Les conférences plénières

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.

 

Biopsies liquides, épigénétiques – Charlotte PROUDHON, Irset, Rennes

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.

Charlotte Proudhon est chercheure à l’INSERM en génétique et génomique, expertise qu’elle fait valoir dans le domaine de la recherche sur les biopsies liquides et le développement de tests non-invasifs pour l’oncologie de précision.

Charlotte Proudhon a effectué son doctorat en génétique moléculaire à l’Institut Curie à Paris sous la supervision de Déborah Bourc’his. Elle s’est formée pendant cette période à l’étude de la méthylation de l’ADN, et en particulier à son rôle de vecteur épigénétique d’information entre les générations dans le modèle murin. Elle a ensuite réalisé́ un post-doctorat à l’Université́ de New York dans le laboratoire de Jane Skok, où elle s’est spécialisée dans l’analyse tridimensionnelle du génome dans les cellules du système immunitaire. Par ces deux expériences, Charlotte Proudhon s’est forgé une expertise solide en génétique, épigénétique et génomique. A son retour en France, Charlotte Proudhon a co-supervisé une équipe en recherche translationnelle à l’Institut Curie où, forte de son bagage scientifique, elle s’est attelée à développer des tests innovants basés sur l’ADN tumoral circulant, un domaine émergent et véritablement révolutionnaire en médecine de précision. Charlotte Proudhon a obtenu un poste de chargée de recherche à l’INSERM en 2020. En 2022, son ambition et son talent ont été́ doublement reconnus : par sa sélection en tant que cheffe d’équipe lors d’un appel d’offres international destiné au recrutement de nouvelles équipes à l’IRSET de Rennes, et par l’obtention d’un prestigieux financement « Starting Grant » du European Research Council (ERC). Au cours de sa carrière, C. Proudhon a co-signé́ 43 publications, elle est détentrice de 4 brevets, elle a obtenu de nombreux financements (dont le prestigieux ERC nommé ci-dessus).

Unraveling the secrets of bacterial Type 4 Secretion Systems: from pilus biogenesis to pathogenicity – Kevin MACE – IGDR, Rennes

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.

Kevin Mace is a prominent microbiologist and structural biologist. Currently, as the Chair Junior Fellow at CNRS in France, he specializes in cryo-electronmicroscopy (cryo-EM) to explore the Type IV Secretion System’s role in antibiotic resistance and virulence at the T4-SECRET Lab. Previously, during a six-year postdoctoral stint at the Waksman Lab in London, he focused on cryo-EM structural studies of the Type IV Secretion System and its mechanisms. Kevin’s academic journey began with a PhD thesis at the University of Rennes 1, investigating protein synthesis and trans-translation.

His research career also includes notable internships and work as a microbiology and biochemical technician, contributing significantly to the study of bacterial systems, antibiotic resistance, and virulence mechanisms.

Maladies cardiovasculaires, du métabolisme, de la diabétologie et de la nutrition – Frédéric PERROS, CarMeN, Lyon

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.

 

Frédéric Perros, Ph.D.-HDR est directeur de recherche à l’INSERM. Il est spécialiste de la physiopathologie de l’hypertension pulmonaire (HTP). En septembre 2022, il a rejoint le laboratoire CarMeN, un centre d’excellence renommé à Lyon, France, dédié à la recherche de pointe sur les maladies cardiovasculaires, le métabolisme et la nutrition. Avant son affectation à CarMeN, le Dr Perros a dirigé l’équipe « Hypertension pulmonaire : Des gènes de prédisposition à la physiopathologie » à l’UMRS-999 au Plessis Robinson, France. Il a également enrichi son expérience en tant que chercheur invité dans le groupe de recherche en hypertension pulmonaire de l’Institut Universitaire de Cardiologie et de Pneumologie de Québec (IUCPQ), Université Laval, Québec, Canada, durant l’année académique 2015-2016. Le Dr Perros a apporté des contributions significatives au domaine, se concentrant sur l’identification et l’analyse des facteurs de risque de l’HTP, notamment l’inflammation et les mécanismes auto-immuns, l’HTP induite par des médicaments et des toxines, ainsi que les prédispositions génétiques telles que les mutations dans BMPR2, KCNK3 et EIF2AK4. Son attention se porte sur la compréhension de la manière dont les altérations des voies dépendantes de ces gènes contribuent aux formes héritables mais aussi non héritables de l’HTP. De plus, il est activement impliqué dans l’identification et la validation de biomarqueurs dans l’HTP et dans l’innovation thérapeutique grâce à des études précliniques sur des modèles animaux de  la maladie.

Caractérisation spatiale du carcinome épidermoïde cutané invasif par imagerie haute dimension par cytométrie de masse – Fabienne ANJUERE, IPMC, Valbonne

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.

Chimiste de formation, le Dr Fabienne Anjuère s’intéresse à l’immunologie des tissus épithéliaux sains et cancéreux depuis le début de sa carrière. Elle est chercheure INSERM et actuellement chef de l’équipe « Régulation des réponses immunitaires aux surfaces muco-cutanées avec le Dr Véronique Braud à L’Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire de Sophia-Antipolis.

Entre 2001 à 2010, elle a développé une expertise reconnue dans la biologie des cellules dendritiques cutanées et muqueuses et leur rôle dans l’induction des réponses immunitaires contre les infections muqueuses. Depuis 2010, elle cherche à comprendre de manière spatiale et intégrative les mécanismes d’immunosuppression impliqués dans la progression des carcinomes cutanés et muqueux de la tête et du cou. Récemment, elle a développé une recherche fondamentale et translationnelle visant à décrypter le dialogue entre l’épithélium pathologique, les cellules stromales non immunes et les cellules immunitaires en s’appuyant sur la technologie innovante d’imagerie par cytométrie de masse afin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et des immunothérapies ciblées contre les carcinomes épidermoïdes cutanés et de la cavité buccale. Elle possède une expertise reconnue en recherche translationnelle en oncologie ORL (Expert pour UNICANCER depuis 2018). Elle est l’inventrice de plusieurs brevets en oncoimmunologie.

Comment l’étude de la biologies spatiale révèle les interactions intimes de cellules en oncologie – Henri-Alexandre MICHAUD, Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier

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.

Pharmacien de formation et docteur en immunologie, Henri-Alexandre Michaud a d’abord étudié les mécanismes immunosuppressifs mis en place lors d’infections virales ou du développement de cancers ainsi que les stratégies thérapeutiques permettant de les contourner. Ses travaux de thèses (IGMM, Montpellier) ont contribué à caractériser les effets immunomodulateurs et vaccinaux des anticorps monoclonaux antiviraux in vivo dans des modèles précliniques murins. Lors de son postdoc (UCSF, San Francisco), il a transposé ces travaux dans le contexte de l’infection HIV-1 en isolant un anticorps dirigé contre une protéine virale immunosuppressive et en démontrant sa capacité à cibler les cellules immunitaires infectées.

En 2013, il a intégré l’équipe Immunité et Cancer de l’Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM) où il a caractérisé un anticorps monoclonal thérapeutique visant la voie de l’adénosine. Cette molécule est un puissant inhibiteur du système immunitaire dans le microenvironnement tumoral participant significativement à l’échappement tumoral et à la résistance aux traitements anticancéreux, principalement les immunothérapies.

Ses travaux et les nouveaux enjeux en oncologie ont montré la nécessité d’étudier de façon globale, profonde et spatiale le microenvironnement tumoral. Il est devenu primordial d’identifier et de localiser l’ensemble des acteurs cellulaires présents dans la tumeur pour en déduire leurs interactions. C’est dans ce but qu’il a développé et pris en charge la direction de la plateforme SIMCaT (Spatial Imaging Mass Cytometry and Trancriptomic) de l’IRCM qui repose sur deux technologies innovantes, l’imagerie par cytométrie de masse et la transcriptomique spatiale à l’échelle de la cellule unique. En parallèle, il poursuit ses travaux de recherche visant à mieux décrire l’hétérogénéité tumorale et la réponse aux traitements dans les cancers du sein, de l’ovaire, de l’utérus et de la jonction œsogastrique, en collaboration étroite avec des oncologues de l’Institut du Cancer de Montpellier. L’ambition de ces travaux est d’identifier des signatures prédictives de la réponse au traitement ainsi que de développer de nouvelles pistes d’innovation thérapeutique.