Chirurgie guidée par la métabolomique

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L’expérience acquise à travers le projet CARMeN nous a permis de démontrer que la technique d’analyse métabolomique des tissus par la RMN HRMAS pouvaient différencier les tissus sains des tissus cancéreux de façon rapide et robuste et donner des informations sur la malignité des tumeurs, la présence de certaines mutations génomiques et le pronostic des patients. Pour ceci, nous utilisons 2 approches complémentaires :
→ Phénotypage métabolique à haut débit, pour identifier et quantifier le métabolome dans les tissus pathologiques et sains.
→ Biologie intégrative, pour corréler la métabolomique avec les données provenant de la génomique et de la transcriptomique afin d’avoir une vision biologique globale d’un organisme dans son état physiologique et pathologique.

Nous poursuivrons le développement de notre thématique de recherche sur deux axes :

  • Devant la forte demande du corps médical de diverses techniques peropératoires afin de mieux guider le geste chirurgical, notre premier axe, déjà en cours de développement, a comme objectif d’utiliser la métabolomique par RMN HRMAS en peropératoire afin de délimiter au mieux les limites d’exérèse en cours d’opération et de caractériser la nature des tissus excisés (projet ExtempoRMN, financement BpiFrance). A l’heure actuelle, le projet est orienté pour la neurochirurgie avec l’ambition de proposer une analyse du profil métabolique par RMN HRMAS des tumeurs cérébrales en peropératoire, dans un laps de temps suffisamment court (de l’ordre de 15 min par échantillon) afin de compléter l’analyse histopathologique en extemporanée. Un système de pneumatique, déjà installé, permet un transfert rapide des échantillons au cours de l’opération. La méthode, en cours de validation, semble capable de fournir des informations sur le degré de malignité de la tumeur et la survie du patient, et de détecter la mutation du gène IDH. L’analyse de prélèvements au niveau de la cavité d’exérèse permet de détecter l’éventuelle présence d’infiltrations tumorales résiduelles et de projeter cette information directement sur le système de neuronavigation. Cette approche est donc susceptible de modifier l’intervention chirurgicale en cours et d’orienter le neurochirurgien vers de nouvelles exérèses. Une fois la méthode validée en neurochirurgie, une extension à d’autres domaines de la cancérologie (pancréas, sein) sera également considérée.
  • Notre deuxième axe de développement sera de mettre en place, en utilisant des sondes marquées au 13C, des outils d’analyses plus détaillés de deux voies métaboliques qui nous intéressent particulièrement en cancérologie : la glycolyse aérobie et le métabolisme de la glutamine. La modulation de la glycolyse aérobie dans certaines cellules cancéreuses pour une préférence à la fermentation du lactate, même en présence d'oxygène (effet Warburg), et la caractéristique de certaines cellules cancéreuses d'exiger de la glutamine exogène pour la croissance (addiction à la glutamine) semblent être de bons indicateurs de la réponse thérapeutique. Notre objectif est de mettre en place et de valider la méthodologie RMN HRMAS sur des cultures de cellules cancéreuses et/ou sur des modèles de xénogreffe, avec l’idée d’apporter cette information au cours de l’intervention chirurgicale chez l’Homme.