Gen2Bio 2024 proposera cinq conférences plénières avec comme fil rouge « la santé ». Ces conférences présenteront des perspectives novatrices et des avancées clés dans le domaine de la santé, offrant un aperçu approfondi des défis et opportunités actuels du secteur.

The detection of circulating tumor DNA allows to non-invasively retrieve tumor molecular profiles and follow disease evolution. It promises optimal and individualized management of patients with cancer. However, despite remarkable progress, several technological obstacles still limit liquid biopsy widespread application. Indeed, detecting small fractions of tumor DNA released when the tumor burden is reduced remains a challenge and detectable recurrent mutations do not cover all patients.

We aimed to assess the universal potential of DNA methylation as circulating tumor biomarker using new highly sensitive strategies to detect common cancer-specific signatures in blood. We targeted hypomethylation of LINE-1 elements, a shared feature of multiple cancers, using a multiplex PCR-based targeted bisulfite method coupled to deep sequencing, together with computational tools to accurately align sequencing data in a genome reference-free manner. We implemented machine learning-based classifiers, integrating methylation patterns at single CpG sites and at the single molecule level, to discriminate cancer from healthy plasma samples.

We detected 30-40,000 LINE-1 elements scattered throughout the genome, covering abound 100,000 CpG sites. Methylation of these LINE-1 elements showed an extremely performant ability to discriminate between healthy and tumor plasmas from 6 different types of cancers with an area under the curve (AUC) of 0.95 (NHealthy = 123; NCancers = 383). This includes metastatic colorectal, breast, lung and uvea cancers but also non metastatic ovarian, gastric and breast cancers. These results have been validated on an independent cohort (NHealthy = 29; NCancers = 216) including metastatic colorectal, breast, gastric and lung cancers and non-metastatic ovarian and breast cancers (AUC = 0.98).

Our method allows to dramatically increase the sensitivity of ctDNA detection in a cost-effective manner, providing an optimal trade-off between the number of targeted regions and sequencing depth. These results have important biomedical implications and should lead to the development of more efficient non-invasive diagnostic tests adapted to all types of cancers, based on the universality of these factors.

Bacteria Type 4 Secretion Systems (T4SS) are nanomachines that transfer substrates from a “donor” cell to a recipient “cell” via a long extracellular filament, termed conjugative pilus. T4SS have two main roles: i) DNA transfer between bacteria, in a mechanism called “conjugation”; ii) injection of virulence proteins and DNA by some pathogenic bacteria into pro-and eukaryotic cells. Conjugation is the major driver of genome dynamics and evolution, including playing a critical role in the rapid dissemination of antibiotic resistance. In this talk, I will present the first high-resolution structure of a 2.8 MegaDalton conjugative T4SS (11 PDB/EMDB depositions). This structure was validated by a new state-of-the-art method based on co-evolution analysis, using deep-learning AlphaFOLD2/RoseTTAFold software. The structure of this massive complex, spanning both bacterial membranes, not only describes the exceptionally large protein-protein interaction network required to assemble the many components that constitute a T4SS but also sheds unprecedented light on the unique mechanism by which they elaborate conjugative pili.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare qui cible principalement le lit vasculaire pulmonaire pré-capillaire. Elle se caractérise généralement par un remodelage obstructif des artérioles pulmonaires, couplé à une raréfaction vasculaire. Ce phénomène augmente la post-charge ventriculaire droite, conduisant ainsi à une insuffisance cardiaque droite. Malgré les progrès dans la compréhension de la pathobiologie de l’HTAP, les déclencheurs et les facteurs conduisant à l’obstruction vasculaire pulmonaire restent inconnus. Des mutations génétiques, notamment dans des gènes régulant l’homéostasie endothéliale tels que BMPR2, des gènes codant des canaux ioniques comme KCNK3, ou encore des gènes impliqués dans le développement vasculaire pulmonaire comme SOX17, ont été identifiées dans certaines formes d’HTAP. Ces mutations suivent souvent un mode de transmission autosomique dominant à pénétrance incomplète. Des formes plus rares d’HTAP combinent un remodelage veinulaire et capillaire pulmonaire, présentant des signes d’atteinte veinulaire et/ou capillaire (maladie veino-occlusive et/ou hémangiomatose capillaire pulmonaire). Cette variante d’HTAP se caractérise par une transmission génétique autosomique récessive, liée à des mutations bialléliques du gène EIF2AK4.

Pour mieux comprendre les mécanismes de la maladie, le Dr Perros a développé des rats génétiquement modifiés grâce à TRIP-Nantes, ciblant les gènes Bmpr2, Kcnk3, Eif2ak4, et récemment Sox17. Ces modèles de rats présentent une alternative pertinente aux modèles précliniques existants, notamment ceux basés sur la souris. Contrairement à la souris, le rat développe une HTAP sévère, avec un remodelage vasculaire pulmonaire marqué et une insuffisance cardiaque droite, offrant ainsi une représentation plus fidèle des caractéristiques de l’HTAP humaine. Cependant, les modèles de rats actuels, induits par la monocrotaline ou Sugen+Hypoxie, se limitent à des lésions endothéliales toxiques aiguës, ne reproduisant pas la chronicité et les lésions pulmonaires vasculaires complexes observées chez l’humain. L’émergence d’outils fiables pour la transgenèse chez le rat a ouvert des perspectives prometteuses dans le développement de modèles plus complets et génétiquement modifiés pour l’HTAP. Lors de sa présentation, le Dr Perros partagera les résultats de ses études sur les rats Bmpr2+/-, Kcnk3+/-, Eif2ak4-/-, ainsi que ses perspectives concernant les rats Sox17+/- nouvellement créés.

Le carcinome épidermoïde cutané invasif (cSCC) est le deuxième cancer de la peau le plus meurtrier. Il n’existe actuellement aucun traitement curatif pour les tumeurs avancées, non opérables et/ou métastatiques et aucun biomarqueur pronostique spécifique permettant d’identifier les patients qui développeront une rechute locale ou ganglionnaire. Nous avons précédemment identifié des mécanismes immunosuppresseurs associés à une agressivité accrue du carcinome cutané dans des modèles murins de cSCC et le cSCC humain impliquant les macrophages, les neutrophiles et les cellules NK (Bourdely-22 ; Luci-21 ; Khou-20). Néanmoins, les interactions entre ces cellules et les composants non-immunitaires du microenvironnement tumoral restaient à explorer pour mieux appréhender la complexité de ces tumeurs et pour identifier des biomarqueurs pronostiques associés au risque de rechute. Notre objectif a été de caractériser et de comparer de manière spatiale et intégrative les cellules immunitaires du microenvironnement tumoral de carcinomes cutanés primaires qui rechutent ou ne rechutent pas dans les deux ans post-chirurgie. Pour répondre à cette question, nous nous appuyés sur des coupes de tissus conservés en paraffine (FFPE) provenant de tumeurs primitives et récidivantes de patients appartenant à une cohorte constituée en collaboration avec le Centre de Ressources Biologiques du Centre Antoine Lacassagne (Nice), et sur une approche d’imagerie par cytométrie de masse (IMC) et un panel de 39 cibles récemment développé pour caractériser ces tumeurs (Elaldi-21).

Nous avons déterminé le profil immunologique de ces tumeurs et identifié des motifs immunologiques permettant de distinguer les carcinomes cutanés qui récidives de ceux qui ne récidives pas avec notamment une sous-population de macrophages caractéristique de la peau saine et enrichie dans les tumeurs de bon pronostic. Ces travaux représentent la première caractérisation spatiale complète du microenvironnement tumoral du cSCC humain et identifient des marqueurs associés à la rechute du cSCC. L’analyse d’une cohorte de validation permettra de valider la valeur pronostique de la population de macrophages décrite, afin d’améliorer la sélection des patients à « haut risque » et d’améliorer leur prise en charge.

Le succès des immunothérapies visant à réveiller la réponse immunitaire anti tumorale chez les patients atteints de cancer avancés métastatiques ont révolutionné l’oncologie. D’une part, ils ont démontré la possibilité d’induire des réponses complètes durables (>10 ans) chez des patients en échappement thérapeutique et, d’autre part, que la compréhension des interactions cellulaires régissant la tumeurs représentaient de réelles pistes thérapeutiques, en l’occurrence les interactions cellules tumorales – cellules immunitaires. Cependant, ces traitements ne bénéficient pas à tous les patients. Certains cancers sont complétement réfractaires et pour les autres, seuls 15 à 50% des patients présentent des réponses, de partielles à complètes. Cette différence de réponse repose essentiellement sur une très forte hétérogénéité entre les types de cancers, au sein de cancers identifiés comme similaires et également entre différents sites tumoraux pour un même patient. Cette dernière composante, appelée hétérogénéité intratumoral (HTI), est devenue un axe de recherche majeur tant elle est liée à l’évolution tumorale et à la résistance aux traitements. Cette HTI a de nombreuses composantes, hétérogénéité phénotypique, fonctionnelle, génétique, épigénétique, métabolique et spatiale.

Pour appréhender cette HTI, nous avons développé une plateforme technologique SIMCaT (Spatial Imaging Mass Cytometry and Trancriptomic) reposant sur deux technologies hautement multiparamétrique, l’Hyperion et le Xenium, qui permettent d’investiguer des profils protéiques (40 marqueurs) et transcriptomiques (500 gènes) très divers à l’échelle de la cellule unique. Ces technologies peuvent ainsi identifier et localiser des phénotypes cellulaires complexes et non anticipés pour en déterminer leur réseaux d’interactions. Au travers de l’exemple de différents projets portés par la plateforme et en collaboration avec plusieurs équipes du site du Centre régional du Cancer de Montpellier (ICM) et de l’Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), j’illustrerai les grands enjeux actuels en oncologie comme la stratification des patients, l’étude de mécanismes biologiques complexes tels que le métabolisme ou le remodelage du microenvironnement tumoral par un traitement anti-cancéreux.