EMBL – European Molecular Biology Laboratory

Questions fréquemment posées sur le projet Pan-Cancer

• Qu’est-ce que le projet Pan-Cancer ?
• Quels étaient les objectifs du projet Pan-Cancer ?
• Pourquoi le projet Pan-Cancer était-il nécessaire ?
• Quelles étaient les principales institutions ?
• Quels étaient les cancers étudiés ?
• Quelles étaient les difficultés techniques pour analyser les données ?
• D’où provenaient les données ?
• Quel est le principal résultat du projet Pan-Cancer ?
• Que d’autre le projet Pan-Cancer a-t-il révélé ?
• Comment les résultats aideront-ils la recherche sur le cancer ?
• Comment le projet Pan-Cancer aidera-t-il les patients atteints de cancer ?
• Quelles sont les prochaines étapes ?

Qu’est-ce que le projet Pan-Cancer ?

Le projet ICGC/TCGA Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes, connu sous le nom de projet Pan-Cancer, est une collaboration internationale dont l’objectif est d’identifier des schémas communs de mutation dans plus de 2600 génomes entiers de cancers provenant de l’International Cancer Genome Consortium (ICGC) et de The Cancer Genome Atlas (TCGA). Il s’appuie sur les travaux antérieurs de ces initiatives, qui se concentraient principalement sur les régions du génome qui codent pour les protéines.

Quels étaient les objectifs du projet Pan-Cancer ?

Le but du projet Pan-Cancer est de comprendre les changements génomiques dans de nombreuses formes de cancer dans le monde, afin de permettre de nouvelles recherches sur les causes, la prévention, le diagnostic et le traitement des cancers.

Les changements d’ADN peuvent être hérités (connus sous le nom de variations germinales) ou peuvent apparaître au cours de la vie d’une personne (variations somatiques). Le projet Pan-Cancer a étudié les deux types de variations dans l’ADN des cellules cancéreuses. Les scientifiques ont étudié les sites régulateurs (régions du génome qui affectent l’activité d’autres gènes), les ARN non codants (molécules qui peuvent avoir des fonctions telles que la régulation de l’expression des gènes) et les altérations structurelles à grande échelle du génome.

Pourquoi le projet Pan-Cancer était-il nécessaire ?

Le projet Pan-Cancer est l’analyse la plus vaste et la plus complète des génomes du cancer à ce jour. Pour comprendre les modifications complexes du génome qui peuvent conduire au développement d’un cancer, une énorme quantité de données était nécessaire. Cela ne pouvait être réalisé qu’en travaillant en collaboration et en partageant les données. Le projet a analysé presque tous les génomes de cancers à travers le monde qui étaient publiquement disponibles au début du projet.

Quelles étaient les principales institutions ?

Le projet Pan-Cancer était une collaboration impliquant plus de 1300 scientifiques et cliniciens de 37 pays et plus de 70 institutions. Le comité directeur scientifique comprenait des représentants des cinq principales institutions : le Laboratoire européen de biologie moléculaire, l’Institut ontarien de recherche sur le cancer, le Broad Institute du MIT et de Harvard, le Wellcome Sanger Institute et l’Université de Californie, Santa Cruz.

Quels cancers ont été étudiés ?

Le projet Pan-Cancer a étudié 38 types de tumeurs distinctes provenant de plus de 2658 donneurs. L’étude comprenait :

• Cancer du système nerveux central (SNC) (glioblastome, médulloblastome, oligodendrogliome, astrocytome pilocytique, et mélanome malin)

• Cancer de la peau

• Cancer biliaire

• Cancer de la vessie

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• Cancer colorectal

• Cancer de l’œsophage

• Cancer du foie

• Cancer du poumon (carcinome hépatocellulaire, carcinome hépatocellulaire/cholangiocarcinome combiné, carcinome hépatocellulaire fibrolamellaire, adénocarcinome, adénocarcinome in situ, adénocarcinome mucineux, carcinome épidermoïde ; carcinome épidermoïde basaloïde

• Cancer du pancréas (adénocarcinome, cancer des cellules acineuses, adénocarcinome mucineux, cancer adénosquameux, carcinome neuroendocrine)

• Cancer de la prostate

• Cancer de l’estomac

• Cancer de la thyroïde

• Cancer des os (ostéoblastome, dysplasie ostéofibreuse, chondroblastome, fibrome chrondromyxoïde, adamantinome, chordome, ostéosarcome, léiomyosarcome, liposarcome)

• Cancer du col de l’utérus (adénocarcinome, carcinome épidermoïde)

• Cancer de la tête et du cou

• Cancer du rein (adénocarcinome, type chromophobe ; adénocarcinome, type à cellules claires ; adénocarcinome, type papillaire)

• Cancer lymphoïde (Burkitt, grandes cellules B diffuses, folliculaire, zone marginale, post-transplantation, leucémie lymphocytaire chronique)

• Cancer myéloïde (leucémie myéloïde aiguë, leucémie myélomonocytaire chronique, syndrome myélodysplasique avec sidéroblastes annulaires, thrombocythémie essentielle, polyglobulie vraie, myélofibrose)

• Cancer de l’ovaire

• Cancer de l’utérus

• Cancer du sein (carcinome du canal infiltrant, carcinome médullaire, adénocarcinome mucineux, carcinome micropapillaire canalaire, carcinome lobulaire)

Quelles ont été les difficultés techniques pour analyser les données ?

Le jeu de données total de plus de 5000 génomes provenant de 2658 donneurs (deux échantillons par donneur : un du cancer, un d’une cellule saine) a créé 800 téraoctets de données. Les calculs ont été effectués dans le nuage ou sur des grappes de calcul à haute performance fournies par diverses institutions. Les ensembles de données ont ensuite été combinés pour permettre des études de recherche spécifiques avec les données combinées.

D’où provenaient les données ?

Tous les génomes utilisés dans le projet Pan-Cancer avaient été collectés précédemment pour d’autres projets. Les chercheurs ont traité les données du génome entier de 2658 donneurs provenant de 48 projets sur le cancer dans le monde.

Quel est le principal résultat du projet Pan-Cancer ?

Le projet Pan-Cancer a exploré la nature et les conséquences des variations de l’ADN dans le cancer, sur l’ensemble du génome, à partir de gènes codant pour des protéines et de zones de l’ADN qui ne codent pas pour des protéines. Cela fait du projet Pan-Cancer l’analyse la plus complète réalisée à ce jour des régions non codantes des génomes du cancer.

La principale conclusion est que le génome du cancer est fini et connaissable, mais énormément compliqué. En combinant le séquençage de l’ensemble du génome du cancer avec une série d’outils d’analyse, il est possible de caractériser chaque changement génétique trouvé dans un cancer. Cela inclut tous les processus qui ont généré ces changements, toutes les voies biologiques impactées par ces changements, les types de cellules qui ont été transformées à l’origine, et même l’ordre des événements clés au cours de l’histoire de vie d’un cancer.

Que d’autre le projet Pan-Cancer a-t-il révélé ?

La première vague de résultats a été publiée dans plus de 20 publications scientifiques dans Nature et ses revues affiliées. Parmi les faits saillants scientifiques, citons :

• Des scientifiques de l’EMBL présentent un outil d’analyse à grande échelle des données génomiques avec l’informatique en nuage.Plus ici.

• Le chef de groupe de l’EMBL, Jan Korbel, aborde les défis du travail avec des ensembles de données au-delà des frontières nationales. Plus ici.

• Des chercheurs, dont des scientifiques de l’EMBL-EBI, ont créé le catalogue le plus vaste et le plus complet d’altérations de l’ARN spécifiques au cancer, ce qui révèle de nouvelles perspectives sur le génome du cancer. Plus d’informations ici.

• L’analyse des génomes entiers du cancer a fourni des informations clés sur les moteurs génétiques du cancer. Plus d’informations ici.

• Les scientifiques ont découvert que les réarrangements génomiques massifs qui se produisent dans le processus connu sous le nom de chromothripsis sont beaucoup plus fréquents dans les cancers qu’on ne le pensait auparavant. La chromothripsie (ou « éclatement des chromosomes ») est un processus de mutation au cours duquel de grandes parties d’un chromosome subissent d’importants réarrangements génomiques en un seul événement catastrophique. Comprendre pleinement comment ces altérations conduisent l’évolution du génome du cancer et quels mécanismes moléculaires sont impliqués dans leur génération est une étape importante pour comprendre l’évolution du génome du cancer. Plus d’informations ici.

• En analysant la progression des tumeurs, les scientifiques ont constaté que de nombreux cancers ont un résultat typique et prévisible dans leurs schémas de mutation précoce. Ils ont également constaté que les mutations qui entraînent la progression du cancer se produisent des années, voire des décennies, avant le diagnostic. Plus d’informations ici.

Comment les résultats aideront-ils la recherche sur le cancer ?

Le projet Pan-Cancer a établi une énorme ressource pour la communauté scientifique ; une ressource qui sous-tendra le développement continu des méthodes d’analyse, fournira un terrain d’essai pour de nouvelles idées sur le développement du cancer, et servira de référence pour la comparaison des futures études de séquençage.

Les données Pan-Cancer sont à la disposition de la communauté de recherche au sens large, et permettront d’accélérer des découvertes supplémentaires. Au fil du temps, ces découvertes permettront d’améliorer le diagnostic, la gestion et le traitement du cancer.

La suite d’outils d’analyse générée par le projet a été diffusée aux communautés scientifiques et cliniques, et est libre d’être utilisée et développée – ceci est important car l’analyse des données a été un obstacle majeur à l’amélioration de l’accès au séquençage du génome du cancer. Les données brutes de séquençage et les analyses en aval sont également ouvertes à la communauté sous des contrôles appropriés pour préserver la vie privée des participants.

Comment le projet Pan-Cancer aidera-t-il les patients atteints de cancer ?

Les résultats du projet Pan-Cancer permettront une médecine plus personnalisée à l’avenir, une fois que le séquençage clinique du génome entier du cancer d’un patient sera plus largement adopté. Cela comprendra un diagnostic précis du type de tumeur, une meilleure prédiction du résultat clinique et la capacité de choisir le traitement optimal pour le patient.

Les chercheurs du projet Pan-Cancer ont mis au point une méthode pour découvrir d’où viennent les cancers (la « cellule d’origine ») chez les patients chez qui cela n’a pas pu être identifié avec les techniques de diagnostic standard. Cela pourrait avoir un impact sur le diagnostic et le traitement du cancer à l’avenir.

Grâce à cette étude, les chercheurs peuvent désormais identifier les mutations du génome survenues des années, voire des décennies, avant l’apparition d’une tumeur, ce qui permet aux scientifiques de déterminer l’âge des tumeurs et les étapes génomiques clés par lesquelles elles passent. Les scientifiques peuvent ainsi déterminer l’âge des tumeurs et les principales étapes génomiques qu’elles traversent. Cela permet de déterminer les premiers changements dans l’évolution de nombreux types de cancer, avec la possibilité de développer de nouvelles stratégies pour diagnostiquer ou intervenir sur les tumeurs à des stades plus précoces. Nous n’en sommes pas encore là, mais c’est l’objectif.

Jusqu’à présent, les scientifiques s’étaient principalement intéressés à la partie du génome du cancer qui code pour les protéines, laissant 99% du génome non étudié. Le projet Pan-Cancer a permis de combler les lacunes dans notre connaissance des mécanismes du cancer. Au moins une modification génétique causale a été trouvée dans plus de 95 % de tous les cancers étudiés, et dans de nombreuses tumeurs individuelles, 5 à 10 mutations causales ou plus ont été identifiées. Ces informations nous aideront à trouver de meilleures méthodes de diagnostic, car les mutations causales déterminent le type de tumeur qui se développe. Elles peuvent également indiquer des cibles médicamenteuses utiles pour les thérapies futures. Un objectif majeur pour les chercheurs est d’identifier, pour un patient donné, toutes les mutations spécifiques qui sont à l’origine de son cancer.

Dans le cadre du projet, les chercheurs ont décrit de nombreux nouveaux processus qui génèrent des mutations dans les génomes du cancer. Ces processus laissent des « signatures mutationnelles » distinctives dans le génome, et ces signatures peuvent donner des indices sur ce qui peut avoir causé le cancer. Par exemple, l’exposition au mode de vie, comme le tabagisme ou les bains de soleil, peut entraîner des schémas de mutation très particuliers ; de même, les troubles cancéreux héréditaires peuvent donner lieu à des signatures distinctes. Ces signatures peuvent être lues à partir du génome cancéreux d’un patient et comparées au catalogue de signatures identifiées dans ce projet.

On s’attend à ce que d’autres connaissances sur la biologie du cancer soient apportées en utilisant les données de Pan-Cancer et les outils logiciels connexes qui ont été mis à la disposition de la communauté mondiale de la recherche sur le cancer.