Contribution of lysine deacetylases to the therapy of malignant pleural mesothelioma

Malignant pleural mesothelioma (MPM) is a rare cancer arising from mesothelial cells from the pleura. The first line chemotherapy of the epithelioid subtype of MPM is based on a combined regimen of cisplatin and an antifolate (pemetrexed). Recently, immunotherapy with two checkpoint inhibitors (PD-1, nivolumab and CTLA-4, ipilimumab) showed promising results for the sarcomatoid subtype. Despite this major breakthrough, the median overall survival of patients only reached 18.1 months, compared to 14 months in standard chemotherapy. With an objective response rate of 40%, only a subset of patients benefits from immunotherapy. Therefore, options for second line treatment are still mandatory. We previously proposed a therapy based on the combination of a topoisomerase inhibitor (doxorubicin) and a lysine deacetylase inhibitor (valproate, VPA) (Scherpereel et al, European Respiratory Journal 37:129-135). We identified one of the key determinants that modulates the chemoresistance (Staumont et al, Cancers 12:1484). In this study, we aimed to further investigate the mechanisms involved by analyzing the effect of VPA on the tumor microenvironment and more particularly on the interactions between monocytes and tumor cells. We showed that VPA affects the viability of doxorubicin-treated mesothelioma cells and promotes their apoptosis. The use of caspase and calpeptin inhibitors demonstrated that apoptosis occurs through a caspase-dependent mechanism involving both intrinsic and extrinsic pathway. Western blot analysis revealed that the combination of VPA and doxorubicin increases the expression of clived-Bid, Bax and cytochrome c while decreasing the expression of Bcl-2 and Bcl-XL. Transcriptomic analysis unveiled that epithelioid mesothelioma cells express more p21, Fas, Bbc3 and TP53INP1 upon treatment compared to the sarcomatoid subtype. To investigate the role of the microenvironment, we designed two models to study the influence of tumor-associated monocytes. Mesothelioma cells were co-cultured with THP-1 monocytes differentiated in presence of PMA. Flow cytometry, confocal microscopy and live imaging demonstrated that THP-1-derived monocytes are able to interact and kill tumor cells. Furthermore, VPA promotes the interaction between monocytes and tumor cells and fosters the cytotoxic activity of monocytes. In contrast to PMA, VPA does not affect the motility of THP-1 monocytes. These observations were validated and extended to primary monocytes isolated from peripheral blood. Increased cytotoxicity of primary monocytes is correlated with a reduced frequency of CD16+ cells. In this model, VPA augments the average speed of primary monocytes. Finally, RNA sequencing highlighted the key mechanisms involved in monocyte antitumor activity. In conclusion, we demonstrate that VPA directly affects the survival of tumor cells and indirectly modulates the cytotoxic activity of monocytes in the microenvironment

Prophylactic cranial irradiation in small cell lung cancer: a systematic review of the literature with meta-analysis

PURPOSE: A systematic review of the literature was carried out to determine the role of prophylactic cranial irradiation (PCI) in small cell lung cancer (SCLC) . METHODS: To be eligible, full published trials needed to deal with SCLC and to have randomly assigned patients to receive PCI or not. Trials quality was assessed by two scores (Chalmers and ELCWP). RESULTS: Twelve randomised trials (1547 patients) were found to be eligible. Five evaluated the role of PCI in SCLC patients who had complete response (CR) after chemotherapy. Brain CT scan was done in the work-up in five studies and brain scintigraphy in six. Chalmers and ELCWP scores are well correlated (p < 0.001), with respective median scores of 32.6 and 38.8 %. This meta-analysis based on the available published data reveals a decrease of brain metastases incidence (hazard ratio (HR): 0.48; 95 % confidence interval (CI): 0.39 - 0.60) for all the studies and an improvement of survival (HR: 0.82; 95 % CI: 0.71 - 0.96) in patients in CR in favour of the PCI arm. Unfortunately, long-term neurotoxicity was not adequately described . CONCLUSIONS: PCI decreases brain metastases incidence and improves survival in CR SCLC patients but these effects were obtained in patients who had no systematic neuropsychological and brain imagery assessments. The long-term toxicity has not been prospectively evaluated. If PCI can be recommended in patients with SCLC and CR documented by a work-up including brain CT scan, data are lacking to generalise its use to any CR situations

Genesis of lung squamous cell carcinoma: evolution of protein, messenger RNAs and microRNAs expressions at each stage of carcinogenesis

IntroductionAvec plus de 7000 cas diagnostiqués par an en Belgique, le cancer bronchique est l’un des cancers les plus fréquents chez l'homme. Son pronostic est très réservé, la survie à 5 ans tous stades confondus étant inférieure à 15 %. Ce faible taux de guérison s’explique en grande partie par le fait que le diagnostic se réalise généralement à un stade avancé de la maladie. Une méthode de détection précoce, l’endoscopie en autofluorescence, exploite des variations de la fluorescence bronchique sous l'effet d'un laser et permet ainsi de dévoiler des lésions précancéreuses invisibles en lumière blanche. Réalisée à l’Institut Jules Bordet depuis 1996, la photodétection nous a permis de constituer une banque de biopsies d’épithélium bronchique à tous les stades de la carcinogenèse bronchique, conservées initialement en blocs paraffinés et, depuis 2003, par congélation. HypothèseNous avons émis l’hypothèse que la compréhension de la genèse du carcinome épidermoïde bronchique par la caractérisation de l’évolution des anomalies moléculaires dans les lésions précancéreuses et cancéreuses de l'arbre bronchique nous permettrait d’identifier de nouvelles cibles de détection et éventuellement de chimioprévention pour le cancer bronchique. L'objectif de nos travaux a donc été de caractériser les modifications moléculaires successives et/ou cumulatives sous-jacentes à la transition entre les différents stades histologiques de la carcinogenèse épidermoïde bronchique (épithélium bronchique normal du fumeur, hyperplasie, métaplasie, dysplasies légère, modérée et sévère, CIS et les carcinomes invasifs). Différentes techniques complémentaires ont été successivement utilisées à cet effet :1) étude de l’expression protéique par immunohistochimie (IHC) et immunofluorescence (IF), 2) étude de l’expression des ARNs messagers par microdamiers, 3) étude de l’expression des microARNs par RT-PCR quantitative.Travaux réalisésAfin de sélectionner les protéines à étudier aux différents stades de la carcinogenèse épidermoïde bronchique, nous avons réalisé une étude méthodologique de la littérature chez les patients atteints de cancer bronchique non à petites cellules (CBNPC). En effet, d’une part, la petite taille des biopsies bronchiques que nous projetions d’étudier et, d’autre part, le faible taux de découvertes de lésions de haut grade lors de la réalisation de bronchoscopies en fluorescence limitent le nombre d’analyses réalisables. Les revues systématiques de la littérature, intégrant une analyse méthodologique des études publiées et une méta-analyse de leur impact pronostique en terme de survie, ont permis de choisir une série de marqueurs sur base de leur intérêt potentiel grâce à la puissance apportée par l’agrégation de grands nombres de cas. La mutation de KRAS identifiée par PCR constitue un facteur péjoratif pour la survie des patients atteints de CBNPC et plus spécifiquement des adénocarcinomes (ADC). Etant donné que notre projet est consacré à la genèse du carcinome épidermoïde bronchique (CEB), nous n’avons pas étudié ce facteur dans nos biopsies. Par contre, les revues systématiques ont montré un impact en terme de survie dans les CBNPC, y compris dans les CEB, pour l’angiogenèse, des récepteurs de facteurs de croissance épithéliale (EGFR et c-erbB-2) et des marqueurs de la prolifération cellulaire (Ki-67). Nous avons donc étudié l’expression de ces protéines par IHC dans les lésions précurseurs de CEB et dans les CEB. L’expression de Ki-67 est augmentée aux stades de dysplasie sévère et de CIS par rapport à ceux de dysplasies légère et modérée. La mesure de l’expression de Ki-67 dans ces biopsies aide donc à les classifier en lésions de bas et de haut grade. L’étude de la corrélation de l’expression de plusieurs protéines (EGFR, c-erbB-2 et Ki-67) dans les mêmes lésions bronchiques a montré que la majorité des biopsies de haut grade (dysplasies sévères et CIS) expriment anormalement EGFR et/ou Ki-67. Par contre, l’homologue d’EGFR, c-erbB-2, n’apparaît que plus tardivement, dans les carcinomes invasifs. Nous avons également caractérisé l’expression de protéines impliquées dans les voies de l'apoptose dans les lésions précurseurs de CEB. L’expression du facteur suppresseur de tumeurs p53 s’est avérée être un marqueur pronostique péjoratif important pour la survie des patients atteints de CNBPC et augmente dès les premières étapes de la tumorigenèse bronchique et même déjà dans l’épithélium morphologiquement normal du fumeur. L'altération de l'expression de p53 est donc un événement très précoce dans la genèse du CEB et la positivité de p53 augmente ensuite avec la sévérité des lésions. Dans le but de caractériser les voies de contrôle de p53 au cours de la carcinogenèse épidermoïde bronchique, nous avons analysé l'expression de 3 autres protéines, MDM2, p14arf et la nucléophosmine (NPM), dans une série de 200 biopsies. L’expression de MDM2, NPM et p14arf est respectivement altérée aux stades de dysplasie légère, modérée et sévère. Au stade de dysplasie sévère, l’expression de p14arf, inhibiteur de MDM2, peut soit disparaître, soit se concentrer dans les nucléoles. Tant la perte de p14arf que sa concentration dans les nucléoles sont associées à une augmentation de l’expression de MDM2. Nous avons également observé que la délocalisation de NPM depuis le nucléoplasme vers le nucléole est hautement corrélée à celle de p14arf. En IF, NPM et p14arf colocalisent dans le nucléoplasme dans les échantillons de bas grade ou dans les nucléoles dans les lésions de haut grade. Par contre, la protéine MDM2 n’est détectée dans les nucléoles quelles que soient les localisations de p14arf ou de NPM et quel que soit le stade. Ces données sont en faveur de l’hypothèse selon laquelle la localisation de p14arf dans les nucléoles empêcherait la formation des complexes p14arf–MDM2 et pourrait ainsi faciliter la carcinogenèse pulmonaire. Nos résultats suggèrent également que la présence de NPM dans le nucléoplasme pourrait jouer un rôle protecteur contre le dommage cellulaire et la transformation maligne tandis que sa délocalisation vers les nucléoles et ce, peut-être par la délocalisation de p14arf, favoriserait la carcinogenèse bronchique. Enfin, suite à la réalisation d’une méta-analyse montrant le rôle de la cyclooxygénase 2 (COX-2) en tant que facteur pronostique dans les CBNPC de stade précoce, l’expression de la protéine COX-2 a été analysée par IHC dans 106 biopsies. Cette étude montre que cette protéine s’accumule exclusivement à partir du stade de dysplasie sévère, permettant ainsi de séparer les lésions bronchiques de bas et de haut grade. Avec une haute valeur prédictive positive (100 %) et une bonne valeur prédictive négative (82,35 %), COX-2 apparaît donc comme un marqueur précoce potentiel à tester pour le dépistage du cancer bronchique.En parallèle à ces travaux, nous avons collecté des biopsies fraîchement congelées aux différents stades de la carcinogenèse épidermoïde pour une analyse du transcriptome. La première étape a consisté à définir le profil d’expression génique par la technique des microdamiers. Après son extraction et sa rétrotranscription, l’ARN a été marqué et hybridé sur des lames commercialisées par Agilent Technologies. Au total, 122 échantillons, dont minimum 12 de chaque catégorie, ont été hybridés avec un contrôle commun (issu d’un mélange de biopsies bronchiques normales de non-fumeurs). Une analyse en composante principale a montré que la hiérarchie de la classification histologique était bien représentée par les profils d’expression génique des biospies aux différents stades. Quelle que soit la liste de gènes de départ sélectionnée pour réaliser le regroupement hiérarchisé, nous avons observé, de manière constante et robuste, une différence majeure de profil d’expression génique entre, d’une part, les tissus bronchiques les plus « normaux » (normal normofluorescent, histologiquement normal mais hypofluorescent et hyperplasie) et, d’autre part, toutes les autres catégories histologiques dites « anormales ou modifiées » à partir de la métaplasie jusqu’au carcinome invasif. Parmi les épithéliums bronchiques « modifiés », deux grands groupes se distinguent :d’un côté, les métaplasies et dysplasies légères, qui sont très souvent bénignes et réversibles pour la plupart, et de l’autre côté, les dysplasies sévères, les CIS et les carcinomes invasifs, lésions à risque beaucoup plus élevé d’évoluer vers un cancer ou déjà malignes. Les échantillons au stade de dysplasie modérée se classent tantôt dans le deuxième groupe avec les dysplasies légères tantôt dans le troisième avec les dysplasies sévères. Il semble donc que le stade histologique de la dysplasie modérée soit un groupe hétérogène n’ayant pas de réalité biologique et qu’il serait plus adéquat de les reclasser dans un des 2 autres groupes sur base des arguments moléculaires. Nous avons obtenu les listes de gènes dont l’expression varie de manière statistiquement significative entre les différentes étapes de la carcinogenèse épidermoïde bronchique. Par ailleurs, nous avons pu mettre en évidence un profil d’expression génique permettant de discriminer les lésions bronchiques de mauvais pronostic (dysplasies sévères ou plus) de celles de meilleur pronostic (tissu normal et anomalies morphologiques de bas grade). Les gènes qui constituent ce profil permettant d’identifier les lésions de mauvais pronostic sont des candidats pour la détection précoce du cancer bronchique. De plus, nos données de génomique confirment la surexpression de certains ARNs messagers correspondant à des protéines dont la surexpression a été rapportée dans les études d’IHC comme COX-2, MDM2, Ki-67, les cytokératines, les métallopeptidases, les cyclines. Par ailleurs, certaines protéines dont le rôle dans les cancers pulmonaires invasifs a déjà été décrit mais pas aux stades pré-invasifs, parmi lesquelles la protéine PTH-like, des protéines liées à TNF ou d’autres liées à IGF, E2F ou à Wnt, semblent impliquées aux stades précoces de la carcinogenèse épidermoïde bronchique. Enfin, de nouveaux acteurs possibles de ce processus ont été mis en évidence.Nous avons également étudié l’évolution de l’expression des microARNs au cours de la carcinogenèse bronchique par des RT-PCR quantitatives (LDA) sur 60 des biopsies dont nous avons étudié le transcriptome (6 par catégorie) et en utilisant la classification en 3 groupes issue des analyses des microdamiers d’expression génique. Cette étude montre que plusieurs miARNs sont différentiellement exprimés durant la carcinogenèse bronchique. De plus, deux étapes successives et distinctes ont été mises en évidence pour l’évolution de l’expression des miARNs au cours de la carcinogenèse bronchique. Aux stades les plus précoces, correspondant à la progression de l’épithélium normal du non-fumeur vers l’épithélium histologiquement normal du fumeur et l’hyperplasie jusqu’au groupe des anomalies morphologiques relativement bénignes (métaplasie, dysplasies légère et modérée), on observe une réduction significative de l’expression de la grande majorité des miARNs. Aux stades plus tardifs de la carcinogenèse (dysplasie sévère, CIS et CEB), même si 74 % des miARNs altérés restent encore régulés négativement par rapport à leur niveau d’expression dans l’épithélium normal du non-fumeur, la proportion de miARNs dont l’expression est augmentée (43 %) s’accroît par rapport à leur niveau d’expression dans les stades qui les précèdent (métaplasie, dysplasies légère et modérée). En outre, lorsque l’on compare ce dernier groupe à celui des lésions plus sévères (dysplasie sévère et CIS), qui progressent fréquemment vers des carcinomes invasifs, 80 % des miARNs augmentent leur niveau d’expression. Par ailleurs, l’expression de certains microARNs évolue de manière linéaire. En particulier, l’expression de miR 34c, cible transcriptionnelle de p53, et celle de miR 15a, inhibiteur de Bcl2, diminuent progressivement entre les différents stades à partir du tissu bronchique normal du non-fumeur jusqu’au CEB. Enfin, les profils d’expression des miARNs permettent de prédire avec précision la classification histologique non seulement entre les lésions de bas grade (métaplasie, dysplasies légère et modérée) et de haut grade (dysplasie sévère et CIS) mais également entre les CIS et les carcinomes invasifs. Les miARNs qui constituent ces signatures sont donc des candidats potentiels pour la détection précoce du cancer bronchique.ConclusionsNos travaux montrent que les anomalies moléculaires apparaissent aux stades les plus précoces de la transformation maligne de l’épithélium bronchique. L’expression protéique des marqueurs étudiés -p53, MDM2, p14arf, NPM, Ki-67, COX-2, c-erbB-2, et EGFR- permet d’affiner la classification des lésions bronchiques précancéreuses et de mieux comprendre les voies de la carcinogenèse précoce. Les profils d'expression des gènes et des microARNs apportent une approche originale des étapes successives du processus de carcinogenèse épidermoïde bronchique et ont mis en évidence des signatures permettant de discriminer les lésions qui sont à très haut risque de progression vers un cancer invasif ou qui sont déjà néoplasiques de celles de meilleur pronostic. Les marqueurs qui constituent ces profils sont des candidats potentiels pour la détection précoce du cancer bronchique.Doctorat en Sciences médicalesinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Cancérogenèse bronchique.

Pages 3S32-3S39info:eu-repo/semantics/publishe

Which gene expression signatures in pharmacogenomic strategies for lung cancer ?

Invited oral presentationinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Etude de la genèse du carcinome epidermoìde bronchique: evolution de l'expression des protéines, des ARNs messagers et des microARNs a tous les stades du processus de cancérisation.

We characterized the successive and cumulative molecular modifications associated with transition in the histological stages of lung squamous carcinogenesis (normal epithelium from smokers, hyperplasia, metaplasia, mild, moderate and severe dysplasia, in situ carcinoma and invasive carcinoma) to improve our understanding of the mechanisms involved and identify new biomarkers for the early detection of lung squamous cell carcinoma. We employed immunohistochemistry, immunofluorescence, gene expression microarrays and quantitative RT-PCR to successively assess the expression of various proteins involved in cellular proliferation and apoptosis as well as messenger RNAs and microRNAs expression. Based on our data, we have improved the classification of bronchial preneoplastic lesions and furthered our understanding of the pathways involved in early lung carcinogenesis. The large number of biomarkers highlighted in these studies has opened two major and interesting perspectives: 1) the development of non invasive tests based on biomarkers for lung cancer detection at pre-invasive and early invasive stages and 2) new avenues of fundamental research whose goal is to understand the mechanisms underlying lung carcinogenesis.English AbstractJournal ArticleSCOPUS: ar.jinfo:eu-repo/semantics/publishe

Malignant tumors of the lung

Chapter 16info:eu-repo/semantics/publishe

Biological basis of anemia.

Anemia is a frequent complication in cancer, occurring in more than 50% of patients with malignancies. Several factors can cause anemia in these patients, such as blood loss, hemolysis, bone marrow infiltration, hypersplenism, and nutrient deficiencies. However, in a considerable number of patients, no cause other than malignant disease itself can be implicated. This cancer-related anemia is similar to the anemia observed in other chronic diseases, such as rheumatoid arthritis and some chronic infections. The syndrome of anemia of chronic disease is characterized by a hyporegenerative, normocytic, normochromic anemia associated with reduced serum iron and transferrin saturation but elevated (or normal) ferritin levels. Cancer-related anemia results from activation of the immune and inflammatory systems, leading to increased release of tumor necrosis factor, interferon-gamma, and interleukin-1. The cytokine-mediated relative failure of erythropoiesis has been further investigated, and three different mechanisms of action are proposed: (1) impaired iron utilization; (2) suppression of erythroid progenitor cells differentiation; and (3) inadequate erythropoietin production. In addition, the life span of red blood cells is shortened in cancer-related anemia and production cannot compensate sufficiently for the shorter survival time. Administration of recombinant human erythropoietin (r-HuEPO, epoetin alfa) can not only correct inadequate endogenous erythropoietin production, but also can overcome the suppression of erythroid progenitor cells and impairment of iron mobilization.Journal ArticleReviewinfo:eu-repo/semantics/publishe

Expression of MUC1 and sialyl-Tn in benign prostatic glands, high-grade prostate intraepithelial neoplasia and malignant prostatic glands: A preliminary study

SCOPUS: ar.jinfo:eu-repo/semantics/publishe

Evasion before invasion: Pre-cancer immunosurveillance

International audienceEarly intervention and risk stratification solutions for lung cancer are limited by our understanding of how carcinogenesis transforms the pre-invasive epithelium and its microenvironment before the carcinoma stage. We describe the sequence of molecular and cellular changes leading to cancer formation and the co-evolution of the earliest immune response. We revealed that immune sensing, infiltration and activation of immune cells, immune escape, and microenvironment reorganization occur early in pre-cancer. These findings urge the need for broadening the scope of the established immunotherapy approaches toward prophylactic cancer treatment and preventive intervention. Leveraging the immune contexture and the mechanisms of immune modulation for individuals at risk of developing cancer and further to the general population will allow for early detection, chemoprevention, and risk stratification in the near future