Faire progresser la recherche sur le cancer pédiatrique grâce à une modélisation novatrice des tumeurs

La recherche sur le cancer pédiatrique évolue rapidement, motivée par un engagement profond à développer des traitements non seulement plus efficaces, mais également plus doux pour les jeunes patients. Au cœur de ces progrès se trouve l’utilisation croissante de systèmes avancés de modélisation des tumeurs, des méthodes qui reproduisent plus fidèlement les conditions biologiques complexes du cancer infantile que les méthodes traditionnelles.

« Les tumeurs ne sont pas seulement des masses isolées de cellules mutées », explique Donna Senger, chercheuse principale à l’Institut Lady Davis de recherches médicales et professeure agrégée au Département d’oncologie de l’Université McGill. « Le microenvironnement tumoral, c’est-à-dire les cellules immunitaires, les vaisseaux sanguins et les tissus conjonctifs qui entourent la tumeur, influence activement la croissance du cancer et sa réponse aux traitements. » Elle souligne que les méthodes traditionnelles sont souvent insuffisantes, car elles étudient les cellules cancéreuses de manière isolée, ce qui ne permet pas de saisir ces interactions complexes.

Pour combler cette lacune, les chercheurs utilisent des embryons sophistiqués de souris, de poissons-zèbres et de poulet afin d’implanter des échantillons de tumeurs prélevés sur des patients et de créer ainsi des modèles animaux uniques de la tumeur d’un patient donné. Cela permet aux chercheurs de tester des traitements pour des tumeurs spécifiques de patients dans un environnement qui reflète les conditions biologiques réelles. Par exemple, les souris constituent un système vivant doté d’une circulation sanguine et de cellules normales, offrant ainsi une image plus précise du comportement des tumeurs dans le corps humain.

Nadine Azzam, gestionnaire de projet, Plateforme de modélisation des tumeurs dans le laboratoire de Jason Berman au CHEO, se concentre sur les modèles de poisson-zèbre, qui offrent des avantages uniques. « Comme les embryons de poisson-zèbre sont transparents et que le système immunitaire est partiellement développé, nous pouvons observer la croissance et les interactions des cellules tumorales en temps réel sans avoir besoin d’immunosuppression, explique-t-elle. Nous n’avons également besoin que de petites quantités de cellules tumorales, ce qui est crucial lorsque le matériel de biopsie est limité. » Cependant, elle ajoute : « Bien que l’administration de médicaments chez le poisson-zèbre diffère de celle chez l’homme, ce qui rend difficile la transposition directe des doses, le poisson-zèbre partage environ 70 % de similitudes génétiques avec l’homme et nous permet d’observer les réponses au traitement en 7 à 10 jours. »

Les experts s’entendent pour dire qu’aucun modèle animal (système modèle) ne peut saisir tous les aspects de la biologie du cancer pédiatrique. C’est pourquoi l’intégration de plusieurs modèles est une approche robuste. La comparaison des résultats obtenus avec ces différents systèmes permet d’identifier les traitements les plus susceptibles d’être efficaces chez chaque enfant, en tenant compte du profil unique de son cancer. Grâce au Programme de modélisation préclinique pédiatrique, le soutien d’ACCES contribue à mettre en relation les chercheurs et les experts des différents sites avec des cliniciens de tout le pays afin de permettre des essais rapides et adaptés de thérapies sur plusieurs systèmes modèles. Cela permettra aux chercheurs et aux cliniciens de trouver des traitements plus ciblés susceptibles d’améliorer les résultats et de réduire les effets secondaires.

Cette approche de modélisation est particulièrement importante compte tenu de la rareté de nombreux cancers pédiatriques. Stacey Farrand, une mère et porte-parole impliquée dans le projet, partage la réalité émotionnelle qui se cache derrière cette étude. « Lorsque votre enfant reçoit un diagnostic, vous êtes désespéré de trouver des traitements efficaces, mais la plupart des médicaments disponibles datent de plusieurs décennies et ne sont pas conçus pour les enfants », explique-t-elle. Stacey souligne que le financement limité, avec seulement 4 à 7 % des fonds consacrés à la recherche sur le cancer alloués aux cas pédiatriques, entrave les progrès. « Les modèles tumoraux innovants offrent aux chercheurs une meilleure chance d’identifier rapidement les thérapies susceptibles de cibler directement la tumeur d’un patient précis. C’est pourquoi nous devons plaider activement en faveur de la sensibilisation et du financement pour accélérer ce travail. »

Le choix du modèle dépend fortement de l’urgence de la situation clinique et de la quantité de matériel tumoral disponible. « Par exemple, les modèles utilisant les souris fournissent des renseignements précieux sur l’expansion tumorale, mais le processus peut prendre des mois, ce qui peut être trop long pour les patients qui ont besoin d’une décision thérapeutique urgente », explique James Lim, professeur agrégé à l’Université de Colombie-Britannique. « D’autre part, les modèles de xénogreffe d’œufs de poule offrent des tests rapides en seulement une à deux semaines, bien qu’ils nécessitent plus de cellules tumorales initiales. Les modèles de poissons-zèbres occupent une position intermédiaire en matière de rapidité et d’exigences matérielles, et sont particulièrement utiles pour tester les effets des médicaments. »

James a partagé des exemples où leur approche coordonnée a directement influencé les soins aux patients. « Dans un cas de tumeur rare, l’analyse protéomique et la modélisation tumorale ont permis d’identifier une voie métabolique ciblable par un antidépresseur déjà approuvé, ce qui a mené à une option de traitement pour un patient qui n’avait pas d’autre solution », a-t-il noté. Bien que ces succès soient encore récents, ils démontrent le potentiel clinique tangible de ces efforts de recherche. À l’inverse, tous les résultats ne mènent pas à des traitements exploitables. Dans un autre cas de leucémie présentant une mutation génétique connue suggérant une sensibilité à un médicament particulier, les tests n’ont révélé aucune réponse réelle dans la tumeur du patient, ce qui a permis aux cliniciens d’éviter des traitements inefficaces et de gagner un temps précieux. Dans le monde scientifique, l’absence de preuve reste une preuve.

Pour cette raison, la modélisation tumorale n’est pas seulement un outil de recherche, c’est le pont entre le laboratoire et les traitements du monde réel. En améliorant la manière dont les tumeurs sont étudiées, ces modèles permettent de s’assurer que les enfants atteints d’un cancer ne reçoivent pas seulement des soins, mais les soins adaptés. Et avec des porte-parole tels que Stacey qui appellent à une sensibilisation accrue et à un financement supplémentaire, l’avenir semble prometteur. « Chaque enfant mérite un plan de traitement axé sur la biologie unique de son cancer et sa vie », déclare Jason Berman, chef de la direction et directeur scientifique de l’Institut de recherche du CHEO et vice-président de la recherche au CHEO. « Mais ce genre de précision dépend de la fiabilité de modèles biologiquement exacts. »

Les orientations futures de ce programme comprennent l’extension au-delà des modèles animaux vers les cultures organoïdes, des systèmes cellulaires tridimensionnels qui imitent plus fidèlement le comportement des tumeurs dans l’organisme. Bien que les protocoles actuels relatifs aux organoïdes soient principalement basés sur des tumeurs épithéliales adultes, leur adaptation aux cancers pédiatriques pourrait accélérer les essais cliniques et réduire la dépendance aux modèles animaux. Il reste encore de nombreux obstacles à surmonter, notamment la quantité limitée de matériel tumoral, la diversité des types de cancer et les questions logistiques, mais la volonté d’améliorer les résultats pour les enfants atteints de cancer motive les efforts continus.

Avec le soutien d’une équipe pancanadienne d’experts, ACCES s’efforce de créer un monde où chaque cas de cancer pédiatrique pourra être rapidement modélisé et testé afin de déterminer les traitements optimaux, et où la recherche préclinique sera intégrée de manière transparente dans la prise de décisions clinique. Les chercheurs sont optimistes quant à la possibilité de réaliser cet objectif, qui ouvre la voie à des soins anticancéreux plus personnalisés et plus efficaces pour tous les enfants au Canada.