Chirurgie guidée par la métabolomique

Le métabolome, produit final de l’expression des gènes, est défini comme l’ensemble de petites molécules qui, avec les protéines, gèrent le fonctionnement de la cellule. Son utilisation dans le domaine biomédical a comme objectif de surveiller l’état métabolique cellulaire à un moment donné, de mieux comprendre les interactions biologiques complexes dans les tissus, d’étudier l’influence de l’environnement, de l’alimentation ou des médicaments et d’enfin identifier des biomarqueurs liés aux conditions spécifiques de pathologies. En comparaison avec les autres systèmes en « omique » (génomique, transcriptomique, protéomique), la métabolomique est un domaine relativement récent et en plein essor depuis le développement de la technique HRMAS (high resolution magic angle spectroscopy) en RMN (résonance magnétique nucléaire). Cette technique, même si sa sensibilité est largement inférieure à la spectroscopie de masse, permet de travailler à haut débit sur des échantillons tissulaires intacts et d’avoir une vue globale sur le système biologique choisi. Les méthodes d’analyses statistiques multi-variées (PCA, PLS) permettent ensuite d’étudier les changements métaboliques dans un domaine de pathologie par rapport au tissu sain et donnent la possibilité d’identifier des empreintes spécifiques de diagnostic, de pronostic et/ou de la réponse thérapeutique.
Les travaux de recherche de ce thème s’organise autour de 2 projets principaux : CARMeN et extempoRMN.

Projet CARMeN
Labellisé le 20 décembre 2006 par le Pôle de Compétitivité Innovations Thérapeutiques de la Région Alsace (nouvellement Alsace BioValley) à travers un consortium entre les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, l’Université de Strasbourg, le CNRS et Bruker BioSpin, le projet CARMeN a été financé à la hauteur de 2,7 millions € pour créer une base de données de la métabolomique en cancérologie, avec une stratégie qui consiste à utiliser l’empreinte métabolique de la tumeur, pour l’identification précoce des cancers à haut risque.
Grâce à ce financement, l’implantation du premier spectromètre RMN HRMAS (500 MHz) dans le milieu hospitalier a pu être réalisé fin 2007 au sein même du Service d’Anatomie Pathologique à l’Hôpital de Hautepierre. La proximité avec le Service d’Anatomie Pathologique, où toute la logistique de la tumorothèque fonctionne, nous a permis d’accéder rapidement et en toute sécurité à un grand nombre d’échantillons provenant des salles d’opération, de mettre en place des circuits garantissant des délais d’ischémie très faibles et une qualité exceptionnelle d’échantillons tissulaires après vérification histopathologique. Dans la période 2011-2015, des collaborations avec les équipes médicales et scientifiques ont été développées afin d’exploiter les données de la métabolomique en cancérologie avec plus de 5000 échantillons analysés par notre équipement à partir des échantillons provenant des salles d’opération des Hôpitaux Universitaires de Strasbourg et d’autres CHU (Marseille, Nancy, Lyon, Besançon), mais également de l’expérimentation animale.

Le succès du projet dans le domaine de la cancérologie a entraîné une dynamique de la recherche préclinique et clinique dans plusieurs domaines de la médecine en :

• Transplantation pulmonaire.
• Neurologie. Un brevet : « Méthode de diagnostic différentiel discriminant la sclérose en plaques de la maladie de Devic » (FR 2990514, date de publication 17.10.2014 ; date de priorité 14.05.2012).
• Dermatologie (peau artificielle).
• Ischémie viscérale.
• Agroalimentaire.
• Méthodologie RMN et statistiques.

Projet extempoRMN
Fort de l’expérience CARMeN, nous avons développé au cours de ce quinquennat un nouveau projet dont l’objectif est de proposer une analyse du profil métabolique par RMN HRMAS des tumeurs cérébrales pendant l’intervention chirurgicale dans un lapse de temps suffisamment court (de l’ordre de 15 min) susceptibles de compléter l’analyse histopathologique en extemporanée. Le projet a été labellisé le 11 décembre 2012 par le Pôle de Compétitivité « Alsace BioValley » et est financé dans le cadre d’un Projet BpiFrance ISI (27 mars 2013) à la hauteur de 12,7 millions €, à travers un consortium entre les industriels Bruker BioSpin et Ariana, les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, l’Université de Strasbourg et le CNRS.
Actuellement, nous sommes capables de fournir des informations sur le degré de malignité de la tumeur et de détecter la présence de mutation du gène IDH indicatrice de meilleur pronostic. Nous analysons également plusieurs prélèvements provenant de la cavité d’exérèse afin de détecter d’éventuelles infiltrations tumorales résiduelles. Nous envisageons de projeter le résultat de chaque analyse sur le système de neuronavigation, avec un code couleur, directement sur l’IRM correspondant à la localisation du prélèvement. Cette approche que nous avons qualifier de « chirurgie guidée par la métabolomique » est donc susceptible de modifier l’intervention chirurgicale en cours et d’orienter le neurochirurgien vers une extension de l’exérèse si nécessaire. Une fois la méthode validée en neurochirurgie, une extension à d’autres domaines de la cancérologie (pancréas, sein) seront également considérées.