Notre équipe s’intéresse aux tumeurs du cerveau de haut grade. Ces tumeurs présentent la particularité d’être composées majoritairement de cellules dites peu différenciées, aux caractéristiques proches de celles des cellules embryonnaires du système nerveux en cours de développement. Cette observation a été rapportée dans plus de la moitié des tumeurs pédiatriques du cerveau, telles que les médulloblastomes, mais également dans les glioblastomes, qui peuvent toucher des adultes comme des enfants ^1-4. La chimio- et la radio-thérapie constituent, avec la chirurgie d’exérèse lorsqu’elle est possible, les modalités thérapeutiques principales de ces cancers. Cependant, un nombre non négligeable de ces tumeurs (de 30% des médulloblastomes et 50% des épendymomes pédiatriques jusqu’à 90% des glioblastomes) présente une réponse incomplète à ces thérapies, entraînant des récurrences tumorales aux conséquences fatales^4-6. 
 

Une recherche collaborative

L’équipe Cellules Souches et Tumeurs du Cerveau bénéficie d’un réseau grandissant de collaborations nationales et internationales (Lurie Children’s Hospital, Chicago, USA ; Institut Gustave Roussy, Paris, France ; Laboratoire Radiopharmaceutiques Biocliniques, Grenoble, France, Institu de Biochimie et Génétique Cellulaires, Bordeaux…). L’équipe est également en étroite collaboration avec les équipes du Service de Médecine Nucléaire (dirigé par le Professeur Marc Faraggi) et du Service de Radiothérapie (dirigé par le Dr Cécile Ortholan-Nègre) du Centre Hospitalier Princesse Grace de Monaco. Notre équipe fait aussi partie du réseau de recherche en oncologie pédiatrique REACT4KIDS (REsearchers in oncology ACTing for kids). 
Nos projets bénéficient d’un important soutien financier du Gouvernement Princier de Monaco comme d’associations telles que la Fondation Flavien, le GEMLUC (Groupement des Entreprise Monégasques de Lutte contre le Cancer) ou la Fondation Aleksander Savchuk. 
 

Identité embryonnaire/souche des cellules de cancers du cerveau de haut grade

Un consensus scientifique est dégagé autour de l’idée que les rechutes de tumeurs cérébrales résultent de phénomènes d’adaptation ou de résistance naturelle aux traitements génotoxiques de certaines sous-populations cellulaires cancéreuses. Les données moléculaires cliniques et expérimentales concernant ces populations persistantes pointent en direction d’une identité souche et d’une quiescence des cellules les constituant^1,7-9. Cependant, notre compréhension de la connexion qui semble exister entre les phénomènes d’initiation des tumeurs cérébrales, l’identité embryonnaire neurale des cellules les constituant et leur capacité à contourner les traitements génotoxiques reste extrêmement restreinte. Nos recherches consistent à interroger ces liens au travers d’approches aussi bien fondamentales que translationnelles. Cette démarche nous permet de nous placer en position de modéliser les propriétés particulières des tumeurs du cerveau à cellules souches et d’évaluer l’efficacité de modalités thérapeutiques de la manière la plus pertinente possible.

I) Projets de recherche fondamentale

I/1) Neurogenèse et tumeurs embryonnaires du cerveau (EmbryOnco)

La compréhension des mécanismes d’initiation des tumeurs cérébrales est au cœur du travail de recherche fondamental de l’équipe. Les données génétiques récemment obtenues par le séquençage massif de cancers pédiatriques du cerveau et la comparaison avec les tissus embryonnaires d’origine suggèrent que ces cancers trouvent leur origine pendant le développement embryonnaire. En effet, les cellules tumorales constitutives de nombreux cancers pédiatriques du cerveau sont tout à fait comparables avec des cellules embryonnaires neurales normales. Le projet EmbryOnco consiste à comprendre les événements à l’origine de la transformation de cellules souches et/ou embryonnaires du cerveau en cellules cancéreuses. 
Au cours du développement embryonnaire normal, les cellules qui génèreront le système nerveux central prolifèrent et acquièrent graduellement une identité spécifique (neurones, astrocytes, oligodendrocytes…). Ce processus, dit de spécification ou de différenciation cellulaire, se conclu par un arrêt de la prolifération et l’acquisition d’une identité terminale stable. Nous avons fait l’hypothèse qu’un défaut de différenciation ou un « verrouillage » des cellules dans un état embryonnaire peut se solder par une prolifération anormale de ces cellules. Nous avons testé cette hypothèse en exprimant un gène responsable du maintien de l’état souche dans des cellules progénitrices neurales. Cette modification génétique a permis de rendre ces cellules cancéreuses et de former des tumeurs. Les analyses histopathologiques de ces tumeurs « artificielles » réalisées par le Pr. Fanny Burel-Vandenbos, du service d’anatomopathologie du CHU de Nice montrent qu’elle présentent des propriétés anatomopathologiques tout à fait comparables avec celles constatées chez les patients atteints de tumeurs embryonnaires du cerveau. 
La validation de cette approche apportera des réponses à la question fondamentale des mécanismes conduisant à l’émergence de la tumeur et dotera notre laboratoire d’un système d’étude totalement original et pertinent.

I/2) L’anémone de mer Nematostella Vectensis comme modèle d’étude des cancers du système nerveux (Nematonco : in vivo investigation of embryonal neural oncogenesis in Nematostella vectensis)
            
Dans une démarche de développement de modèles d’étude novateurs, notre équipe développe un projet en collaboration avec celle d’Eric Röttinger (Université Côte d’Azur). Ce projet vise à utiliser l’anémone de mer N. vectensis pour mieux comprendre les mécanismes conduisant à l’émergence de cancers embryonnaires.
Les anémones de mer sont des invertébrés qui appartiennent, comme les coraux et les méduses, à la famille des cnidaires. Ces animaux sont dotés d’un système nerveux dit « diffus », constitué d’un réseau de neurones isolés sans ganglions nerveux - et encore moins de cerveau. Le très haut degré de similarité entre la neurogenèse des cnidaires et celle des vertébrés nous laissent présager que les découvertes réalisées sur ce modèle seront directement transposables aux mammifères. Ces spécificités autoriseront ainsi l’étude des phénomènes d’induction de tumeurs du système nerveux à l’échelle de la cellule individuelle, ce qui est impossible dans les modèles vertébrés du fait de l’extrême complexité du cerveau. Ce modèle d’étude particulièrement prometteur devrait nous permettre de comprendre comment une cellule nerveuse peut acquérir des caractéristiques tumorales pendant l’embryogenèse et de percer le mystère des mécanismes qui conduisent à l’initiation de tumeurs pédiatriques du cerveau.

II/ Projets de recherche translationnelle

II/1) Ciblage de la différentiation tumorale dans les médulloblastomes et les glioblastomes

Les thérapies actuelles impliquent des protocoles de chimiothérapie et de radiothérapie qui ciblent exclusivement les cellules en division au sein de la masse tumorale. Ces traitements ne permettent pas toujours l’éradication de toutes les cellules cancéreuses. En effet, certaines sous-populations de cellules, présentant notamment une prolifération lente voire quiescentes et des caractéristiques de cellules souches semblent plus résistantes aux traitements génotoxiques. Ainsi, ces cellules peuvent persister et engendrer des récidives. Le traitement des tumeurs cérébrales par irradiation apparaît actuellement comme étant le plus efficace des traitements non chirurgicaux. Cependant, l’existence de cellules tumorales résistantes et leur enrichissement au sein de la tumeur après irradiation limite l’efficacité de celle-ci. Ces cellules présentant des propriétés souches, nous faisons l’hypothèse que le fait d’influer sur leur identité en les engageant vers une voie de différentiation permettrait d’augmenter la réponse anti-tumorale. Faisant suite au travail de recherche fondamentale (voir partie « EmbryOnco »), des gènes influençant l’état souche des cellules ont été mis en évidence par l’équipe. L’utilisation d’inhibiteurs de ces derniers en combinaison à une radiothérapie permettrait de sensibiliser les cellules tumorales à la radiothérapie et donc d’éviter les récidives (Filipponi et al. 2022). 

II/2) Thérapies innovantes en médecine nucléaire

L’un des défis majeurs dans la prise en charge des tumeurs cérébrales pédiatriques ou adultes repose sur la nécessité de limiter au maximum les effets indésirables liés aux traitements. Une approche en plein essor en médecine nucléaire est l’approche thérapeutique théranostique. Elle consiste en une combinaison de diagnostic par imagerie nucléaire et de radiothérapie ; le théranostique utilise des composés qui permettent à la fois une détection spécifique des cellules cancéreuses et un traitement ciblé de la tumeur. Ces composés de type "missile à tête chercheuse" sont conçus pour reconnaître spécifiquement les marqueurs des cellules cancéreuses et détruire ensuite ces cellules. Les récentes avancées dans le domaine du théranostique ont permis des progrès remarquables dans la prise en charge du cancer de la prostate et des tumeurs neuroendocrines, tout en présentant des effets secondaires limités. 

Le développement d’une telle approche nécessite une cible d’intérêt et un radiotraceur pertinent. De nombreux travaux ont en lumière le caractère essentiel des interactions matrice extracellulaire-cellules tumorales dans la tumorigénèse des tumeurs cérébrales (caractère souche, invasion, angiogenèse). Dans l’ensemble de ces mécanismes, les intégrines, et plus particulièrement l’intégrine αvβ3 jouent un rôle fondamental. 
Ces données ont conduit au développement subséquent de nombreux agents thérapeutiques, basés sur l’utilisation de dérivés du RGD (Arg-Gly-Asp), motif liant αvβ3, dont le cilengitide. L’équipe a récemment démontré que l’intégrine αvβ3 est un acteur clé de la tumorigenèse des médulloblastomes. L’équipe collabore, pour ce projet avec le Laboratoire Radiopharmaceutiques Biocliniques (Grenoble, France), spécialiste du développement d’agents théranostiques et du ciblage théranostique de l’intégrine αvβ3.
Le LRB a précédemment développé un ligand de l'intégrine αvβ3, le RAFT-RGD. Le radiomarquage au ⁶⁸Ga- pour l’imagerie pré-thérapeutique et au ¹⁷⁷Lu- pour la radiothérapie interne vectorisée. 
 Le développement pré-clinique de ce projet est étroitement lié au prochain transfert clinique de la molécule pour la prise en charge des glioblastomes.

II/3) Radiothérapie et ferroptose (Ferrox-RT : Ferroptosis and Oxydative Stress in Radiotherapy)

Augmenter l’efficacité de la radiothérapie et limiter ses effets secondaires font partie des enjeux majeurs dans la prise en charge des tumeurs cérébrales. De récents travaux, et notamment ceux menées par l’équipe « Hypoxie tumorale et métabolisme » au CSM, ont mis en lumière une nouvelle forme de mort cellulaire : la ferroptose. Celle-ci résulte d’une accumulation de lipides peroxydés au niveau des membranes cellulaires. Cette mort cellulaire est dépendante du fer et se déroule lors d’un stress oxydant important : le fer libre permet la transformation d’espèces oxydantes faiblement actives (H2O2) en des oxydants très puissants, comme le radical hydroxyle (OH) capables d’oxyder les lipides insaturés, déclenchant une réaction en chaîne qui peut aboutir à la mort des cellules. 
Les rayonnements ionisants utilisés pour la radiothérapie provoquent la radiolyse l’eau intracellulaire, ce qui a pour effet de libérer des ROS. Ainsi, la radiothérapie peut être à l’origine de l’induction d’un stress oxydant très important qui peut conduire à l’activation des voies de  ferroptose. Inversement, une forte résistance de certaines cellules à la ferroptose peut se traduire par une radiorésistance et une mauvaise réponse à la radiothérapie. Comprendre les phénomènes de ferroptose radio-induite permettra ainsi de mieux comprendre certains mécanismes de radiorésistance mis en jeu dans les tumeurs présentant une faible réponse à la radiothérapie.
Par ailleurs, des études ont mis en évidence l’importance des interactions MEC-cellule tumorale dans la résistance à la mort par ferroptose notamment via l’expression de certaines intégrines. Nos études préliminaires ont démontré que l’intégrine αvβ3 est étroitement associé à une résistance à la radiothérapie et à une résistance vis à vis de la mort par ferroptose. 
L’objectif de ce projet est à la fois très fondamental et translationnel puisqu’il vise à (i) décrypter le rôle de l’intégrine αvβ3 dans la résistance à la radiothérapie et à la ferroptose et (ii) proposer une radiosensibilisation des tumeurs cérébrales en ciblant les régulateurs de ces mécanismes.