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Un « Google Maps » du système immunitaire pour prédire la réponse aux traitements

Catherine Goupillon
22/10/2019
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Ce travail colossal de mise en commun de données scientifiques a été mené par une chercheuse de l’Institut Curie avec ses collègues de l’Inserm.

figure nature com

Comment prédire la réponse d’un patient à tel ou tel traitement ? Grâce à un travail colossal de mise en commun de données scientifiques, mené par une chercheuse de l’Institut Curie avec ses collègues de l’Inserm, un outil innovant et collaboratif pourrait aider à affiner les stratégies thérapeutiques pour lutter contre le cancer. Ses résultats sont publiés dans Nature Communications du 22 octobre 2019.

 « L’action du système immunitaire inné est à double tranchant dans le cancer. S’il doit normalement lutter contre son expansion, il peut aussi jouer un rôle qui favorise le développement d’une tumeur », explique Inna Kuperstein, chercheuse en bio-informatique (U900 Inserm - Institut Curie).

Pour y voir plus clair dans ce double jeu, la chercheuse a coordonné l’élaboration d’une représentation cartographiée et interactive de ce système. Ce travail, mené en collaboration étroite avec les immunologistes de l’Institut Curie, autour de Sebastian Amigorena et Vassili Soumelis, est publié dans Nature Communications, une revue prestigieuse en open access. Ainsi ce nouvel outil est mis à la disposition de tous les membres de la communauté scientifique et médicale mondiale, qui peuvent l’utiliser pour mieux comprendre son action, mais aussi l’enrichir, l’améliorer, le personnaliser selon leurs besoins.

Le système immunitaire inné est un ensemble complexe, qui fait intervenir plusieurs types de cellules comme les macrophages, les cellules dendritiques, les lymphocytes NK (natural killers). La présence et le comportement de ces cellules sont sous le contrôle d’une multitude de facteurs biologiques. Et les tumeurs cancéreuses baignent dans ce micro-environnement qui peut avoir un impact critique sur la progression de la maladie et la réponse aux traitements. C’est pourquoi « le manque de ressources intégrées décrivant la complexité de la réponse du système immunitaire inné dans le cancer représente un goulot d’étranglement pour l’interprétation des données à haut débit », commente Sebastian Amigorena, directeur de l’unité Immunité et Cancer (U932 Inserm – Institut Curie) .

Cette cartographie qui relie tous les éléments du système immunitaire inné offre donc aux chercheurs comme aux médecins une vision complète et intuitive des phénomènes en jeu. « Nous pouvons entrer dans la carte les données d’un patient ou d’un modèle d’étude et avoir immédiatement une idée du rôle que jouera le système immunitaire inné dans cette situation, note le Dr Vassili Soumelis, médecin-chercheur à l’Inserm. Nous pouvons alors tirer profit de la carte pour nous aider à prédire quelle sera la réponse du patient à tel ou tel traitement, et choisir la meilleure combinaison de médicaments et la meilleure stratégie thérapeutique ».

« L’élaboration de cette carte a demandé un travail colossal, à commencer par la lecture exhaustive de toute la littérature scientifique disponible sur le sujet », ajoute Inna Kuperstein. Soit 837 articles lus par Maria Kondratova, chercheuse à l’Institut Curie et premier auteure de cette publication.

Elle en a extrait les informations concernant plus de 1 000 réactions biochimiques, concernant 582 protéines et les a présentées sous forme d’une carte qui contient au final 1 466 « nœuds » reliés par plusieurs milliers de routes, les processus moléculaires impliqués dans chaque grande famille de phénomènes biologiques ayant été regroupés par « régions » : croissance tumorale, reconnaissance tumorale, recrutement des cellules immunitaires…

« La carte sera sans aucun doute utile pour introduire la connaissance biologique sur le système immunitaire dans l'analyse de "big data" en cancer, en utilisant les méthodes d'intelligence artificielle », commente Andrei Zinovyev, coordinateur scientifique de l’équipe « Biologie des systèmes du cancer » (U900 Inserm - Institut Curie).

Dans l'article, un exemple concret de cette approche est décrit dans le cas des données de séquençage de cellule unique de mélanome. Cette analyse réalisée par Urszula Czerwinska et Nicolas Sompairac, chercheurs à l’Institut Curie, a permis de distinguer plusieurs sous-types de cellules immunitaires à l’intérieur d’une tumeur, avec des fonctions distinctes.

Il est notable que toutes ces cartes et les données qui ont servi à leur élaboration sont mises à disposition sur plusieurs plateformes en ligne. « Cet outil n’est pas fait pour être figé. Les chercheurs peuvent en faire des analyses plus sophistiquées, couper ou étendre la carte selon leurs besoins… », indique Emmanuel Barillot, directeur de l’Unité « Cancer et génome : bioinformatique, biostatistiques et épidémiologie » (U900 Inserm - Institut Curie)., qui attend avec impatience les retours de la communauté internationale sur cet outil innovant.

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