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23/11/2015

La modélisation mathématique pour aider à prédire l'impact de la chirurgie sur les métastases cancéreuses

Une équipe internationale de chercheurs français et américains développe et valide une approche permettant de prédire la dissémination du cancer.

On estime généralement qu'il existe un lien entre la taille d'une tumeur réséquée par voie chirurgicale et le risque de dissémination du cancer vers d'autres régions du corps. Cependant, les cellules tumorales pouvant métastaser à des moments différents et la vitesse de la dissémination étant difficile à évaluer, le lien entre la taille d'une tumeur et le risque relatif de récidive après une opération chirurgicale est difficile à évaluer. Dans un article publié dans Cancer Research , des scientifiques du Roswell Park Cancer Institute (RPCI)et d’Inria (Institut national de recherche en informatique et automatique) ont démontré que les modèles mathématiques peuvent apporter des indices utiles de l'impact de la chirurgie sur les métastases et pourraient aider à prédire le risque de dissémination du cancer.

Ces scientifiques ont généré un modèle mathématique utilisant comme principaux paramètres la taille de la tumeur primitive et la dissémination métastatique sur la base de données générées à l'aide de modèles animaux conçus pour mimer la progression du cancer chez l'Homme. Ils ont utilisé des cellules tumorales traitées par génie génétique de manière à exprimer un marqueur luminescent permettant de tracer et de quantifier ces cellules cancéreuses (autrement indétectables).

La modélisation mathématique a confirmé la forte dépendance qui existe entre la taille de la tumeur primitive avant l'opération et sa croissance métastatique, et la survie du patient après l'opération. Toutefois, les chercheurs ont aussi relevé quelques résultats surprenants.

« Nous avons découvert que ce lien ne dépend pas exclusivement de la taille  », explique le principal auteur de l'étude, Sébastien Benzekry, chercheur de l'équipe MONC (Modélisation mathématique pour l'ONcologie) du centre de recherche Inria Bordeaux – Sud-Ouest, associé à l'Institut de mathématiques de l'université de Bordeaux. « Notre modèle indique que, pour des tumeurs qui sont très grosses ou très petites, la taille de la tumeur n'a pas d'impact significatif sur la survie et perd donc sa valeur prédictive. Ce résultat pourrait avoir un impact sur la prise de décisions thérapeutiques, notamment sur le moment optimal à choisir pour instaurer ou stopper le traitement.  » 

Pour la première fois, les progrès récents ont permis à l'équipe de recherche d'intégrer des modèles mathématiques fondés sur des données pour prédire des schémas de croissance du cancer après une opération sur des modèles animaux précliniques.

« Ces résultats relèvent d'une nouvelle utilisation de modèles animaux cliniquement pertinents dans l'évaluation de l'impact de la chirurgie sur le potentiel métastatique ; ils pourraient orienter le timing optimal du traitement préchirurgical et postchirurgical, avec pour objectif des bénéfices maximaux pour le patient  », souligne John Ebos, professeur assistant en oncologie des départements de génétique du cancer et de médecine du Roswell Park Cancer Institute de Buffalo (NY).

De plus, il est également important de souligner que les résultats de ces études menées en laboratoire ont été confirmés par une analyse rétrospective de données cliniques provenant de patientes atteintes d'un cancer du sein.

Ces travaux ont été financés par l'agence nationale française de la recherche (ANR) et par le ministère de la Défense des États-Unis. Les chercheurs soulignent aussi que le financement initial fourni par la Roswell Park Alliance Foundation a joué un rôle essentiel pour la mise en route et le développement de ces projets.

L'article, intitulé « Modeling spontaneous metastasis following surgery: an in vivo-in silico approach » (modélisation des métastases spontanées après chirurgie, une approche in vivo-in silico ) est disponible à l'adresse http://cancerres.aacrjournals.org/content/early/2015/10/28/0008-5472.CAN-15-1389.

L’équipe MONC (Modélisation mathématique pour l'ONCologie) du centre de Recherche Bordeaux - Sud-Ouest, est spécialisée dans la modélisation mathématique en oncologie fondée sur des données de la biologie théorique et quantitative de la croissance tumorale et du processus métastatique, ainsi que dans le développement d'outils informatiques pour étudier, optimiser et personnaliser la programmation des interventions contre le cancer. 

La mission du Roswell Park Cancer Institute (RPCI) est de comprendre, de prévenir et de guérir le cancer. Fondé en 1898, le RPCI est l'un des premiers centres de recherche sur le cancer des États-Unis à avoir été désigné National Cancer Institute (Institut national contre le cancer) et il est encore aujourd'hui le seul à avoir cette appellation dans le Nord de l’État de New York. Il est membre du prestigieux National Comprehensive Cancer Network (réseau national global contre le cancer), alliance des principaux centres nationaux de recherche contre le cancer ; il dispose de sites filiales et participe aussi à des programmes de collaboration à l'échelle nationale et à l'échelle internationale. Pour plus d'informations, consulter le site www.roswellpark.org, appeler le 1-877-ASK-RPCI (1-877-275-7724) ou les contacter par courrier électronique à l'adresse askrpci@roswellpark.org. Suivre Roswell Park sur Facebook et Twitter.

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