Une nouvelle méthode de diagnostic précoce de l’adénocarcinome pulmonaire basée sur la méthylation de l’ADN des cellules mononucléées du sang périphérique

Contexte

L’adénocarcinome pulmonaire (Lung Adenocarcinoma, LUAD) est l’une des principales causes de décès liés au cancer dans le monde, représentant environ 40 % des cas de cancer du poumon. Bien que des progrès significatifs aient été réalisés dans le traitement du LUAD ces dernières années, son pronostic reste défavorable, principalement en raison des difficultés de diagnostic précoce. La plupart des patients sont déjà à un stade avancé lors de leur première consultation, ce qui entraîne une efficacité thérapeutique limitée. Actuellement, la tomodensitométrie à faible dose (Low-Dose Computed Tomography, LDCT) est un outil couramment utilisé pour le dépistage précoce du LUAD, mais son taux de faux positifs atteint 96,4 %, et les biomarqueurs sériques existants (comme le CEA) ont une sensibilité et une spécificité faibles pour le diagnostic précoce du LUAD. Par conséquent, le développement d’une méthode non invasive et efficace pour le diagnostic précoce du LUAD revêt une importance cruciale.

La méthylation de l’ADN (DNA Methylation) est une modification épigénétique courante qui joue un rôle clé dans la régulation de l’expression des gènes. Des études ont montré que l’hypométhylation globale et l’hyperméthylation locale sont des caractéristiques du processus de cancérogenèse, en particulier dans les gènes suppresseurs de tumeurs et les oncogènes. Les cellules mononucléées du sang périphérique (Peripheral Blood Mononuclear Cells, PBMCs), qui comprennent les monocytes et les lymphocytes, sont des composants importants du système immunitaire. Les changements dans les PBMCs peuvent refléter les réponses immunitaires lors de la tumorigenèse, fournissant ainsi une base théorique pour le diagnostic précoce du cancer basé sur l’analyse des cellules immunitaires.

Source de l’article

Cet article a été rédigé par une équipe de recherche composée de membres de plusieurs institutions, dont le deuxième hôpital de l’université du Shandong, l’hôpital Qilu de l’université du Shandong et l’hôpital populaire provincial du Guangdong. Les principaux auteurs incluent Peilong Li, Shibiao Liu et Tiantian Wang. L’article a été publié en ligne le 30 septembre 2024 dans la revue International Journal of Surgery sous le titre Multisite DNA Methylation Alterations of Peripheral Blood Mononuclear Cells Serve as Novel Biomarkers for the Diagnosis of AIS/Stage I Lung Adenocarcinoma: A Multicenter Cohort Study.

Processus et résultats de la recherche

1. Conception de l’étude et collecte des échantillons

Cette étude est une étude de cohorte multicentrique qui a inclus 1115 participants, répartis en quatre cohortes : la cohorte de découverte (Discovery Cohort), la cohorte de criblage en deux étapes des DMP (Two-Step DMP Screening Cohort), la cohorte de développement du score LDP (LDP Score Development Cohort) et la cohorte prospective (Prospective Cohort). L’objectif principal de l’étude était de développer un nouveau biomarqueur pour le diagnostic précoce du LUAD en analysant les profils de méthylation de l’ADN des PBMCs.

• Cohorte de découverte : Incluant 35 patients atteints de LUAD et 50 témoins sains, une analyse de méthylation de l’ADN à l’échelle du génome a été réalisée à l’aide de la puce Illumina 850K, identifiant 1415 positions de méthylation différentielle (Differentially Methylated Positions, DMPs).
• Cohorte de criblage en deux étapes des DMP : Les DMP candidats ont été validés par pyrosequencing et par séquençage d’enrichissement de méthylation de régions cibles multiples (Multiple Target Region Methylation Enrichment Sequencing, MTRMES), aboutissant à la sélection de 3 DMPs significatifs.
• Cohorte de développement du score LDP : Sur la base de ces 3 DMPs, combinés à l’âge et au sexe, un modèle de diagnostic précoce du LUAD (score LDP) a été construit et évalué systématiquement dans des ensembles d’entraînement et de validation.
• Cohorte prospective : 46 personnes à haut risque de cancer du poumon ont été incluses pour évaluer la valeur prédictive du score LDP dans la détection précoce du LUAD.

2. Méthodes expérimentales et analyse des données

• Isolation des PBMCs et extraction de l’ADN : Les PBMCs ont été isolées à l’aide de Histopaque-1077, et l’ADN a été extrait à l’aide du kit d’extraction de gel Tiangen, suivi d’une conversion au bisulfite.
• Analyse par puce Illumina 850K : Une analyse de méthylation de l’ADN à l’échelle du génome a été réalisée sur les échantillons de la cohorte de découverte, avec normalisation des données et correction des effets de lot à l’aide du logiciel R.
• Validation par pyrosequencing et MTRMES : Les niveaux de méthylation des DMP candidats ont été validés par pyrosequencing et MTRMES.
• Détection par PCR numérique sur puce : Une méthode de PCR numérique sur puce a été développée pour détecter simultanément les états de méthylation des 3 DMPs, et le modèle de score LDP a été construit.

3. Résultats principaux

• Analyse de méthylation de l’ADN à l’échelle du génome : Dans la cohorte de découverte, 1415 positions de méthylation différentielle ont été identifiées entre les patients atteints de LUAD et les témoins sains, dont 1178 positions hyperméthylées et 237 positions hypométhylées.
• Sélection et validation des DMPs : Après un criblage rigoureux, 3 DMPs (cg08194293, cg19197556, cg21634628) ont été validés, montrant des changements significatifs de méthylation aux stades précoces du LUAD (AIS et stade I).
• Construction et validation du modèle de score LDP : Le modèle de score LDP a montré une AUC de 0,921 dans l’ensemble d’entraînement et de 0,914 dans l’ensemble de validation, surpassant significativement les méthodes traditionnelles de détection par CEA et CT. De plus, le score LDP a montré une excellente performance dans le diagnostic des nodules pulmonaires de 6-20 mm et des nodules en verre dépoli (Ground-Glass Nodules, GGN).
• Résultats de la cohorte prospective : Le score LDP a permis de prédire la survenue du LUAD environ 2 ans avant le diagnostic clinique, démontrant son potentiel en matière de détection précoce.

4. Conclusions et implications

Cette étude a développé une nouvelle méthode de diagnostic précoce du LUAD basée sur la méthylation de l’ADN des PBMCs (score LDP), offrant une sensibilité et une spécificité élevées, surpassant significativement les outils de diagnostic existants. Le score LDP permet non seulement de distinguer efficacement les patients atteints de LUAD précoce des témoins sains, mais aussi de prédire la survenue du LUAD chez les populations à haut risque. Ces résultats fournissent de nouvelles perspectives et méthodes pour le diagnostic précoce du LUAD, avec une valeur clinique importante.

Points forts de l’étude

• Innovation : Première étude à développer un biomarqueur pour le diagnostic précoce du LUAD basé sur la méthylation de l’ADN des PBMCs.
• Efficacité : Le score LDP surpasse les méthodes traditionnelles de détection par CEA et CT, en particulier dans le diagnostic des nodules pulmonaires de 6-20 mm et des GGN.
• Prospective : Le score LDP peut prédire la survenue du LUAD environ 2 ans avant le diagnostic clinique, démontrant son potentiel en matière de détection précoce.

Autres informations utiles

Les données de méthylation de l’ADN à l’échelle du génome de cette étude sont disponibles dans la base de données Gene Expression Omnibus (GEO) sous le numéro d’accès GSE275371. De plus, l’équipe de recherche prévoit d’optimiser davantage le temps et le coût de détection du score LDP pour mieux répondre aux besoins cliniques.

Grâce à cette étude, l’équipe de recherche a fourni un nouvel outil et une nouvelle méthode pour le diagnostic précoce du LUAD, qui pourraient être largement appliqués dans la pratique clinique à l’avenir, améliorant ainsi les taux de détection précoce et l’efficacité du traitement du LUAD.