BIOPSIE LIQUIDE

BIOPSIE LIQUIDE

Présentation - Qu'est-ce qu'une biopsie liquide ?

Des fragments d'ADN et d'ARN sont libérés dans les fluides corporels comme le sang et l'urine par le biais de divers processus physiologiques. Une fois libérés dans le sang, l'ADN acellulaire (cfDNA) et l'ARN acellulaire (cfRNA) sont tous deux appelés acides nucléiques circulants dans le plasma/sérum (CNAPS). La principale source d'ADN acellulaire dans le sang est la libération passive à partir des cellules soumises à des mécanismes létaux tels que l'apoptose et la nécrose, de même que la sécrétion active par les cellules vivantes. La grosseur de la plupart des fragments d'ADN acellulaire se situe entre 180 et 200 pb mais il existe des fragments faisant jusqu'à 300 pb. La demi-vie de l'ADN acellulaire est de moins de deux heures avant qu'il soit filtré et éliminé de la circulation sanguine par la rate, le foie et les reins. 

Tout comme les cellules saines, les cellules cancéreuses primaires et métastatiques libèrent des fragments d'ADN dans le sang. L'ADN tumoral circulant (ctDNA) obtenu est caractérisé par des défauts génétiques, par exemple des mutations ponctuelles, des réarrangements chromosomiques, des motifs épigénétiques anormaux et des aberrations dans le nombre de copies. Les défauts génétiques identifiés dans l'ADN tumoral circulant sont identiques à ceux trouvés dans la source tumorale et sont totalement absents de l'ADN circulant normal. Puisque l'ADN tumoral circulant est représentatif de la totalité du génome tumoral, l'analyse de l'ADN tumoral à partir d'échantillons de fluide est fréquemment désignée par biopsie corps entier ou « biopsie liquide ». 

Graphique: Sécréter dans le sang des fragments d'ADN tumoral circulant
Figure 1. Les tumeurs peuvent sécréter dans le sang des fragments d'ADN tumoral circulant que l'on retrouve dans le plasma. Une biopsie liquide utilisant des échantillons de sang prélevés sur des patients cancéreux peut être réalisée afin de détecter l'ADN tumoral circulant et d'identifier les mutations spécifiques pouvant avoir des implications pronostiques ou thérapeutiques.

D'autres composants sanguins pouvant agir comme substituts tumoraux comprennent les cellules tumorales circulantes (CTC), le miARN circulant, les exosomes et les vésicules circulantes. 

Applications – Quels sont les avantages des biopsies liquides ?

L'utilisation d'ADN acellulaire offre d'excellentes possibilités de diagnostic pour divers scénarios cliniques. À l'heure actuelle, l'utilisation de l'ADN acellulaire en tant que traceur tumoral non invasif dans le dépistage et le diagnostic du cancer focalise l'essentiel de l'attention de la communauté scientifique spécialiste des sciences du vivant.

ADN acellulaire comme biomarqueur du cancer

La capacité à analyser l'ADN tumoral circulant extrait d'un simple échantillon de sang permet l'accès rapide, abordable et non invasif à des biomarqueurs polyvalents révélant avec précision toute modification dans la tumeur primaire. Ces caractéristiques de l'ADN tumoral circulant le rendent attrayant dans de nombreuses spécialités en cancérologie. 

Schème: Procédures et process le diagnostic des tumeurs

L'utilité clinique de l'analyse de l'ADN tumoral circulant afin de détecter un cancer comprend :

  • L'évaluation de l'hétérogénéité moléculaire
  • L'identification des altérations génomiques spécifiques pour orienter la décision thérapeutique
  • La surveillance de la charge tumorale 
  • La détection précoce de toute chimiorésistance
  • La détection de toute maladie résiduelle minime
  • L'évaluation de tout risque de métastases et de récidives
  • La compréhension des mécanismes de résistance

La biopsie liquide en complément de la biopsie tissulaire

La biopsie tissulaire est actuellement le protocole de soins standard en matière de diagnostic moléculaire du cancer. Cette approche conventionnelle implique l'examen du tissu tumoral en prélevant des cellules au moyen d'une fine aiguille ou en procédant à l'examen histologique d'un échantillon biopsié ou excisé chirurgicalement. Le diagnostic moléculaire des mutations de l'ADN est ensuite directement réalisé sur des échantillons de tissu frais ou fréquemment sur du matériel fixé au formol et inclus en paraffine (FFPE). 

Malgré la nature informative des biopsies de tumeurs solides, l'hétérogénéité tumorale et l'évolution clonale représentent des défis considérables dans la conception de stratégies thérapeutiques efficaces basées sur les seules biopsies tissulaires. Les traitements personnalisés ciblant les molécules dépendent des séries de surveillance de l'oncogénétique. La réalisation de plusieurs biopsies consécutives pour appréhender l'hétérogénéité spatiale et temporelle d'une tumeur au cours de son évolution est souvent difficile, risquée, coûteuse et généralement impossible. Il est donc nécessaire d'adopter de nouvelles approches pouvant permettre de détecter efficacement l'hétérogénéité d'une tumeur au cours des traitements systémiques du cancer.  

De récents progrès dans l'analyse génomique d'échantillons de sang pour détecter l'ADN tumoral circulant ont permis une approche de biopsie liquide en temps réel, abordable et non invasive pour la détection et la surveillance du cancer. Parmi d'autres aperçus à l'échelle moléculaire, cette nouvelle méthode diagnostique fournit des informations complémentaires importantes sur les cibles thérapeutiques et les mécanismes d'antibiorésistance chez les patients atteints d'un cancer. 

Autres applications de l'ADN acellulaire

Outre la cancérologie, l'étude de l'analyse de l'ADN acellulaire peut être profitable à d'autres spécialités médicales. L'analyse de l'ADN fœtal acellulaire est une méthode reconnue pour les tests de diagnostic prénatal non invasif (DPNI). L'étude de l'ADN fœtal révèle des mutations ponctuelles et une aneuploïdie responsables des maladies génétiques dans les 7 semaines suivant la conception. En Europe, l'ADN fœtal présent dans le sang maternel est utilisé pour le dépistage prénatal depuis 2012.

L'état de l'ADN acellulaire extrait du plasma peut également faire office d'indicateur d'infections, de maladies neurodégénératives, auto-immunes et cardiovasculaires ou de signe avant-coureur d'un rejet d'organe. 

Procédures et process - Quel est le principe de la biopsie liquide ?

À l'heure actuelle, le dépistage sanguin du cancer consiste à évaluer les biomarqueurs, le plus fréquemment l'ADN acellulaire, les cellules tumorales circulantes (CTC) ou les exosomes. D'autres marqueurs pronostiques et prédictifs du cancer à un stade de développement plus précoce comprennent les fragments d'ARN acellulaire (cfDNA), l'ADN tumoral circulant (ctDNA) soumis à une méthylation et le miARN. 

L'ADN tumoral circulant est un biomarqueur circulant particulièrement prometteur pour évaluer le risque chez les patients cancéreux en raison de la simplicité d'obtention de l'ADN plasmatique, du faible coût du procédé ainsi que de la haute spécificité et de la grande sensibilité des données obtenues. Faisant partie des techniques les plus reconnues, les biopsies liquides basées sur l'analyse de l'ADN tumoral circulant sont les plus proches à être mises en œuvre en milieu clinique. Il existe plusieurs stratégies pour l'exploration de l'ADN tumoral présent dans le plasma. Les approches par séquençage du génome entier et par séquençage de l'exome entier offrent le panorama le plus complet des mutations liées aux tumeurs ; leur sensibilité est toutefois moins bonne. Les approches ciblées se concentrant sur les aberrations génomiques spécifiques offrent une meilleure sensibilité mais ne permettent pas d'obtenir des informations moléculaires en dehors des régions d'intérêt ciblées. Les mutations les plus souvent évaluées au moyen des approches ciblées pour les biopsies liquides comprennent EGFR, PIK3CA, KRAS, BRAF, TP53, HER2, GNA11, KIT, MAP2K1, NRAS, etc.

Le séquençage nouvelle génération de l'ADN tumoral circulant (ctDNA) sanguin suit des procédures et process similaires, quelles que soient les cibles spécifiques ou le génome entier exploré(es). L'extraction de l'ADN acellulaire constitue l'une des étapes cruciales et doit être réalisée dans des conditions optimales afin de garantir la réussite du processus en aval. Après avoir extrait l'ADN, on suit des protocoles de préparation de banques spécialisés dans le traitement de petites quantités d'ADN. Vient ensuite le séquençage nouvelle génération sur la plateforme appropriée puis les lectures obtenues sont soumises à une analyse bioinformatique complète. Les données finales sont ensuite soumises à un chercheur en cancérologie pour être interprétées scientifiquement ou à un médecin à des fins diagnostiques. 

Procédures et process: Le séquençage d'échantillons de biopsie liquide
Figure 2 Exemple de procédures et process pour le séquençage nouvelle génération de l'ADN tumoral circulant

Expertise scientifique : biopsie liquide

GATC Biotech est le premier prestataire de services à proposer des tests basés sur la biopsie liquide dotés d'une flexibilité inégalée à n'importe quel stade ou pour n'importe quel projet de caractérisation des tumeurs par le sang.

Véritable pionnier dans le domaine du diagnostic non invasif, GATC Biotech a déjà analysé plus de 40,000 échantillons de sang et de plasma en conditions diagnostiques. Au fil des ans, nous avons développé un protocole exclusif permettant d'extraire très efficacement à partir de plasma d'infimes quantités d'ADN acellulaire. L'ADN est soit séquencé lors de procédures et process de séquençage nouvelle génération (NGS) spécialisés, soit amplifié avec les toutes dernières technologies de PCR en gouttelettes (ddPCR). Le service de séquençage de l'exome inclut en outre des approches reconnues pour l'enrichissement des cibles et l'analyse des variants. 

Tous les services proposent une logistique sophistiquée, un traitement transparent des échantillons géré par LIMS ainsi que des données, suivi par l'accès pratique aux données via notre plateforme en ligne myGATC. Les services GATCLIQUID s'effectuent dans nos propres laboratoires sous accréditation ISO 17025 et pour les cas particuliers sous certification ISO 13485.

Publications

Cliquez ici pour obtenir une liste d'articles scientifiques.

Wittenberger T. et al. (2014). DNA methylation markers for early detection of women’s cancer: promise and challenges. Epigenomics

Produits associés à la biopsie liquide

Êtes-vous prêt(e) à utiliser les biopsies liquides pour vos travaux de recherche sur le cancer ? Découvrez comment vous pouvez faire avancer la médecine personnalisée grâce à une détection et à un dépistage plus performants du cancer avec GATCLIQUID, notre gamme de services de biopsie liquide

  • ONCOEXOME est le seul produit au monde à permettre la détection non biaisée de toutes les mutations des régions codant pour les protéines du génome du cancer. 
  • ONCOPANEL est un service premium permettant d'évaluer de façon homogène et précise plus de 200 « points chauds » (hotspots) sur 50 gènes liés au cancer. 
  • ONCOTARGET propose l'approche la plus sensible pour tracer l'unique mutation cruciale pour un cas de cancer particulier. 

 

Nos services GATCLIQUID proposent des produits complémentaires entièrement compatibles avec les échantillons tissulaires ou FFPE (Figure 3). L'utilisation conjointe de ces services permet de réaliser des études comparatives sur de l'ADN provenant d'échantillons de tissu tumoral et de plasma appariés. Ces publications de preuve de concept sont instamment requises pour la validation clinique des biopsies liquides.  

Produits en rapport avec la recherche sur le cancer
Figure 3. Présentation des produits de GATC Biotech en rapport avec la recherche sur le cancer

Autres références bibliographiques concernant les biopsies liquides

Crowley E., Di Nicolantonio F., Loupakis F., Bardelli A. (2013). Liquid biopsy: monitoring cancer-genetics in the bloodNat Rev Clin Oncol. 10(8): 472-484.

Diaz LA. Jr, Bardelli A. (2014). Liquid biopsies: genotyping circulating tumor DNAJ Clin Oncol. 32(6): 579-586.

Francis G, Stein S., 2015. Circulating cell-free tumour DNA in the management of cancerInt J Mol Sci. 15: 14122-1442.

Gold B, Cankovic M, Furtado LV, Meier F, Gocke CD., 2015. Do circulating tumor cells, exosomes and circulating tumor nucleic acids have clinical utility? J Mol Diagn. 17(3): 210-224.

Heitzer E., Ulz P., Geigl JB. (2015). Circulating tumor DNA as a liquid biopsy for cancer. Clin Chem. 61(1): 112-23.

Qin Y, Ljubimov VA, Zhou C, Tong Y, Liang J., 2016. Cell-free circulating tumor DNA in cancerChin J Cancer 35: 36.