumanie
³Inserm U601, Nantes
⁴CHRU, Service de pneumologie et oncologie thoracique, hôpital Calmette, CHRU, 59037 Lille Cedex
⁵Faculté de Médecine, Université de Lille II

Article reçu le 16 Mai 2007, accepté le 23 Octobre 2007

Le mésothéliome pleural malin (MPM) est une tumeur primitive de la plèvre, très agressive, dont le pronostic reste défavorable malgré les avancées récentes de la chimiothérapie. La médiane de survie des patients qui en sont atteints est d’environ 1 an [1] avec une survie globale à 5 ans inférieure à 5 % [2]. Le facteur étiologique principal est une exposition antérieure à l’amiante, le risque étant proportionnel avec le cumul de cette exposition [3] mais il existe probablement également une composante génétique importante [4]. Ainsi, l’incidence du mésothéliome, autrefois considérée comme une tumeur rare, a augmenté progressivement [5]. Parallèlement, l’utilisation croissante des fibres d’amiante, notamment dans l’industrie et le bâtiment, a atteint son apogée dans les années 1970-80 en France [6-9], où il existe 800 à 1000 cas de MPM par an avec une incidence d’environ 16 cas par million d’habitants et par an [10]. L’amiante est interdite par une directive européenne depuis 1995 [11] et en France depuis 1997, mais il existe un délai de latence de 20 à 40 ans entre l’exposition et l’apparition de la maladie [5, 12]. Les estimations prévoient ainsi un pic d’incidence du MPM vers 2020 avec 1140-1300 cas/an pour la France [13]. De plus, l’amiante est encore largement utilisée dans les pays émergents, laissant présager une augmentation durable du nombre de cas de mésothéliome à l’échelle mondiale. Le MPM représente donc un réel problème de santé publique, d’autant plus que la reconnaissance potentielle de son caractère professionnel implique une réparation par différentes mesures (indemnisation, retraite anticipée…) associée, en France, à un dédommagement par le Fonds d’indemnisation des victimes de l’amiante (Fiva).

Les moyens thérapeutiques du MPM sont, à ce jour, limités et le protocole thérapeutique optimal n’est pas connu. Malgré l’apparition récente de nouveaux schémas thérapeutiques [14], l’efficacité de la chimiothérapie ne permet qu’une augmentation d’environ 3 mois de la survie médiane [15, 16]. Certains auteurs proposent un traitement par chirurgie à un stade très précoce de la maladie (atteinte limitée de la plèvre pariétale) suggérant une amélioration du pronostic de ces patients (survie dans les séries chirurgicales de 15 % à 5 ans) [2]. Un traitement multimodal, incluant une chimiothérapie, une chirurgie d’exérèse large (pleuropneumonectomie élargie) et une radiothérapie, pourrait également apporter un bénéfice à des stades plus tardifs mais réséquables, sous réserve d’une sélection très stricte des candidats. Néanmoins, il n’existe pas actuellement d’étude clinique randomisée qui ait validé l’intérêt de la chirurgie ou d’un traitement multimodal pour le MPM. Pour la réalisation de telles études, il est souhaitable de diagnostiquer précocement les patients afin de pouvoir leur proposer ces options thérapeutiques. Les signes d’appel cliniques et radiologiques sont en effet peu spécifiques et apparaissent à un stade avancé de la maladie. Malgré les avancées de l’imagerie (scanner thoracique de haute résolution, tomographie par émission de positons), la majorité des MPM sont diagnostiqués à un stade avancé, quand la chirurgie n’est plus une option. Dans la pratique courante, le diagnostic est généralement fait entre 6 et 12 mois après l’apparition des symptômes. Il existe donc un réel besoin d’obtenir précocement le diagnostic, permettant d’envisager une approche thérapeutique plus efficace. Un autre problème pratique important est de différencier le MPM d’un adénocarcinome métastatique lors de l’examen anatomopathologique des biopsies pleurales, car le traitement de ces deux pathologies est très différent.

La recherche de marqueurs solubles spécifiques est donc un enjeu majeur et actuel pour aider au diagnostic, au dépistage, à l’évaluation du pronostic, à la surveillance de la réponse au traitement ou à la détection des rechutes [17]. Des marqueurs sériques ont déjà montré leur utilité dans plusieurs types de cancer comme le prostate specific antigen (PSA) pour le cancer de la prostate, l’antigène carcino-embryonnaire (ACE) pour le cancer colorectal ou l’alphafœtoprotéine (αFP) pour le carcinome hépatocellulaire. A ce jour il n’existe, cependant, aucun marqueur établi pour le diagnostic positif du MPM [18]. L’acide hyaluronique a été proposé comme marqueur diagnostique mais, malgré une bonne spécificité, la sensibilité de son dosage reste modeste tant dans le sérum que dans le liquide pleural [19] et des valeurs élevées peuvent être rencontrées dans la polyarthrite rhumatoïde et la tumeur de Wilms [20] ainsi que dans les pathologies hépatiques fibrosantes [21]. D’autres marqueurs ont été étudiés comme l’ACE (un taux d’ACE supérieur à 3 ng/ml dans le liquide pleural permet d’exclure un MPM) [22] et le Cyfra 21-1. Le taux sérique de ce dernier marqueur est également élevé dans les pleurésies métastatiques mais son taux mesuré dans le liquide pleural est nettement plus élevé dans le MPM que dans les autres pleurésies malignes [23]. Tant pour l’acide hyaluronique [24] que pour le Cyfra 21-1 [25], il a été suggéré que ces marqueurs pourraient être des facteurs pronostiques mais les données actuelles sont insuffisantes pour l’affirmer.

Plus récemment, des valeurs élevées de mésothéline soluble et d’ostéopontine ont été décrites chez les patients ayant un MPM. Le but de cet article est de passer en revue les données récentes disponibles concernant l’utilité de ces marqueurs pour le diagnostic et le dépistage du MPM.

La mésothéline

La protéine CAK1, également dénommée mésothéline, est produite initialement sous forme d’un précurseur de 69 kDa lié à la membrane par une ancre GPI [28]. L’ADNc correspondant à ce précurseur contient 2 138 pb et code pour 628 acides aminés. Ce précurseur est ensuite clivé par la furine pour générer un fragment de 40 kDa qui reste lié à la membrane (la mésothéline) et un autre fragment soluble d’environ 31 kDa (figure 1). Ce fragment soluble a été initialement décrit par Kojima et al. [29] et porte le nom de megakaryocyte potentiating factor (MPF) [29]. Un analogue de la mésothéline-MPF dénommé ERC a été décrit chez le rat par Yamashita et al. [30], en analysant l’expression différentielle des gènes dans les cancers du rein apparus spontanément chez les rats portant une mutation du gène Tsc2.

Peu de chose est connu concernant l’activité biologique de ces molécules. Les souris KO pour le gène codant le précurseur MPF-CAK1 ont un développement normal, sont fertiles et il n’y a pas de différence en termes de plaquettes circulantes par rapport aux souris wild-type [31]. Pour le fragment soluble (le MPF), Kojima a décrit une action de stimulation de la croissance de mégacaryocytes [29]. Après le clivage du MPF, la protéine CAK1-mésothéline reste attachée à la membrane cellulaire par une ancre GPI et elle est détectable par l’anticorps K1. Elle pourrait intervenir dans l’adhésion cellulaire, les résultats in vitro montrant que les cellules qui l’expriment sont détachées plus difficilement des plaques de culture cellulaire [26]. La mésothéline interagit avec l’antigène CA125 situé sur la mucine MUC16, qui intervient également dans l’adhésion intercellulaire mais, à ce jour, le rôle physiologique de cette interaction n’est pas établi. Elle pourrait intervenir dans le processus de dissémination des cellules carcinomateuses ovariennes dans le péritoine [32-34].

Ultérieurement, Scholler et al. [35] ont réussi à générer plusieurs anticorps dirigés contre la mésothéline en immunisant des souris avec un antigène provenant de l’ascite d’une patiente ayant un carcinome ovarien. D’autres anticorps utilisables en immunohistochimie, western-blot, cryométrie en flux et Elisa ont été également générés par Onda et al. [36]. La réactivité, en immunohistochimie, d’un des anticorps produits par Scholler et al. (OV569) avec les tissus normaux était réduite, excepté pour les cellules mésothéliales normales. En revanche, il y avait un marquage positif pour un nombre significatif de carcinomes ovariens (> 95 %), de cancers bronchiques non à petites cellules (40 %), certains cancers du sein, de l’endomètre et du col utérin [35]. De même, en utilisant une paire d’anticorps monoclonaux (OV569 et 4H3), Scholler et al. [35] ont démontré que cet antigène est présent dans le surnageant de culture des cellules malignes et dans le sérum provenant de certains patients ayant un cancer ovarien, du côlon, du poumon ou du sein. La caractérisation de cet antigène a montré que sa séquence N-terminale est identique à celle de la partie membranaire de la mésothéline. L’antigène détecté dans le sérum a été ainsi dénommé par Scholler soluble mesothelin related protein (SMRP) étant donné que la structure de la mésothéline montre qu’elle est liée à la membrane et ne devrait pas se retrouver libre dans le sérum. Deux variantes mineures de la mésothéline ont été ultérieurement décrites, dont l’une porte une mutation dans sa partie C-terminale impliquée dans la formation de l’ancre GPI. La protéine correspondante pourrait être secrétée sous une forme soluble, ce qui a suggéré le terme de soluble mesothelin related protein. Néanmoins, l’existence réelle de ces formes au niveau protéique reste à prouver puisqu’elles sont très rarement exprimées au niveau de l’ARN messager (< 5 % des transcrits) et que les résultats pourraient êtres dus à des erreurs de séquençage ou au clonage d’un ARN dont l’épissage est incomplet [37].

Les études ultérieures ont montré que la forme soluble détectée dans le sérum ou le surnageant de culture est le résultat d’un clivage de la forme membranaire de la mésothéline [38, 39]. Il serait donc préférable à ce jour d’utiliser le terme de mésothéline soluble pour la forme circulante de cette molécule, au lieu de la dénomination de SMRP suggérée par Scholler.

Mésothéline-MPF : marqueur diagnostique

La mésothéline membranaire est surexprimée dans les cancers du pancréas au niveau tant de l’ARN messager [40] que protéique [41]. Elle semble être un marqueur spécifique pour cette localisation en cytologie [42] et sur l’étude sur des coupes en paraffine, avec une sensibilité qui varie entre 60 et 100 % [43]. La sensibilité est plus élevée dans les formes d’adénocarcinome ductal [44] et moins élevée pour la cytologie [45].

Les carcinomes ovariens surexpriment eux aussi, et pour une grande majorité, la mésothéline au niveau tant de l’ARNm que de la protéine [41, 46, 47]. Ce marqueur a été proposé pour le diagnostic des tumeurs ovariennes mais il faut prendre en compte la possibilité d’un marquage parfois négatif [46, 48]. Les valeurs sériques sont plus élevées dans les tumeurs ovariennes malignes que dans les tumeurs bénignes et semblent être corrélées avec l’extension de la maladie et le pronostic des patients [49]. Toutefois, Yen et al. [50] ont montré que la mésothéline n’est pas exprimée de façon différente dans les tumeurs de haut ou de bas grade et que, dans les tumeurs de haut grade, elle serait plutôt un facteur de bon pronostic si elle est exprimée par plus de 50 % des cellules néoplasiques [50].

De nombreuses publications se sont intéressées à l’utilité de ce marqueur en immunohistochimie dans le MPM. La mésothéline membranaire est exprimée constamment par les cellules mésothéliales normales et dans une grande majorité des mésothéliomes de type épithélioïde. En revanche, dans les formes sarcomatoïdes, elle est systématiquement négative par étude tissulaire avec immunomarquage [51]. Les formes mixtes expriment ce marqueur dans un pourcentage variable (20-30 %). Initialement, Chang et al. [52] ont décrit la réactivité de la mésothéline dans près de 100 % des mésothéliomes épithélioïdes et ont suggéré que ce marqueur puisse être utilisé pour les différencier des adénocarcinomes. Néanmoins, il existe entre 20 et 30 % des MPM épithélioïdes qui ne l’expriment pas [53]. Les études ultérieures ont montré que la mésothéline membranaire est exprimée également dans près de 40 % des adénocarcinomes et 30 % des carcinomes épidermoïdes pulmonaires [51]. Dans les cancers ovariens et pancréatiques, son expression est fréquemment focale et au niveau cytoplasmique par opposition à une expression membranaire par la majorité des cellules dans le MPM épithélioïde [41]. Sa faible spécificité fait d’elle un mauvais marqueur pour distinguer les MPM des différents carcinomes. Son utilisation reste donc marginale dans les cas où le résultat d’un panel d’autres marqueurs usuels est équivoque [54, 55].

Les protéines solubles dérivées du gène de la mésothéline (le MPF et la mésothéline soluble) ont été retrouvées dans le sérum des patients atteints de cancers ovariens ou de mésothéliomes de type épithélioïde. Pour le MPF, deux équipes ont développé des paires d’anticorps utilisables en Elisa. Ainsi Shiomi et al. [56] ont rapporté, dans une très courte série (14 cas), que les patients ayant un mésothéliome pleural malin ont des taux élevés de MPF circulant, contrairement aux témoins sains et aux patients ayant des métastases pleurales d’un adénocarcinome pulmonaire ou des lésions pleurales bénignes. Onda et al. [57] ont évalué 56 cas de MPM avec des résultats similaires. Ces données préliminaires suggèrent une très bonne spécificité (virtuellement 100 %) avec une sensibilité d’environ 90 % du MPF. Des études supplémentaires incluant un nombre plus important de patients ayant des pathologies pleurales variées (métastases pleurales de différents carcinomes, pleurésies asbestosiques bénignes) sont cependant nécessaires pour confirmer ces résultats.

Le clivage de la forme membranaire de la mésothéline génère des taux circulants importants de mésothéline dans le MPM et le carcinome ovarien [35]. Il existe à ce jour deux paires d’anticorps utilisables pour le dosage Elisa de la mésothéline : celle développée par Scholler et al. [35] (kit commercial Mesomark^TM, Fujirebio diagnostics) et celle développée par Hassan et al. [58]. Les premiers résultats, publiés par Robinson et al. [59, 60] qui utilisaient la technique développée par Scholler, ont montré que ce marqueur a une bonne sensibilité (> 80 %) et une très bonne spécificité (> 95 %) pour le MPM épithélioïde. On notait une absence d’augmentation du taux sérique de la mésothéline pour les mésothéliomes sarcomatoïdes confirmant ainsi les données en immunohistochimie. Les résultats étaient également négatifs chez les patients ayant une maladie inflammatoire pulmonaire, une lésion néoplasique pleurale hors MPM ou une pleurésie transudative (figure 2). De manière intéressante, l’équipe de Robinson notait une élévation du taux de la mésothéline sérique chez 17,5 % des sujets exposés à l’amiante (7 patients) dont 3 ont par la suite développé un MPM, évoquant la possibilité d’utiliser ce test comme moyen de dépistage du MPM. Le taux sérique de mésothéline était corrélé, dans cette étude, avec la taille tumorale et il existait une tendance à l’augmentation progressive des taux sériques au cours du temps. En revanche, la chimiothérapie n’influençait pas significativement ce taux tandis que la résection chirurgicale partielle permettrait d’obtenir une diminution de sa valeur [59]. Les résultats de deux études non publiées, l’une française (M. Grégoire et al.), l’autre américaine (H. Pass et al.), chez des patients ayant bénéficié d’une exérèse chirurgicale semblent confirmer cette dernière hypothèse. Basé sur ces résultats préliminaires, le kit commercial Mesomark^TM de Fujirebio Diagnostics (Malvern, USA) a cependant obtenu en janvier 2007 aux Etats-Unis l’approbation à titre compassionnel de la Food and Drug Administration (FDA) comme marqueur de suivi des patients présentant un MPM.

Dans une autre étude comprenant significativement plus de patients (60 mésothéliomes), Scherpereel et al. [61] ont confirmé l’utilité diagnostique de la mésothéline soluble. Il existait cependant un nombre significatif de métastases pleurales d’adénocarcinome présentant également des taux élevés de mésothéline. En faisant une extension de cette étude sur une population de 96 MPM, cette même équipe a récemment retrouvé un rôle pronostique pour la mésothéline avec une valeur seuil de 3,5 nmol/l. Les malades ayant un taux élevé de mésothéline avaient une survie médiane de 7 mois contre 19 dans le groupe avec un taux faible de mésothéline [62].

Une étude complémentaire récente, réalisée in vitro par l’équipe de Grégoire et al. sur un large panel de cellules isolées et établies en culture à partir de liquides pleuraux a confirmé l’expression forte de la mésothéline soluble par les mésothéliomes de type épithélioïde et la non-expression par les cellules de mésothéliome de type sarcomatoïde et une grande majorité des adénocarcinomes pulmonaires [Sapède et al., soumis pour publication].

En utilisant une autre paire d’anticorps anti-mésothéline, Hassan et al. [58] ont confirmé l’utilité diagnostique de la mésothéline dans les mésothéliomes de type épithélioïde et l’existence de taux élevés également chez les patients ayant un carcinome ovarien.

La mésothéline semble donc être un bon marqueur en immunohistochimie pour les cellules mésothéliales normales, le mésothéliome pleural malin, les cancers ovariens et pancréatiques mais son utilité pratique en anatomopathologie semble limitée à quelques « niches » diagnostiques. Bien que la quantification de son taux sérique paraisse utile dans le diagnostic du MPM, des études plus larges sont nécessaires pour définir son utilisation comme marqueur pronostique. Son dosage pleural ne semble pas apporter d’aide supplémentaire au dosage sanguin pour le diagnostic de MPM dans notre expérience [61], même si cela a été récemment rediscuté [63]. L’utilisation de son dosage sérique dans le dépistage du MPM chez les sujets exposés à l’amiante est hypothéquée par la relative faible incidence du MPM dans la population exposée, une spécificité insuffisante du marqueur utilisé seul et l’absence de traitement curateur validé dans le MPM. Les données concernant le MPF sont encore fort limitées à ce jour. Il est également nécessaire de disposer des études comparatives entre le MPF et la mésothéline ainsi que d’une évaluation parallèle des différentes modalités de mesure de la mésothéline soluble afin de pouvoir sélectionner la meilleure technique de dosage en routine.

Utilisation de la mésothéline pour une thérapie ciblée antitumorale

L’ostéopontine

Dans le MPM, Pass et al. [88] ont rapporté que l’ostéopontine est exprimée dans une vaste majorité (95 %) des MPM et ce, indépendamment du sous-type histologique. Au niveau sérique, les taux d’ostéopontine étaient plus élevés chez les patients ayant un MPM que chez ceux exposés à l’amiante. Dans cette étude, il n’y avait pas de relation entre le stade de la tumeur (selon la classification de l’International Mesothelioma Interest Group, IMIG) et ces taux ; en conséquence, l’intérêt diagnostique de l’ostéopontine restait très élevé même dans les stades précoces de la maladie (stade I). Chez les sujets exposés à l’amiante, il existait une relation entre le taux sérique d’ostéopontine et la durée de l’exposition mais aussi avec le type et l’intensité des anomalies radiologiques. Ces résultats encourageants suggéraient une utilisation potentielle de ce marqueur dans le dépistage du MPM. Toutefois, cette étude n’incluait pas de patients ayant d’autres types de tumeurs (pleurales ou non) ou d’autres pathologies pleurales non tumorales. Il était donc difficile d’évaluer ce marqueur à partir de cette seule étude. En effet, il est absolument nécessaire d’avoir une évaluation comparative des taux sériques dans d’autres pathologies pleurales (malignes ou non) ayant une présentation clinique similaire au mésothéliome afin d’établir son rôle diagnostique [82, 89]. De plus, sa large expression dans diverses pathologies inflammatoires ou tumorales laisse supposer que l’ostéopontine a une utilité réduite pour le dépistage [82] car l’incidence du MPM est inférieure à 5 %, même dans une population fortement exposée à l’amiante [89]. Nous avons récemment comparé l’utilité de l’ostéopontine et de la mésothéline dans une série de 172 patients suspectés de MPM et 112 sujets asymptomatiques ayant une exposition professionnelle à l’amiante [62]. Les valeurs sériques de l’ostéopontine sont plus élevées chez les patients ayant un MPM que chez les patients exposés à l’amiante, confirmant ainsi les données publiées par Pass, mais ce test semble moins utile que le dosage de la mésothéline, avec une aire sous la courbe ROC moins importante (figure 3). Nous avons également retrouvé des valeurs élevées d’ostéopontine chez les patients ayant des métastases pleurales d’un carcinome ou des lésions pleurales bénignes secondaires à l’exposition à l’amiante. Cette même constatation est faite pour le dosage de l’ostéopontine dans le liquide pleural, ce test ayant une faible spécificité et une utilité diagnostique médiocre (aire sous la courbe ROC de 0,478 pour distinguer les pleurésies liées à un MPM des pleurésies bénignes liées à l’amiante). Malgré une très bonne sensibilité, le dosage de l’ostéopontine a donc une faible spécificité pour le MPM, ce qui rend difficile son utilisation comme marqueur diagnostique. La combinaison des deux marqueurs n’apporte pas d’avantage par rapport au dosage de la mésothéline seule. En revanche, le dosage de l’ostéopontine pourrait avoir une utilité dans le dépistage du MPM chez les patients fortement exposés à l’amiante, sous réserve des arguments généraux contre le dépistage évoqués pour la mésothéline. La faible spécificité de l’ostéopontine sérique pourrait aider à identifier non seulement les patients ayant un MPM mais aussi ceux ayant des métastases pleurales issues d’autres origines tumorales ou d’autres pathologies pleurales, dont la prise en charge précoce pourrait être utile. Néanmoins, cette approche doit être validée par des études prospectives actuellement en cours.

Enfin, l’ostéopontine subit un clivage par la thrombine lors du processus de coagulation et sa valeur sérique est plus faible que celle mesurée dans le plasma. Il reste donc à établir si ses taux plasmatiques sont plus utiles pour le diagnostic et à choisir le test optimal devant la variabilité importante des résultats obtenus d’un kit de dosage à l’autre [87].

Conclusion

Remerciements

Références

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