ADN tumoral circulant : principes, applications actuelles en radiothérapie et développement futur

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Revue générale

ADN tumoral circulant : principes, applications actuelles en radiothérapie et développement futur Circulating tumour DNA: Current detection methods, use in radiotherapy and future development J. Castelli a,∗ , L. Cabel b,c , F.-C. Bidard b,c , L. Duvergé a , J.-B. Bachet d a

Département de radiothérapie, centre Eugène-Marquis, avenue de la Bataille-Flandre-Dunkerque, 35000 Rennes, France Département d’oncologie médicale, institut Curie, 25, rue d’Ulm, 75005 Paris, France c Université de Versailles-Saint-Quentin, ComUE, université Paris Saclay, route de l’Orme-aux-Merisiers-RD 128, 91190 Saint-Aubin, France d Service d’hépato-gastroentérologie, groupe hospitalier Pitié-Salpêtrière, 47-83, boulevard de l’Hôpital, 75013 Paris, France b

i n f o

a r t i c l e

Historique de l’article : Rec¸u le 24 juin 2018 Accepté le 27 juin 2018 Mots clés : Biopsie liquide ADN tumoral circulant Médecine personnalisée Radiothérapie Pronostic

r é s u m é Les développements technologiques récents permettent de détecter et de quantifier des molécules d’ADN tumoral circulant dans le sang, avec potentiellement des implications cliniques majeures, en particulier pour les cancers traités avec une intention curative. L’ADN tumoral circulant a un impact potentiel lors de la prise en charge initiale, en cours de traitement mais aussi lors de la surveillance. Si de nombreuses limites existent encore, nécessitant de poursuivre le développement de cette approche de biopsie liquide, il est important d’en connaître les principes et les applications au vu de l’impact potentiel sur la pratique de la cancérologie. Dans cette revue, nous discutons des méthodes de détection actuelles, puis de la place de l’ADN tumoral circulant en cancérologie et plus particulièrement en radiothérapie. © 2018 Société française de radiothérapie oncologique (SFRO). Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

a b s t r a c t Keywords: Liquid biopsy Circulating tumour DNA Personalized medicine Radiotherapy Prognosis

Recent technological developments enable the detection and quantification of circulating tumour DNA in the blood, with potentially major clinical implications, particularly for cancers treated with curative intent. Circulating tumour DNA has a potential impact before, during and after treatment. If limitations of this approach remain, requiring further development, it is important to know the principles and applications in view of the potential impact on the clinical practice. In this review, we will discuss the current detection methods, then the place of circulating tumour DNA in oncology and more particularly in radiotherapy. © 2018 Société française de radiothérapie oncologique (SFRO). Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

1. Introduction Les récents développements technologiques permettent de détecter et de quantifier des molécules d’ADN tumoral circulant (ou circulating tumour DNA [ctDNA]) dans le sang, avec deux grandes applications potentielles :

∗ Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (J. Castelli).

• l’estimation et le suivi quantitatif de la charge tumorale ; • la détection par « biopsie liquide » de mutations qui peuvent être éventuellement prédictives de la réponse ou d’une résistance à un traitement.

L’ADN tumoral circulant présente divers intérêts théoriques (Fig. 1), qui ont fait l’objet d’études de validité clinique. Après un exposé des méthodes de détection de l’ADN tumoral circulant, notre revue présente la place potentielle de l’ADN tumoral circulant

https://doi.org/10.1016/j.canrad.2018.06.018 1278-3218/© 2018 Société française de radiothérapie oncologique (SFRO). Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

Pour citer cet article : Castelli J, et al. ADN tumoral circulant : principes, applications actuelles en radiothérapie et développement futur. Cancer Radiother (2018), https://doi.org/10.1016/j.canrad.2018.06.018

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Fig. 1. Utilités cliniques potentielles de l’ADN tumoral circulant selon le contexte clinique.

en cancérologie de fac¸on générale, puis plus particulièrement en radiothérapie.

2. Détection de l’ADN tumoral circulant 2.1. Rappels biologiques La présence d’acide nucléique dans le sérum a été décrite en premier dans l’après-guerre par des chercheurs franc¸ais [24]. Cet ADN libre circulant (cell-free circulating DNA, cfcDNA) est présent chez l’ensemble des sujets, avec des concentrations de l’ordre de 2 à 10 ng/mL de plasma chez des sujets sains. Il s’agit de molécules d’ADN fragmentées, dont la longueur varie généralement de 60 à 250 paires de bases, avec un pic de fréquence aux alentours de 120 à 160 paires de bases. Cette dernière longueur correspond à la longueur de l’ADN d’un nucléosome, l’unité élémentaire de compaction de l’ADN (ADN enroulé autour d’un octamère d’histones). Ces fragments d’ADN sont relargués dans le sang par les cellules mortes de l’organisme, que ce soit par nécrose, apoptose, etc. Il a ainsi été montré que la fixation de facteurs de transcription sur l’ADN, qui entraîne un déplacement des nucléosomes, induit des variations des sites de clivage de l’ADN, et qu’il est donc théoriquement possible de retrouver une empreinte transcriptionnelle par l’analyse des sites de clivage de l’ADN libre circulant [34]. Chez les patients atteints d’une maladie tumorale, la mort des cellules tumorales est à l’origine du relargage dans le sang de l’ADN tumoral circulant, qui va porter a priori les mêmes anomalies (qu’elles soient de séquence, du nombre de copies et/ou de modification de type méthylation) que les cellules tumorales. Cet ADN tumoral circulant correspond à une part variable de l’ADN libre circulant, cette part étant directement dépendante de la quantité

de cellules tumorales : les concentrations d’ADN tumoral circulant sont donc directement fonction du volume (stade TNM) et de la prolifération tumorale. Bien que cela n’ait pas encore été établi sur de grandes séries, il semblerait ainsi que l’ADN tumoral circulant soit extrêmement lié au volume métabolique évaluable par TEPscanographie (nombre de voxels au-dessus d’un certaine standard uptake value) [25]. Les techniques de détection de l’ADN tumoral circulant ont donc pour but de détecter des molécules d’ADN mutées représentant généralement une part infime d’ADN libre circulant.

2.2. Conditions préanalytiques La lyse des leucocytes dans le tube de prélèvement, notamment dans les échantillons de sérum (surnageant après coagulation), entraîne une forte augmentation de la quantité totale d’ADN libre circulant et dilue d’autant l’ADN tumoral circulant. Le plasma, qui correspond au surnageant obtenu en présence d’un inhibiteur de la coagulation, est donc généralement préféré. De manière optimale, la détection de l’ADN tumoral circulant repose sur l’analyse d’échantillons de plasma frais, centrifugés le plus rapidement possible suivant le prélèvement sanguin (au maximum quelques heures après). Il existe depuis quelques années des tubes de prélèvement sanguin dédiés à l’analyse de l’ADN tumoral circulant et qui permettent un envoi en température ambiante vers un laboratoire central. Le plasma ou sérum est alors soumis à une extraction d’ADN, généralement sur colonne de silicium. Des modes opératoires standard sur les conditions préanalytiques sont actuellement en cours d’élaboration, technique par technique [41].

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2.3. Méthodes de détection Quelle que soit la méthode retenue, on distingue l’ADN tumoral circulant de l’ADN normal grâce aux modifications que présente l’ADN tumoral : anomalie de séquence (variation nucléotidique, insertion et délétion, fusion, etc.) ou modification épigénétique (méthylation, etc.). Les oncogènes et gènes suppresseurs de tumeurs sont bien évidemment les cibles favorites de la plupart des études, du fait de leur éventuel rôle théranostique ; d’autres séquences comme les éventuelles séquences virales (papillomavirus humain, virus d’Epstein-Barr, etc.), les fusions spécifiques à chaque tumeur ou d’autres altérations de séquences non codantes peuvent aussi être détectées [6]. En parallèle à ce choix de cible, deux grands types d’étude existent : • celles utilisant une caractérisation préalable du tissu tumoral et qui reposent ensuite sur une détection « personnalisée » dans le sang d’anomalies de l’ADN dont on sait qu’elles sont effectivement présentes ; • celles ciblant des mutations sans connaissance du profil mutationnel propre de chaque tumeur étudiée. Ce deuxième type d’approche est donc généralement probabiliste, recherchant des mutations « fréquemment » présentes (par exemple, séquenc¸age d’un panel de gènes fréquemment mutés dans un type de cancer donné) ou pouvant être rare mais d’intérêt théranostique prédictif (mutation d’epidermal growth factor [EGFR] dans le cancer bronchique). Une fois le type d’approche défini, et en fonction de la fréquence relative attendue de l’ADN tumoral circulant dans l’ADN libre circulant (Fig. 2), il existe principalement deux approches techniques pour la détection de l’ADN tumoral circulant, qui font intervenir soit la polymerase chain reaction (PCR), soit le séquenc¸age à haut débit (de « nouvelle » génération, new generation sequencing [NGS]). Les techniques de PCR ont une excellente performance dans la détection de variations structurales (fusion, insertion/délétion de grande taille) et sont utilisées de longue date en hématologie pour estimer le niveau de maladie résiduelle. En oncologie, les fusions ne sont qu’exceptionnellement récurrentes dans un même type tumoral, leur étude demande donc un séquenc¸age de la tumeur puis une mise au point de sondes individualisées, ce qui représente un travail conséquent. En ce qui concerne la détection de variations nucléotidiques uniques (mutations ponctuelles), la sensibilité de la PCR quantitative ne dépasse pas 5 à 10 % ; en d’autres termes, la PCR quantitative ne détecte pas l’ADN tumoral circulant quand il y a moins de cinq à dix copies d’ADN muté (ADN tumoral circulant) pour 100 copies d’ADN total circulant (ADN libre circulant). Plusieurs variations techniques permettant une amplification préférentielle des séquences mutées ont été proposées (competi® tive allele-specific TaqMan [CAST] - PCR, co-amplification at lower denaturation temperature [COLD] - PCR, etc.), avec des sensibilités rapportées variant entre 1 et 10 % [8]. Ces variantes sont largement supplantées par la PCR digitale, notamment en gouttelette (droplet digital PCR, ddPCR). Le principe de la PCR digitale en gouttelettes est assez simple : il s’agit de répartir les molécules d’ADN libre circulant parmi d’innombrables gouttelettes (droplet), de manière à ce que chacune de ces gouttelettes contienne soit une, soit zéro molécule d’ADN. Après amplification de l’ADN, la présence d’ADN muté est révélée par fluorescence : ce signal est donc type binaire pour chaque gouttelette (non muté ou muté) et peut se coder en chiffre (digits). Cette technique a un prix modéré une sensibilité de l’ordre de 0,1 % en moyenne. Qu’elle soit digitale ou non, l’approche PCR reste toutefois très limitée par l’étendue de sa séquence cible, qui ne dépasse pas quelques bases d’ADN, et ne permet donc de recherche que des anomalies focales. Les approches de drop off ddPCR, où les

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mutations entraînent une perte (drop off) plutôt qu’un gain de fluorescence, permettent de couvrir plusieurs mutations quand elles surviennent sur des bases adjacentes [13]. Pour la détection de mutations sur des séquences plus longues, les techniques de séquenc¸age à haut débit (par exemple, un panel de gènes) sont bien plus adaptées que la PCR. La principale limitation reste leur coût, mais le temps nécessaire à l’analyse est aussi à considérer. En ce qui concerne la sensibilité, les approches standards de séquenc¸age à haut-débit sont limitées par les erreurs de séquenc¸age, classiquement de l’ordre de 1 %. La détection de mutations présentant des fréquences alléliques inférieures peut être envisagé en séquenc¸age à haut-débit, à condition de réaliser un marquage individuel des molécules uniques (rajout de séquence code barre) [28] et/ou un ajustement des seuils d’appel des mutations en fonction du bruit de fond local du séquenc¸age [27]. 3. L’ADN tumoral circulant, biomarqueur du futur ? Les applications cliniques potentielles de l’ADN tumoral circulant sont multiples, que ce soit pour le diagnostic moléculaire à visée théranostique, l’évaluation du pronostic, le suivi après chirurgie à visée curative, l’évaluation précoce de l’efficacité thérapeutique ou tardive de la progression de la maladie. De nombreuses études ont été publiées ces dernières années dans ces différentes indications et des essais prospectifs commencent à être menés. 3.1. Diagnostic moléculaire La spécificité des anomalies moléculaires (mutations d’oncogènes ou de gènes suppresseurs de tumeurs notamment) pouvant être identifiées à partir de l’ADN tumoral circulant est de l’ordre de 100 %. Par contre, comme souligné précédemment, la sensibilité est variable, fortement impactée par plusieurs facteurs dont le stade et l’agressivité de la maladie [5,32]. En pratique, plus la maladie est évoluée et agressive, plus la sensibilité de détection de l’ADN tumoral circulant est élevée. Pour les cancers pulmonaires non à petites cellules, la recherche de mutation de l’EGFR peut être effectuée par l’ADN tumoral circulant [15]. Ces mutations ont une valeur prédictive positive pour l’efficacité des inhibiteurs de tyrosine kinase de l’EGFR. Pour les cancers colorectaux métastatiques, la situation est différente puisque les mutations de RAS ont une valeur prédictive négative pour l’efficacité des anticorps anti-EGFR. Afin de pouvoir utiliser l’ADN tumoral circulant en routine pour la recherche des mutations de RAS, il est donc essentiel de démontrer une concordance élevée avec l’analyse tissulaire, et ce, afin de ne pas traiter un patient muté avec un traitement potentiellement délétère. Plusieurs études ont évalué cette concordance ces dernières ® années. L’étude Kplex1 en utilisant la méthode Intplex avait rapporté des taux de concordance très élevés, supérieurs à 95 %, chez les patients avec un cancer colorectal métastatique [36]. Ces résultats prometteurs n’ont malheureusement pas été confirmés dans ® l’étude Kplex2. La sensibilité de la méthode Intplex avait été encore augmentée mais les résultats étaient globalement moins bons avec un taux de faux négatifs de 10 % (par rapport au statut RAS déterminé à partir du tissu) et un taux anormalement élevé de mutations multiples retrouvées [35]. L’étude RASANC est une étude prospective de concordance ayant inclus plus de 400 patients atteints d’un cancer colorectal métastatique. Une méthodologie originale en deux étapes a été utilisée dans cette étude : une première analyse en séquenc¸age à haut-débit (22 gènes) puis, en l’absence de mutation identifiée parmi ces 22 gènes, la recherche de deux biomarqueurs méthylés (WIF1 et NPY) retrouvés dans près de 100 % des cancers colorectaux [4]. Cette seconde étape était réalisée pour s’assurer de la présence d’ADN tumoral circulant et de

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Fig. 2. Méthodes de détection de l’ADN tumoral circulant (ctADN). La détection de l’ADN tumoral circulant repose sur deux grandes approches : l’une ciblée sur une anomalie moléculaire connue/suspectée (détection basée sur la polymerase chain reaction [PCR]), l’autre, en cas d’absence d’anomalie moléculaire connue, utilisant des techniques de séquenc¸age à haut débit (new generation sequencing [NGS]).

la possibilité de rendre un résultat concluant pour le statut RAS. En pratique, de l’ADN tumoral circulant n’était pas retrouvé chez près de 20 % des patients. Les facteurs clinicobiologiques associés à la présence d’ADN tumoral circulant étaient : métastases hépatiques, tumeur primitive en place, absence de carcinose péritonéale, hypoalbuminémie, concentrations élevées de lactate déshydrogénase (LDH), phosphatases alcalines, ACE et CA 19-9. Cette étude est positive pour son objectif principal avec des taux de concordance de 85,2 % dans la population globale et de 94,8 % chez les patients avec de l’ADN tumoral circulant identifié. Dans le sousgroupe de patients avec des métastases hépatiques, les taux de concordance étaient de 93,5 % dans la population globale et de 97,0 % chez les patients avec de l’ADN tumoral circulant identifié. Ces résultats pourraient amener à une utilisation en routine de cette méthodologie. 3.2. Valeur pronostique La présence d’ADN tumoral circulant et son taux sont des facteurs pronostiques majeurs pour tous les cancers et à tous les stades. À titre d’exemples, la détection d’ADN tumoral circulant a ainsi été rapportée comme un facteur pronostique majeur après chirurgie pour un cancer colorectal de stade II [39], après chirurgie pour un cancer du rectum [38], avant ou après chirurgie pour un cancer du pancréas [30], avant ou après résection de métastases hépatiques de cancer colorectal, et chez les patients avec un cancer colorectal ou du pancréas métastatique [18,29]. Dans tous les cas, la détection d’ADN tumoral circulant, d’une part, et le taux d’ADN tumoral circulant, d’autre part, apparaissent comme des facteurs de pronostic défavorable indépendants. Une étude récente présentée au congrès de l’ American Society of Clinical Oncology (ASCO) de 2018 s’est intéressée au monitoring du l’ADN tumoral circulant chez 95 patients opérés d’un cancer colorectal de stade III et recevant une chimiothérapie adjuvante [37]. Des prélèvements sanguins étaient réalisés avant chimiothérapie adjuvante, après deux mois puis à la fin de celle-ci. Dix-neuf patients (20 %) avaient de l’ADN tumoral circulant détectable avant le début de la chimiothérapie adjuvante ; à la fin du traitement, dix patients (11 %) avaient toujours de l’ADN tumoral circulant détectable mais neuf (9 %) n’en avaient plus. Parmi les 76 patients (80 %) sans ADN tumoral circulant détectable avant le début de

la chimiothérapie, six (6 %) avaient de l’ADN tumoral circulant détectable à la fin de la chimiothérapie adjuvante. La présence d’ADN tumoral circulant était pronostique avant le début de la chimiothérapie adjuvante (hazard ratio [HR] = 3,7 ; p = 0,0014) mais encore plus à la fin de celle-ci (HR = 7,1 ; p < 0,001). En situation adjuvante, le monitoring de l’ADN tumoral circulant pourrait permettre également de faire un diagnostic de récidive plusieurs mois avant l’apparition de lésions tumorales sur la scanographie, chez les patients opérés d’un cancer colorectal comme chez ceux opérés d’un cancer du pancréas [30,39]. Ces résultats posent des questions multiples sur les utilisations potentielles en clinique du l’ADN tumoral circulant A. Est-ce que la présence d’ADN tumoral circulant doit faire contre-indiquer certaines chirurgies associées une mortalité et une morbidité élevées ? Doit-on modifier nos indications de traitement adjuvant selon la présence ou non d’ADN tumoral circulant ? Vaut-il mieux suivre les patients avec l’ADN tumoral circulant qu’avec des examens radiologiques ? Des essais prospectifs avec des hypothèses statistiques prédéfinies doivent être menés pour répondre à ces questions. 3.3. Valeur prédictive L’ADN tumoral circulant apparaît comme un biomarqueur extrêmement prometteur et des études très récentes ont évalué son évolution sous chimiothérapie, afin de déterminer s’il pouvait être prédictif de l’efficacité thérapeutique, précoce ou tardive. L’évolution précoce de l’ADN tumoral circulant a été évaluée à partir d’une cohorte de 82 patients pris en charge par chimiothérapie en première ou deuxième ligne pour un cancer colorectal métastatique [18]. Un prélèvement sanguin était réalisé avant traitement, puis à j15 ou j30. Selon l’évolution du taux d’ ADN tumoral circulant, deux groupes de patients ont été définis : les « bons répondeurs » avec soit une négativation d’ADN tumoral circulant soit une diminution d’au moins 80 % du taux d’ADN tumoral circulant et les « mauvais répondeurs » avec une augmentation, une stabilité ou une diminution du taux d’ADN tumoral circulant inférieure à 80 %. La survie sans progression (HR = 0,19) et la survie globale (HR = 0,25) étaient significativement plus longues pour les « bons répondeurs » par rapport aux « mauvais répondeurs ». Le suivi de l’ADN tumoral circulant permet aussi de mettre en évidence l’apparition de clones de résistance sous pression

Pour citer cet article : Castelli J, et al. ADN tumoral circulant : principes, applications actuelles en radiothérapie et développement futur. Cancer Radiother (2018), https://doi.org/10.1016/j.canrad.2018.06.018

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thérapeutique. Chez les patients avec un cancer colorectal métastatique RAS non muté traités avec un anticorps anti-EGFR, l’apparition de mutations de résistance RAS sous traitement a été bien documentée, ces mutations étant détectées avant la progression radiologique [33]. Des données intéressantes ont également été rapportées durant le congrès de l’ASCO de 2018. Le rechallenge des anticorps antiEGFR a été évaluée dans une étude de phase II [19]. Pour être inclus, les patients devaient avoir rec¸u en première ligne une combinaison de polychimiothérapie et d’anticorps anti-EGFR (réponse partielle initiale, survie sans progression d’au moins 6 mois, progression secondaire), puis avoir rec¸u en deuxième ligne une polychimiothérapie associée à du bévacizumab. Les patients répondants à ces critères pouvaient être inclus dans l’étude et recevaient une combinaison d’irinotécan et de cétuximab en troisième ligne. Parmi les 28 patients inclus, le taux de réponse était de 21,5 % et le taux de contrôle de la maladie de 54 %. Une recherche de mutation de RAS par l’ADN tumoral circulant était effectuée à l’inclusion et une mutation de RAS a été retrouvée chez 12 patients. La survie sans progression (HR = 0,44 ; p = 0,026) et la survie globale (HR = 0,58 ; p = 0,024) étaient significativement plus longues chez les patients sans mutation de RAS identifiée. Toutes ces données soutiennent un intérêt majeur de l’ADN tumoral circulant pour suivre l’efficacité thérapeutique. Elles sont très prometteuses mais leur utilisation en pratique clinique pose là aussi question. Que faire si l’ADN tumoral circulant augmente ou ne diminue pas précocement sous traitement ? Changer de traitement ? Arrêter le traitement ? Que faire si des clones de résistance sont détectés par l’ADN tumoral circulant avant la progression radiologique ? Changer de traitement ? Mais est-ce que ce changement précoce permettra une augmentation de la survie ? Rien n’est moins sûr. . . Dans tous les cas, les réponses à ces questions semblent beaucoup liées aux options thérapeutiques disponibles, actuellement limitées en oncologie digestive, et à la situation clinique (avec ou non possibilité de résection secondaire). Des essais stratégiques prospectifs sont nécessaires pour essayer d’y répondre. 4. Application de l’ADN tumoral circulant en radiothérapie Le développement de la radiothérapie avec modulation d’intensité, de la radiothérapie guidée par l’image et de la radiothérapie adaptative ont permis une nette amélioration de la précision des traitements, assurant une bonne couverture du volume cible tout en minimisant la dose aux tissus sains. Afin d’améliorer encore l’index thérapeutique de la radiothérapie, les travaux actuels portent sur la recherche de marqueurs prédictifs ou pronostiques, reflet de caractéristiques biologiques propres à la tumeur entraînant une différence de sensibilité à la radiothérapie. Par exemple, les cancers de l’oropharynx induits par le papillomavirus humain (HPV) induit semblent être de pronostic plus favorable que les ceux non induits par l’HPV [3] L’utilisation de l’imagerie morphologique ou métabolique pourrait aussi permettre d’identifier des profils différents de tumeurs en termes de réponse à la radiothérapie [1,7,10]. L’utilisation de l’ADN tumoral circulant s’inscrit dans cette démarche de radiothérapie personnalisée, à la fois avant le début, en cours et après le traitement par radiothérapie. 4.1. Place de la recherche d’ADN tumoral circulant avant la radiothérapie La plupart des études disponibles ont été réalisées chez des patients atteints d’un cancer du nasopharynx, qui est très fortement corrélé avec l’atteinte par le virus Epstein-Barr (EBV) [11]. Dans une étude rétrospective portant sur 296 patients atteints d’un cancer du

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nasopharynx de stade II traité par irradiation conformationnelle avec modulation d’intensité totale de 68 à 70 Gy, en 30 à 33 fractions, la concentration plasmatique d’ADN de virus d’Epstein-Barr (EBV) supérieure à 4000 copies/mL était associée à un risque significativement majoré de voir se développer des métastases (HR = 3,2) [16]. La concentration d’ADN d’EBV, à une valeur plus basse que 1500 copies par mL, a également été corrélé avec un risque de récidive (HR = 2,7) et de décès chez 99 patients traités pour un cancer du nasopharynx localement avancé [21]. Dans cette étude, la survie des patients avec une concentration d’ADN d’EBV de moins de 1500 copies/mL était de 100 % à 24 mois contre 83 % pour ceux avec une concentration de 1500 copies/mL. Des études similaires ont été menées sur les cancers liés au papillomavirus. Pour les cancers de l’oropharynx, la recherche d’ADN d’HPV par PCR quantitative dans le plasma et la salive permet d’obtenir une spécificité de 100 % mais une sensibilité de seulement 76 % [2]. L’utilisation d’une technique de séquenc¸age à haut-débit a permis d’améliorer la sensibilité à 90 % dans une cohorte de validation de 33 patients [20]. La concentration d’ADN d’HPV a été corrélée avec le stade de la maladie [12] et le volume métabolique déterminé par la tomographie par émission de positons au (18 F)-fluorodésoxyglucose (FDG) [9,25]. Si ces résultats semblent intéressants pour déterminer le statut de l’HPV, il ne semble pas exister de valeur ajoutée de la concentration plasmatique préthérapeutique d’HPV par rapport aux paramètres cliniques et radiologiques pour estimer le risque de récidive [12]. Des travaux similaires ont été réalisés pour le cancer du col utérin. Le taux de détection d’HPV était variable, allant de 30 à 87 % [14,17,31,43]. Cette différence pourrait s’expliquer par les méthodes de détection utilisées dans ces études. Aucune corrélation entre la concentration avant la radiothérapie d’ADN d’HPV et la réponse au traitement n’a cependant été mis en évidence. 4.2. ADN tumoral circulant et adaptation du traitement La cinétique de la concentration d’ADN tumoral circulant pourrait aussi avoir une valeur pronostique ou prédictive. En effet, l’ADN tumoral circulant est relargué dans la circulation suite à la mort des cellules tumorales. Sa concentration plasmatique pourrait donc être un reflet de l’efficacité du traitement. Les données à ce sujet restent cependant très limitées. Ainsi, pour des patients atteints d’un cancer du nasopharynx traité par radiothérapie, il a été observé un pic précoce de d’ADN tumoral circulant d’EBV lors de la première semaine de traitement, suivi d’une décroissance régulière [23]. Une cinétique identique pour le taux plasmatique d’ADN tumoral circulant d’HPV a également été mise en évidence pour un groupe de patient atteints d’une tumeur de l’oropharynx [9]. L’évaluation précoce de la réponse au traitement pourra ainsi s’envisager en utilisant l’ADN tumoral circulant, ce qui pourrait permettre d’identifier les patients mauvais répondeurs, candidats potentiels à une modification de la thérapeutique dans une approche de radiothérapie adaptative. 4.3. Détection de la maladie résiduelle et évaluation de la réponse à la radiothérapie Une des applications potentielles de l’ADN tumoral circulant est l’évaluation de la réponse au traitement. Actuellement, l’imagerie (scanographie, tomographie par émission de positons [TEP] ou IRM) est une modalité majeure de la surveillance. Cependant, malgré les avancées technologiques, l’imagerie reste limitée dans sa capacité à détecter une maladie résiduelle infraclinique. En outre, l’analyse de l’imagerie est parfois compliquée par les remaniements des tissus sains après la radiothérapie. Cette situation est particulièrement fréquente dans le cas d’irradiation pour des cancers thoraciques. Une étude a ainsi montré que l’absence ou la présence

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d’ADN tumoral circulant après la radiothérapie stéréotaxique ou en radiothérapie fractionnée pour des cancers pulmonaires permettaient de faire la différence entre remaniements post radique et maladie résiduelle [26]. Plusieurs études suggèrent également que la persistance d’ADN d’EBV dans le plasma après traitement pour des cancers du nasopharynx était associée à une moins bonne probabilité de survie globale et à un risque augmenté de récidive [20–22,40,42]. Des résultats similaires ont été retrouvés concernant l’ADN d’HPV pour les cancers de l’oropharynx et du col de l’utérus [2,43]. 5. Conclusion L’analyse de l’ADN tumoral circulant est une approche non invasive pour détecter et évaluer la cinétique tumorale. Les implications concernent à la fois la prédiction de la réponse au traitement, la surveillance post traitement et la détection de l’apparition de mutation de résistance. Elle devrait permettre l’émergence d’une radiothérapie personnalisée, guidée par l’analyse de l’ADN tumoral circulant combinée avec une approche d’analyse de l’imagerie (radiomique). L’utilisation de l’ADN tumoral circulant comme biomarqueur nécessite cependant l’identification et la validation de la technique optimale de détection en fonction de la situation clinique, étape indispensable à l’émergence d’une radiothérapie guidée par la biologie tumorale. Déclaration de liens d’intérêts Les auteurs déclarent ne pas avoir de liens d’intérêts. Références [1] Aerts HJ, Velazquez ER, Leijenaar RT, Parmar C, Grossmann P, Carvalho S, et al. Decoding tumour phenotype by noninvasive imaging using a quantitative radiomics approach. Nat Commun 2014;5:4006. [2] Ahn SM, Chan JY, Zhang Z, Wang H, Khan Z, Bishop JA, et al. Saliva and plasma quantitative polymerase chain reaction-based detection and surveillance of human papillomavirus-related head and neck cancer. JAMA Otolaryngol Head Neck Surg 2014;140:846–54. [3] Ang KK, Harris J, Wheeler R, Weber R, Rosenthal DI, Nguyen-Tan PF, et al. Human papillomavirus and survival of patients with oropharyngeal cancer. N Engl J Med 2010;363:24–35. [4] Bachet JB, Bouche O, Taieb J, Dubreuil O, Garcia ML, Meurisse A, et al. RAS mutation analysis in circulating tumor DNA from patients with metastatic colorectal cancer: the AGEO RASANC prospective multicenter study. Ann Oncol 2018;29:1211–9. [5] Bettegowda C, Sausen M, Leary RJ, Kinde I, Wang Y, Agrawal N, et al. Detection of circulating tumor DNA in early- and late-stage human malignancies. Sci Transl Med 2014;6. pp. 224ra224. [6] Bidard FC, Weigelt B, Reis-Filho JS. Going with the flow: from circulating tumor cells to DNA. Sci Transl Med 2013;5, pp 207ps214. [7] Bonomo P, Merlotti A, Olmetto E, Bianchi A, Desideri I, Bacigalupo A, et al. What is the prognostic impact of FDG PET in locally advanced head and neck squamous cell carcinoma treated with concomitant chemo-radiotherapy? A systematic review and meta-analysis. Eur J Nucl Med Mol Imag 2018, http://dx.doi.org/10.1007/s00259-018-4065-5 [Epub ahead of print]. [8] Cabel L, Proudhon C, Mariani P, Tzanis D, Beinse G, Bieche I, et al. Circulating tumor cells and circulating tumor DNA: what surgical oncologists need to know? Eur J Surg Oncol 2017;43:949–62. [9] Cao H, Banh A, Kwok S, Shi X, Wu S, Krakow T, et al. Quantitation of human papillomavirus DNA in plasma of oropharyngeal carcinoma patients. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2012;82, pe351–8. [10] Castelli J, Depeursinge A, Ndoh V, Prior JO, Ozsahin M, Devillers A, et al. A PETbased nomogram for oropharyngeal cancers. Eur J Cancer 2017;75:222–30. [11] Chan KC. Plasma Epstein-Barr virus DNA as a biomarker for nasopharyngeal carcinoma. Chin J Cancer 2014;33:598–603. [12] Dahlstrom KR, Li G, Hussey CS, Vo JT, Wei Q, Zhao C, et al. Circulating human papillomavirus DNA as a marker for disease extent and recurrence among patients with oropharyngeal cancer. Cancer 2015;121:3455–64. [13] Decraene C, Silveira AB, Bidard FC, Vallee A, Michel M, Melaabi S, et al. Multiple hotspot mutations scanning by single droplet digital PCR. Clin Chem 2018;64:317–28. [14] Dong SM, Pai SI, Rha SH, Hildesheim A, Kurman RJ, Schwartz PE, et al. Detection and quantitation of human papillomavirus DNA in the plasma of patients with cervical carcinoma. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2002;11:3–6.

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Pour citer cet article : Castelli J, et al. ADN tumoral circulant : principes, applications actuelles en radiothérapie et développement futur. Cancer Radiother (2018), https://doi.org/10.1016/j.canrad.2018.06.018

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Pour citer cet article : Castelli J, et al. ADN tumoral circulant : principes, applications actuelles en radiothérapie et développement futur. Cancer Radiother (2018), https://doi.org/10.1016/j.canrad.2018.06.018