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Développement de capteurs gravimétriques et électrochimiques pour la détection de nouveaux biomarqueurs tumoraux et des polymorphismes associés au cancer de la prostate

PHC : Utique
Codes du projet : 16G0808 -- Campus N° 34884QF
Domaine : Biologie, médecine, santé
Intitulé : Développement de capteurs gravimétriques et électrochimiques pour la détection de nouveaux biomarqueurs tumoraux et des polymorphismes associés au cancer de la prostate
Porteur(s) : FOURATI Najla, OTHMANE Ali
Date de début : 01/01/2016
Date de fin : 31/12/2018

Le cancer de la prostate (CaP), se situe aujourd’hui, par sa fréquence au cinquième rang de l’ensemble des cancers et au deuxième rang pour l’homme chez qui il représente 25% de l’ensemble des nouveaux cas [1]. Il est devenu depuis quelques années, le premier cancer de l’homme après 50 ans, et représente la deuxième cause de décès par cancer aux Etats-Unis et en Europe. En France, le nombre de nouveaux cas a augmenté de 8,5% par an entre 2000 et 2005, par l’effet combiné du vieillissement de la population et de l’amélioration des moyens du dépistage. En 2008, 65863 cas étaient dénombrés avec 9008 décès, 71000 cas ont été diagnostiqués en 2009, et plus de 71500 cas ont été estimés en 2010 avec un taux d’incidence standardisé à la population mondiale de 128,8 pour 100 000 hommes.
Pour la Tunisie, les dernières statistiques relatives au cancer de la prostate, remontent à 2007. Il y a été classé comme le troisième cancer le plus diagnostiqué, avec une incidence ajustée selon l'âge à 14,1/105 comparée à 10/105 en 2003 et 6,79/105 en 2000 [2-3]. Une étude plus récente datée de 2011 a montré que les principales localisations cancéreuses à l’origine de décès chez le sexe masculin étaient le poumon et la trachée (33 %), la prostate (10,8 %), les voies aéro-digestives (6,9 %), le foie et les voies biliaires (6,7%), le colon et le rectum (4,9 %), l’estomac (4,5 %) et la leucémie (4,3 %) [4].
Le marqueur tumoral le plus utilisé pour le cancer prostatique est le PSA (Antigène Spécifique de la Prostate), une glycoprotéine de faible poids moléculaire, secrétée par les cellules épithéliales prostatiques et présente de façon physiologique (1 mg/L) dans le liquide séminal. Le PSA n’est pas spécifique du cancer, mais du tissu prostatique ; toute anomalie de celui-ci peut donc entrainer une élévation du PSA. Le seuil décisionnel moyen de PSA, visant à détecter le plus grand nombre de cancer, tout en essayant de limiter le nombre de biopsies inutiles a été fixé à 4ng/ml. Le dosage du PSA intervient aussi dans la stadification, le pronostic et la surveillance du cancer. Compte tenu du grand intérêt de cette protéine, plusieurs équipes ont travaillé sur le développement et la réalisation de biocapteurs permettant la détection du PSA via son anticorps. Différents types de transductions ont été investigués : électrochimiques [5-15], par fluorescence et par résonance plasmonique de surface [16-25], gravimétriques [26-30], et même en ayant recours au sens olfactif des chiens [31].
Cependant, il n’y a pas de valeur seuil de PSA pour laquelle la sensibilité et la sélectivité sont toutes les deux élevées. A titre d’exemple, pour 4ng/ml, la sensibilité et la sélectivité sont de l’ordre de 20% et 90% respectivement. Dans un souci d’amélioration conjointe de la sensibilité et de la sélectivité, nous nous sommes intéressés à d’autres marqueurs plus spécifiques que le PSA : les ARNm du PCA3, du PSA [32-35] et du TMPRSS2-ERG.
Le gène PCA3, de découverte relativement récente, est surexprimé (en moyenne 66 fois) dans plus de 95% des tissus cancéreux prostatiques comparativement aux tissus sains chez le même patient [36-37]. Le gène PCA3 produit des ARNm non codants, excluant toute mesure d’expression tissulaire d’une protéine spécifique. C’est donc l’ARN lui-même qui doit être mesuré. Cette recherche a été testée avec succès dans le tissu prostatique, l’éjaculat et le sang après manoeuvres prostatiques invasives. La nécessité d’un test diagnostic facile d’accès a permis la standardisation d’une technique de recueil et de mesure de l’expression de PCA3 dans les urines.
Le TMPRSS2-ERG est quant à lui un biomarqueur issu de la fusion des gènes TMPRSS2 et ERG. C’est la translocation la plus fréquente dans les tumeurs malignes ; elle est présente chez environ la moitié des patients souffrant du cancer de la prostate.
Cependant, pour que les patients atteints de ce cancer puissent véritablement tirer profit de la découverte de cette fusion génique, il faudrait parvenir à l’application de cette nouvelle acquisition en pratique clinique. Néanmoins, la transcription fusionnelle TMPRSS2-ERG peut être mise en évidence dans l’urine des patients avec cancer de la prostate [38]. Le PCA3 et le TMPRSS2-ERG sont donc deux biomarqueurs détectables à des niveaux élevés dans l'urine et qui pourraient venir répondre à un besoin dans le diagnostic et dans l’évaluation, grâce à leur pertinence clinique dans la prédiction positive des biopsies prostatiques

Objectifs

Dans ce projet nous proposons de réaliser deux types de biocapteurs, capteurs d’ADN et immunocapteurs, en utilisant deux types de transductions, électrochimique et gravimétrique à ondes acoustiques de surface. Ces techniques sont indépendantes mais peuvent également être utilisées simultanément.
Les biocapteurs ainsi mis au point permettront de doser les ARNm du PSA, du PCA3 et du TMPRSS2-ERG extraits à partir d’échantillons urinaires et de biopsies de patients suspectés de cancer de prostate. Suivra une étape de synthèse d’ADNc par une transcription réverse et son amplification grâce aux amorces spécifiques de PSA et de PCA3. Les résultats obtenus seront comparés à ceux de la RT-PCR en présence d’un étalon interne dont la quantification est effectuée par électrophorèse et mesure densitométrique. Ce résultat sera validé par comparaison aux résultats du Kit commercialisé par Gen-Probe (kit Progensa®)
Les mêmes biocapteurs à ADN seront utilisés pour l’étude de polymorphismes grâce à des sondes oligonucléotidiques complémentaires aux différents génotypes des cytochromes P450 (CYP3A5 et CYP3A4). Les ADN génomiques seront extraits de sang de patients atteints du cancer de la prostate et de sujets saints.
Ces résultats seront confrontés à ceux de la méthode Polymerase Chain Reaction - Restriction Fragment Length Polymerisation (PCR-RFLP) validée par séquençage. La corrélation entre polymorphisme et l’occurrence du cancer de la prostate sera aussi étudiée.

Résultats

Dans ce projet nous proposons de réaliser deux outils de diagnostic et de surveillance du cancer de la prostate (CaP), fiables, simples, rapides et peu coûteux : capteurs d’ADN et immunocapteurs, à transductions électrochimique et gravimétrique à ondes acoustiques de surface.

Ces deux types de biocapteurs seront développés et utilisés pour :
- le dosage du PSA libre et total afin d’améliorer la sensibilité des immuno-dosages existants : (biocapteur immunologique) ;
- le dosage de nouveaux biomarqueurs (ARNm urinaire de PSA, PCA3 et TMPRSS2-ERG) afin d’améliorer la sélectivité du diagnostic (biocapteurs d’ADN) ;
- étudier les polymorphismes des différents génotypes des cytochromes P450 (CYP3A5 et CYP3A4) afin d’établir une corrélation entre les polymorphismes et l’occurrence du cancer de la prostate. Une meilleure prise en charge thérapeutique des patients pourrait alors être mise en place sur la base de ces résultats.

L’association de nouveaux biomarqueurs spécifiques et de capteurs plus sensibles et à faible limite de détection, permettra une détection non invasive des tumeurs aux stades les plus précoces du processus de la maladie, assurant une prise en charge rapide et efficace des patients.

Informations supplémentaires

Conservatoire National des Arts et Métiers

Partenaire français
Paris
http://www.cnam.fr

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Laboratoire de recherche des systèmes et applications des techno (SATIE)


Responsable(s)
Najla FOURRATI - SATIE - Paris - Tél :0158808703 - Email :fourati@cnam.fr

Université de Monastir

Partenaire tunisien
Monastir
http://www.um.rnu.tn/

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Laboratoire des Interfaces et des matériaux avancés (LIMA)


Responsable(s)
Ali OTHMANE - LIMA - Monastir - Tél :0021673500276 - Email :ali.othmane@fmm.rnu.tn

Université de Maine

Partenaire français
Le Mans
http://scd.univ-lemans.fr/fr/index.html

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Laboratoire d'acoustique de l'Université du Maine (LAUM)


Responsable(s)
Nicolas JOLY - LAUM - Le Mans - Tél :0243833954 - Email :nicolas.joly@univ-lemans.fr

Université de Monastir

Partenaire tunisien
Sousse
http://www.um.rnu.tn/

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
LR12SP11


Responsable(s)
Asma OMEZZINE - LR12SP11 - Sousse - Tél :98470131 - Email :asmaomezzine@yahoo.fr