Comment les tests moléculaires transforment le diagnostic et le traitement des tumeurs cérébrales

Table des matières

• Introduction : Pourquoi les tests moléculaires sont essentiels pour les tumeurs cérébrales
• Tests moléculaires clés pour le diagnostic et le traitement des tumeurs cérébrales
• Profilage de la méthylation de l'ADN : un outil diagnostique révolutionnaire
• Séquençage de l'ADN et de l'ARN : détection des mutations critiques
• Outils et techniques diagnostiques complémentaires
• Application des tests moléculaires au diagnostic des tumeurs cérébrales
• Gliomes diffus de l'adulte : comment les tests moléculaires orientent le diagnostic
• Implications cliniques pour les patients
• Comprendre les limites des tests moléculaires
• Recommandations pour les patients confrontés à un diagnostic de tumeur cérébrale
• Sources d'information

Introduction : Pourquoi les tests moléculaires sont essentiels pour les tumeurs cérébrales

Le profilage moléculaire a profondément transformé le diagnostic et la classification des tumeurs du système nerveux central (SNC) ces dernières années. La dernière classification de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) des tumeurs du SNC, publiée en 2021, exige désormais de combiner l'examen microscopique traditionnel avec les tests moléculaires pour obtenir des diagnostics précis et reproductibles, qui influencent directement la prise en charge des patients.

Cette approche intégrée implique que les pathologistes utilisent désormais de multiples tests moléculaires, principalement le profilage de la méthylation de l'ADN et le séquençage nouvelle génération de l'ADN/ARN. Ces techniques avancées permettent de classer les tumeurs plus précisément, d'identifier des mutations génétiques spécifiques, et même de révéler des cibles thérapeutiques potentielles qui échappaient aux méthodes conventionnelles.

L'importance du profilage moléculaire s'est considérablement accrue, tous les types majeurs de tumeurs du SNC nécessitant désormais l'évaluation de marqueurs moléculaires spécifiques pour un diagnostic correct. De nombreux nouveaux types tumoraux ont d'ailleurs été découverts grâce à ces technologies, en particulier l'analyse de la méthylation de l'ADN, soulignant leur rôle essentiel en neuropathologie moderne.

Tests moléculaires clés pour le diagnostic et le traitement des tumeurs cérébrales

La neuropathologie moléculaire englobe désormais une large gamme de tests aux objectifs, niveaux de complexité, disponibilités et coûts variés. Comprendre ces différences est crucial pour choisir le test le plus adapté à chaque situation diagnostique et interpréter correctement les résultats.

La boîte à outils moléculaire actuelle comprend plusieurs technologies essentielles qui fournissent des informations complémentaires sur les tumeurs cérébrales. Chaque test possède des atouts et des applications spécifiques qui le rendent particulièrement précieux dans certaines situations diagnostiques ou pour certains types tumoraux.

Profilage de la méthylation de l'ADN : un outil diagnostique révolutionnaire

Le profilage de la méthylation de l'ADN est sans conteste l'outil moléculaire le plus marquant de ces dernières années pour le diagnostic des tumeurs cérébrales. Cette approche exploite le profil épigénétique unique des cellules tumorales, qui reflète à la fois les caractéristiques de leur tissu d'origine et les changements acquis durant la cancérogenèse, créant ainsi une signature spécifique à chaque type tumoral.

Concrètement, le profil de méthylation de l'ADN est évalué à l'aide de la puce à billes MethylationEPIC array (850K), qui étudie le statut de méthylation de plusieurs centaines de milliers d'îlots CpG à travers le génome. Les données brutes sont ensuite téléchargées sur une plateforme dédiée et comparées à un référentiel complet de tumeurs du SNC et d'autres entités sélectionnées.

Un score de correspondance ≥ 0,9 soutient fortement la classification diagnostique, bien que les experts examinent toujours ces résultats en conjonction avec les données cliniques, d'imagerie et histopathologiques. Il est important de noter que le profilage de méthylation de l'ADN utilisant cette plateforme n'est pas un test certifié, donc différents pays peuvent avoir des réglementations variables concernant son usage diagnostique.

Cette technologie s'est avérée extrêmement précieuse tant pour la recherche que pour les besoins diagnostiques quotidiens. Pour la recherche, de nombreux nouveaux types et sous-types tumoraux ont été découverts grâce à l'analyse non supervisée de larges jeux de données de tumeurs cérébrales. De nombreuses tumeurs nouvellement identifiées présentent des chevauchements significatifs avec d'autres entités en termes de caractéristiques morphologiques et/ou ont une incidence très faible, ce qui explique pourquoi elles n'étaient pas précédemment reconnues comme des néoplasies distinctes.

En pratique clinique, de multiples groupes ont publié leur expérience avec cette technologie tant en pédiatrie qu'en milieu adulte. Globalement, un score de correspondance (≥ 0,9) est atteint dans environ 50-65% des échantillons, et un impact significatif sur le diagnostic survient dans environ 10-20% des cas, avec des conséquences cliniques potentielles. Cette observation remarquable justifie l'adoption rapide de cet outil en seulement quelques années.

Des scores médians de classification plus élevés sont généralement observés dans les cas analysés pour confirmer un diagnostic ou évaluer des sous-types tumoraux spécifiques. Une plus large gamme de scores apparaît parmi les échantillons complexes ou les spécimens plus petits. Les scores plus bas dans les cas complexes peuvent résulter de multiples facteurs, incluant des biopsies petites, de mauvaise qualité ou non représentatives qui pourraient être non classifiables à la fois par la pathologie traditionnelle et le profilage de méthylation.

Idéalement, 200 nanogrammes d'ADN avec une concentration ≥ 60% de cellules tumorales sont souhaitables, bien qu'une classification diagnostique puisse être obtenue avec des quantités significativement plus faibles. Les blocs de tissus fixés au formol et inclus en paraffine (FFPE) fournissent typiquement des résultats similaires aux échantillons congelés frais, et l'analyse de spécimens plus anciens peut également donner une classification correcte.

Le profilage de méthylation de l'ADN a montré une utilité particulière pour reclasser les types tumoraux rares avec des caractéristiques histopathologiques non spécifiques. Bien que désormais un outil clé pour diagnostiquer les tumeurs du SNC, cette approche pose des défis significatifs en termes d'installations technologiques requises, de coûts, de délai de rendu (plusieurs jours), et d'expertise nécessaire pour l'exécution et l'interprétation.

Séquençage de l'ADN et de l'ARN : détection des mutations critiques

De nombreuses tumeurs du SNC présentent des mutations ponctuelles spécifiques détectables par séquençage de l'ADN ou des fusions géniques principalement identifiées par séquençage de l'ARN. Par exemple, les mutations des gènes IDH1/IDH2 et des gènes codant pour H3 caractérisent respectivement des sous-groupes spécifiques de gliomes de l'adulte et de l'enfant. D'autres mutations, comme BRAF V600E, peuvent apparaître dans de multiples types tumoraux avec des fréquences variables mais contribuent toujours à l'évaluation diagnostique et permettent un traitement ciblé.

De multiples types de tests peuvent être utilisés pour le séquençage de l'ADN, incluant le séquençage direct de gène unique (séquençage de Sanger) et les approches basées sur le séquençage nouvelle génération (NGS) comme le séquençage de panel ciblé et le séquençage de l'exome/génome entier (WES/WGS). Ces analyses détectent les variations de nucléotide unique (SNV), les petites insertions/délétions (InDel), et les variations du nombre de copies (CNV).

Parmi les tests NGS, le séquençage de panel génique ciblé est actuellement l'outil le plus pertinent pour le bilan diagnostique moléculaire quotidien des tumeurs du SNC. Il permet l'analyse de jeux relativement larges de gènes pertinents avec des coûts, délais de rendu et faisabilité d'interprétation acceptables. De nombreux gènes les plus pertinents pour le diagnostic des tumeurs cérébrales sont relativement spécifiques à ces néoplasies, justifiant des panels personnalisés ou plus larges.

L'efficacité diagnostique des panels géniques de taille moyenne a été démontrée, détectant des mutations et des CNV même avec un matériel d'entrée limité. Des études plus récentes utilisant des panels géniques plus larges (incluant IDH1/IDH2, TERT, TP53, ATRX, BRAF, H3F3A, H3F3B) ont confirmé ces résultats. Ces tests détectent des altérations diagnostiquement pertinentes dans plus de la moitié des tumeurs du SNC analysées, avec des CNV informatifs détectés dans 57% des cas même lorsque les résultats NGS étaient non contributifs.

Les protocoles de laboratoire sont critiques pour le succès du séquençage. La qualité de l'ADN et le taux de cellules tumorales doivent être maximisés, avec une couverture/profondeur de lecture adéquate atteinte selon le type de test et les caractéristiques de l'échantillon. Le pipeline d'analyse des données et l'expertise du pathologiste moléculaire rapporteur sont également importants pour l'appel et l'interprétation corrects des variants.

L'analyse de l'ADN tumoral circulant (ctDNA) à partir du sang et/ou du liquide céphalo-rachidien représente une autre approche du profilage moléculaire tumoral par biopsie liquide minimalement invasive. Les défis techniques ont jusqu'ici limité l'implémentation en pratique quotidienne, mais des données récentes montrent que des panels NGS complets peuvent détecter des CNV et adresser l'hétérogénéité intratumorale même dans le ctDNA.

Pour le séquençage de l'ARN, le principal objectif diagnostique est la détection des fusions géniques, qui caractérisent de nombreuses tumeurs du SNC. Par exemple, les astrocytomes pilocytiques hébergent fréquemment la fusion KIAA1549::BRAF, et des sous-types moléculaires spécifiques d'épendymomes supratentoriels sont définis par des fusions ZFTA ou YAP1. Les fusions géniques peuvent représenter des cibles thérapeutiques exploitables, comme observé dans les gliomes hémisphériques de type infantile fréquemment caractérisés par des fusions des gènes NTRK1/NTRK2/NTRK3, ROS1, ALK, ou MET avec des inhibiteurs efficaces disponibles.

Les études focalisées sur la signification du NGS ARN dans les tumeurs du SNC montrent que cet outil est particulièrement précieux pour les néoplasies pédiatriques, qui présentent plus fréquemment ces événements. Dans les néoplasies cérébrales de l'adulte, les fusions géniques sont relativement rares et ne représentent généralement pas des cibles thérapeutiques.

Outils et techniques diagnostiques complémentaires

L'évaluation par puce à ADN des variations du nombre de copies du génome entier (CNV) est un autre outil diagnostique pertinent fréquemment utilisé pour caractériser moléculairement les tumeurs du SNC, particulièrement avant que le profilage de méthylation de l'ADN ne devienne disponible. Ces tests détectent de nombreuses altérations chromosomiques (délétions, amplifications, perte d'hétérozygotie, perte d'hétérozygotie copie-neutre, chromothripsie) qui servent de marqueurs diagnostiques et/ou pronostiques de types tumoraux spécifiques.

Le profilage moléculaire ne signifie pas nécessairement l'analyse simultanée de multiples altérations. L'hybridation in situ en fluorescence (FISH) peut évaluer des loci ADN spécifiques directement sur lames de tissu, utile pour des fins de validation ou lorsqu'une altération spécifique est fortement suspectée basée sur les caractéristiques tumorales ou lorsque le matériel est insuffisant pour d'autres analyses.

Au lieu des acides nucléiques, les protéines peuvent être évaluées en utilisant des colorations immunohistochimiques largement disponibles, rapides et peu coûteuses. L'immunohistochimie peut établir la présence de protéines mutantes (IDH1 R132H, p53, H3 K27M, H3 G34R/V, BRAF V600E), la perte de protéines normales/fonctionnelles (ATRX, H3 K27me3, INI1, BRG1), ou l'hyperactivation de voies aberrantes (EZHIP).

L'évaluation de la méthylation du promoteur MGMT reste cruciale pour la caractérisation moléculaire du glioblastome IDH-sauvage en raison de sa pertinence pronostique et prédictive. De multiples tests peuvent étudier ce marqueur, sans supériorité claire dans les corrélations cliniques. Puisqu'aucun critère d'équivalence n'existe entre différents tests, comprendre les caractéristiques du test localement disponible est important. L'immunohistochimie MGMT n'est pas un substitut fiable pour ces tests.

Application des tests moléculaires au diagnostic des tumeurs cérébrales

Les analyses moléculaires contribuent ou sont requises pour diagnostiquer de nombreux types tumoraux reconnus par la classification OMS 2021. Les outils moléculaires les plus pertinents varient selon la néoplasie spécifique, avec des exemples sélectionnés démontrant la signification de ces outils dans la pratique neuropathologique actuelle.

Gliomes diffus de l'adulte : comment les tests moléculaires orientent le diagnostic

Selon la classification OMS 2021, les gliomes diffus de l'adulte sont principalement stratifiés selon le statut IDH1/IDH2. Cette division est bien justifiée par la biologie tumorale distincte, les mécanismes oncogéniques et les implications cliniques associés à ce marqueur moléculaire.

Le glioblastome IDH sauvage est le gliome diffus le plus fréquent, survenant généralement chez les adultes plus âgés avec un pronostic sombre. C'est une néoplasie morphologiquement et moléculairement hétérogène présentant typiquement des caractéristiques astrocytaires peu différenciées avec croissance infiltrante, prolifération élevée, prolifération microvasculaire et nécrose. Face à une morphologie évocatrice, les médecins doivent exclure une mutation IDH1/IDH2 pour écarter un astrocytome IDH muté ou un oligodendrogliome IDH muté avec codélétion 1p/19q.

Plusieurs options existent pour cette tâche : l'immunohistochimie pour IDH1 R132H peut exclure la mutation la plus fréquente (environ 90 % des gliomes IDH mutés supratentoriels). Cette stratégie est adéquate pour les patients de 55 ans et plus, où la probabilité de trouver une mutation alternative est inférieure à 1 %. Cependant, si les antécédents suggèrent un gliome de bas grade antérieur, un séquençage est nécessaire.

Si les caractéristiques morphologiques du glioblastome font défaut mais sont suspectées, la classification OMS 2021 permet un diagnostic moléculaire du glioblastome. Celui-ci nécessite soit un profil de méthylation de l'ADN concordant, soit au moins un des trois marqueurs : gain du chromosome 7 avec perte du chromosome 10, mutation du promoteur TERT, ou amplification de l'EGFR. Ces marqueurs présentent une spécificité relative dans le contexte approprié, avec des devenirs patients similaires à ceux diagnostiqués sur critères morphologiques.

Pour les gliomes diffus IDH mutés, le diagnostic nécessite des constatations histopathologiques compatibles avec un gliome diffus infiltrant présentant une mutation IDH1/IDH2 et une perte/mutation d'ATRX ou l'exclusion d'une codélétion 1p/19q. L'oligodendrogliome IDH muté avec codélétion 1p/19q nécessite une codélétion complète combinée 1p/19q. Alternativement, le diagnostic peut reposer sur la détection de la classe de méthylation correspondante.

Le statut ATRX peut être évalué par immunohistochimie (en surveillant les artéfacts liés à la nécrose ou aux astrocytes réactifs non néoplasiques positifs interminglés) ou par séquençage pour détecter les mutations perte de fonction. L'évaluation TP53/p53 est également utile car fréquemment présente dans les astrocytomes IDH mutés.

Pour le diagnostic des tumeurs IDH mutées avec codélétion 1p/19q, le critère déterminant est la codélétion complète 1p/19q, investigable par plusieurs techniques dont la FISH (hybridation in situ en fluorescence). Cependant, la ciblage limité de la FISH à des loci uniques peut produire des faux positifs, surtout dans les tumeurs aux caryotypes complexes. Les évaluations FISH faussement positives surviennent fréquemment dans des cas où l'évaluation du statut 1p/19q n'aurait pas été indiquée, soulignant l'importance d'une utilisation appropriée des tests.

Pour le grading des gliomes diffus IDH mutés, les caractéristiques morphologiques restent cruciales, mais la classification OMS 2021 a ajouté l'évaluation du statut CDKN2A/B comme critère de grading pour les astrocytomes IDH mutés. En cas de délétion homozygote de CDKN2A/B, le grade 4 est attribué en raison de l'association avec un pronostic défavorable. Le statut CDKN2A/B peut être évalué par les profils de variation du nombre de copies (CNV) de la méthylation de l'ADN, le séquençage nouvelle génération (NGS) de l'ADN, ou la FISH, bien qu'aucune valeur seuil conclusive n'ait été établie.

Implications cliniques pour les patients

L'intégration des tests moléculaires dans le diagnostic des tumeurs cérébrales représente un changement fondamental dans la prise en charge des patients. Ces techniques avancées permettent des diagnostics plus précis, de meilleures informations pronostiques et identifient des cibles thérapeutiques potentielles précédemment indétectables.

Pour les patients, cela signifie des approches thérapeutiques plus personnalisées basées sur les caractéristiques génétiques spécifiques de leur tumeur. Le profilage moléculaire peut identifier des thérapies ciblées potentiellement plus efficaces que les traitements conventionnels, particulièrement pour les tumeurs avec mutations spécifiques comme BRAF V600E ou des fusions géniques impliquant NTRK, ROS1, ALK ou MET.

La capacité à classer les tumeurs plus précisément améliore également la précision pronostique, aidant patients et médecins à prendre des décisions plus éclairées concernant l'intensité du traitement et le suivi. Par exemple, la distinction entre gliomes IDH mutés et IDH sauvages influence significativement le pronostic et les approches thérapeutiques.

Les tests moléculaires permettent également d'identifier les patients pouvant bénéficier d'essais cliniques de nouvelles thérapies ciblées, élargissant les options au-delà des approches standard. Ceci est particulièrement important pour les types tumoraux agressifs ou rares où les traitements conventionnels offrent des bénéfices limités.

Comprendre les limites des tests moléculaires

Bien que les tests moléculaires aient révolutionné le diagnostic des tumeurs cérébrales, il est important d'en comprendre les limites. Ces technologies nécessitent une expertise significative pour une interprétation correcte, et les résultats doivent toujours être considérés conjointement avec les données cliniques, d'imagerie et anatomopathologiques traditionnelles.

Les défis techniques incluent le besoin de matériel tumoral suffisant et de qualité adéquate. Les petites biopsies, une mauvaise conservation ou une faible cellularité tumorale peuvent limiter l'efficacité des tests moléculaires. Certains tests ont également des délais de rendu relativement longs (plusieurs jours) comparés à l'examen anatomopathologique traditionnel.

Le coût et la disponibilité restent des obstacles significatifs à la mise en œuvre universelle du profilage moléculaire complet. Tous les centres médicaux n'ont pas accès à ces technologies avancées, particulièrement dans les contextes aux ressources limitées.

Bien que la classification moléculaire fournisse des informations précieuses, elle ne se traduit pas toujours directement en décisions thérapeutiques. Certaines altérations moléculaires n'ont pas encore de thérapies ciblées correspondantes, et la signification clinique des modifications génétiques nouvellement découvertes peut ne pas être pleinement comprise.

Des résultats faux positifs et faux négatifs peuvent survenir avec tout test, soulignant l'importance d'une interprétation experte et d'une corrélation avec les autres informations diagnostiques. Ceci est particulièrement pertinent pour des tests comme la FISH, où les limitations techniques peuvent parfois produire des résultats trompeurs.

Recommandations pour les patients confrontés à un diagnostic de tumeur cérébrale

Pour les patients diagnostiqués avec ou suspectés d'avoir une tumeur cérébrale, plusieurs recommandations peuvent aider à naviguer le processus diagnostique :

1. Rechercher des tests moléculaires complets : Interrogez votre équipe médicale sur les options de profilage moléculaire disponibles, incluant le profilage de méthylation de l'ADN et les panels de séquençage ciblé, car ceux-ci peuvent fournir des informations diagnostiques et pronostiques cruciales.
2. Comprendre les caractéristiques spécifiques de votre tumeur : Demandez des explications claires sur toute découverte moléculaire et leur impact sur votre diagnostic, pronostic et options thérapeutiques.
3. Envisager un deuxième avis : L'interprétation des tests moléculaires requiert une expertise significative. Solliciter une revue de votre cas dans un centre spécialisé en neuro-oncologie peut garantir le diagnostic le plus précis.
4. Discuter des options d'essais cliniques : Si votre tumeur présente des caractéristiques moléculaires spécifiques, renseignez-vous sur les essais cliniques de thérapies ciblées pouvant être appropriés à votre situation.
5. Préserver le tissu tumoral : Si une chirurgie est programmée, discutez avec votre équipe chirurgicale de l'importance de préserver un matériel tumoral adéquat pour d'éventuels tests moléculaires, initialement et pour de futurs retests si nécessaire.
6. Envisager une consultation en génétique : Certaines découvertes moléculaires peuvent suggérer une prédisposition héréditaire au cancer. Discutez avec votre médecin si une consultation en génétique pourrait être appropriée.

Rappelez-vous que les tests moléculaires sont les plus précieux lorsqu'intégrés aux autres informations cliniques. Travaillez avec votre équipe médicale pour comprendre comment ces diagnostics avancés s'intègrent dans votre plan de traitement global et ce qu'ils signifient pour votre situation spécifique.

Sources d'information

Titre original de l'article : Neuropathologie moléculaire : une boîte à outils essentielle et évolutive pour le diagnostic et la prise en charge clinique des tumeurs du système nerveux central

Auteurs : Luca Bertero, Luca Mangherini, Alessia Andrea Ricci, Paola Cassoni, Felix Sahm

Publication : Virchows Archiv (2024) 484:181–194

DOI : https://doi.org/10.1007/s00428-023-03632-4

Cet article vulgarisé est basé sur une recherche évaluée par les pairs et vise à rendre accessibles aux patients et aidants des informations scientifiques complexes tout en préservant toutes les informations médicales essentielles de l'étude originale.