De nouveaux modèles de criblage cellulaire pour la sélection des médicaments antitumoraux (2002)

Ces dernieres annees ont vu l'explosion de nos connaissances sur la genetique des cancers humains. Des pistes insoupconnees se sont ouvertes pour la recherche rationnelle de nouveaux medicaments antitumoraux. Mais, il faut constater que ces avancees scientifiques n'ont ete que peu accompagnees sur le plan de l'evaluation experimentale. Finalement, on continue aujourd'hui a etudier l'activite des molecules antitumorales dans des modeles cellulaires et animaux mis en place dans les annees 1970, modeles dont les utilisateurs sont d'ailleurs les premiers a souligner les limites pour la prediction de l'activite clinique ! Il y a certes des exceptions avec les tumeurs de souris transgeniques et les souris knock out, mais l'utilisation de ces modeles reste cantonnee aux laboratoires de recherche fondamentale et elle est quasiment absente des laboratoires de therapeutique experimentale. Aussi, ne peut-on que se rejouir de la publication dans Nature Biotechnology d'un nouveau modele de criblage cellulaire in vitro, visant a combler ce manque, mis au point dans les groupes de B. Vogelstein et K. Kinzler (John Hopkins Oncology Center et Howard Hugues Medical Institute, Baltimore) [1]. Les cellules humaines de cancer du colon DLD-1 presentent un oncogene K-Ras active par mutation. Des cellules DLD-1 KO peuvent etre obtenues apres deletion de l'allele K-Ras mute par recombinaison homologue. Les cellules sauvages DLD-1 sont tumorales et forment des tumeurs quand elles sont greffees chez la souris nude. Les cellules DLD-1 KO ont perdu leurs proprietes tumorales et ne forment plus de tumeurs chez la souris nude. Toutefois, ces deux lignees continuent a se multiplier de maniere identique en culture cellulaire in vitro (memes temps de doublement). Les chercheurs de John Hopkins disposaient la d'une paire ideale de lignees cellulaires isogeniques pour rechercher des inhibiteurs specifiques de la voie mitogenique K-Ras. Il ne restait plus qu'a parer ces cellules en vue de leur utilisation dans un modele de criblage a haute vitesse. Les cellules ont ete transfectees par des plasmides codant pour des proteines fluorescentes (emission bleue pour DLD-1, emission jaune pour DLD-1 KO). Elles sont co-cultivees dans des microplaques et la croissance de chaque lignee peut etre suivie en direct par la mesure de l'intensite de fluorescence. Plusieurs cas de figure sont possibles en presence d'une molecule : soit egalite des intensites de fluorescence dans le cas d'une molecule inactive ou equi-active sur les deux lignees, soit predominance de la fluorescence jaune dans le cas recherche d'une molecule inhibant preferentiellement la croissance des cellules DLD-1. Les resultats d'une experience pilote du criblage d'une banque de molecules chimiques de synthese de bas poids moleculaire ont ete discutes dans l'article. Parmi les 29 440 molecules testees, 183 ont presente une cytotoxicite preferentielle de plus de 2 fois sur les cellules cibles KLD-1. Apres caracterisation de ces 183 pistes, 4 molecules ont ete finalement retenues : la plus interessante en termes d'activite intrinseque et de selectivite est SC-D, un analogue de cytidine (IC50 = 125 ng/ml sur cellules DLD-1, IC50 = 750 ng/ml sur cellules DLD-1 KO, index de selectivite = 6). Le point important de la molecule SC-D est qu'elle est active in vivo sur des xenogreffes de tumeurs humaines mettant en jeu une mutation de l'oncogene K-Ras, comme DLD-1 evidemment mais aussi HCT 116. Ce produit est depourvu de toute toxicite generale chez la souris malgre un indice therapeutique modeste, egal a 6. En resume, ce travail est une belle illustration de l'apport des decouvertes de la genetique des tumeurs a l'indispensable renouvellement des modeles therapeutiques de selection et d'evaluation des medicaments antitumoraux. Ce modele permet le reperage de produits interferant de maniere sinon selective du moins preferentielle avec la voie K-Ras et il peut etre applique a d'autres cibles genetiques mises en jeu dans les tumeurs humaines. Enfin, comme cela est justement souligne dans l'editorial de Prendergast, ce travail redonne de la vigueur aux cribles cellulaires « globaux » qui ont ete beaucoup delaisses ces dernieres annees au profit des cribles biochimiques/moleculaires « reductionnistes » [2]. La genetique des cancers nous apprend que l'expression d'un gene controlant l'equilibre entre proliferation et apoptose depend etroitement du contexte cellulaire : seul un crible cellulaire rationnel, comme celui que nous venons de commenter, prend en compte cette dimension si critique pour l'activite des molecules antitumorales. Nous attendons avec interet et impatience de connaitre les prolongements de cette approche elegante et potentiellement innovatrice ! 1. Torrance CJ, Agrawal V, Vogelstein B, Kinzler KW. Use of isogenic human cancer cells for high-throughput screening and drug discovery. Nature Biotechnol 2001 ; 19 : 940-5. 2. Prendergast GC. Knockout drug screens. Nature Biotechnol 2001 ; 19 : 919-20.