Résumé

Le Syndécan-1 (CD138) est un protéoglycane transmembranaire connu pour être exprimé dans divers tissus normaux et malins. Il présente un intérêt en raison d’un rôle pronostique possible de l’expression différentielle dans les tumeurs et de son rôle de cible pour l’indatuximab, un anticorps monoclonal couplé à un agent cytotoxique. Pour analyser de manière exhaustive le CD138 dans les tissus normaux et néoplasiques, nous avons utilisé des puces tissulaires (TMA) pour analyser l’expression du CD138 détectable immunohistochimiquement dans 2 518 échantillons de tissus provenant de 85 entités tumorales différentes et de 76 types de tissus normaux différents. Les données ont montré que l’expression de CD138 est abondante dans les tumeurs. Au moins une faible immunocoloration occasionnelle du CD138 a pu être détectée dans 71 des 82 types de tumeurs (87%) différents, et 58 entités (71%) présentaient au moins une tumeur avec une forte positivité. Dans les tissus normaux, une expression particulièrement forte a été trouvée dans l’épithélium squameux normal de divers organes, les cellules caliciformes et colonnaires du tractus gastro-intestinal et dans les hépatocytes. L’analyse hautement standardisée de la plupart des types de cancer humains a abouti à un ordre de classement des tumeurs en fonction de la fréquence et des niveaux d’expression du CD138. L’immunocollation de CD138 était la plus élevée dans les carcinomes épidermoïdes tels que ceux de l’œsophage (100 %), du col de l’utérus (79,5 %), du poumon (85,7 %), du vagin (89,7 %) ou de la vulve (73,3 %) et dans le cancer urothélial invasif (76,2 %). Dans les adénocarcinomes, le CD138 était également élevé dans le cancer du poumon (82,9%) et le cancer colorectal (85,3%), mais souvent plus faible dans le pancréas (73,3%), l’estomac (54,2% dans le type intestinal) ou les carcinomes de la prostate (16,3%). L’expression du CD138 était généralement faible ou absente dans les tumeurs à cellules germinales, les sarcomes, les tumeurs endocrines, y compris le cancer de la thyroïde, et les tumeurs neuroendocrines. En résumé, l’expression préférentielle dans les carcinomes épidermoïdes de divers sites fait de ces cancers des cibles privilégiées pour les traitements anti-CD138 une fois que ceux-ci pourraient devenir disponibles. Une expression abondante dans de nombreux tissus normaux différents pourrait toutefois poser des obstacles à l’exploitation du CD138 comme cible thérapeutique.

1. Introduction

Le Syndécan-1 (CD138) est l’un des quatre membres de la famille du syndécan. C’est une protéine de surface cellulaire composée de trois domaines structuraux, dont l’un est extracellulaire et lie les sulfates d’héparine et les sulfates de chondroïtine. Syndécan-1 est pertinent pour les interactions cellule-cellule et cellule-matrice. Il est impliqué dans la régulation de la prolifération cellulaire, de la migration et de l’organisation du cytosquelette. Dans les tissus normaux, CD138 est connu pour être exprimé sur les plasmocytes et divers types de cellules épithéliales.

L’expression de CD138 dans le cancer présente un intérêt clinique potentiel car des médicaments spécifiques ciblant CD138 sont actuellement en cours d’évaluation dans des essais cliniques. Dans un essai de phase II sur le plasmocytome, une efficacité clinique et de faibles effets secondaires ont été rapportés. Dans les études précliniques, ces anticorps ont également montré une efficacité contre le cancer du sein triple négatif et le mélanome. Si les traitements anti-CD138 s’avèrent efficaces, d’autres types de cancer CD138 positifs pourraient tout aussi bien bénéficier de tels traitements.

Une expression altérée du CD138 a été décrite dans diverses tumeurs malignes. Par exemple, une surexpression de CD138 a été rapportée dans le cancer du sein, de la vessie, de la vésicule biliaire, du pancréas, de l’ovaire, de l’endomètre et de la prostate. Dans d’autres types de cancer, tels que les cancers du poumon, de la tête et du cou, gastriques, rénaux et colorectaux, l’expression de CD138 s’est avérée réduite par rapport à l’épithélium normal adjacent. Dans plusieurs de ces types de tumeurs, l’expression réduite ou accrue de CD138 était liée à un phénotype tumoral défavorable et à un mauvais pronostic du patient. Des études antérieures sur le CD138 dans le cancer ont appliqué divers réactifs et protocoles différents pour leur coloration immunohistochimique. C’est probablement pour cette raison que la littérature existante est très divergente en ce qui concerne la prévalence de l’expression de CD138 dans différents types de tumeurs. Par exemple, la plage de positivité du CD138 rapportée varie de 26% à 100% dans le cancer de la vessie, de 23% à 89% dans le cancer du poumon squameux, de 33% à 100% dans le cancer du sein, de 50,5% à 87% dans le carcinome épidermoïde de l’œsophage et de 24,7% à 89,7% dans le carcinome épidermoïde du col de l’utérus.

Compte tenu de ces données hétérogènes, la littérature existante ne permet pas facilement de déterminer ces types de cancer, où le CD138 joue un rôle particulièrement important. Pour comparer la prévalence et l’intensité de l’expression du CD138 entre les entités tumorales et identifier ces types de cancer qui pourraient être des candidats optimaux pour les médicaments anti-CD138, nous avons ainsi analysé plus de 2500 cancers et 76 tissus normaux en utilisant un protocole standard. À cette fin, une puce tissulaire multi-tumeur (TMA) a été utilisée contenant jusqu’à 50 tumeurs différentes de 85 types et sous-types de tumeurs différents. Les résultats de notre étude identifient un large éventail d’entités tumorales exprimant fortement le CD138.

2. Matériaux et méthodes

2.1. Microarrays tissulaires (TMA)

Nous avons utilisé deux ensembles différents de TMA préexistants pour étudier l’expression du CD138 dans les tissus humains normaux et cancéreux. Le premier TMA était composé d’un échantillon de 76 types de tissus normaux différents (608 échantillons sur une lame). Le deuxième TMA contenait un total de 3 642 tumeurs primaires provenant de 85 types et sous-types de tumeurs. Les échantillons ont été répartis entre 7 blocs TMA différents (contenant entre 414 et 522 échantillons). La composition de la TMA est décrite dans le Tableau 1 en Résultats. Tous les échantillons proviennent des archives de l’Institut de pathologie de l’Hôpital Universitaire de Hambourg (Hambourg, Allemagne). Chaque bloc de TMA contient une section de contrôle standard identique avec 40 taches de tissu normal et tumoral afin de contrôler une éventuelle variabilité de glissement à glissement de l’immunocoloration. Les tissus ont été fixés dans du formol tamponné à 4% puis noyés dans de la paraffine. Le diamètre de la tache tissulaire TMA était de 0,6 mm. Tous les travaux étaient conformes à la Déclaration d’Helsinki. Le consentement éclairé n’était pas nécessaire.

2.2. Immunohistochimie

Des coupes de TMA fraîchement coupées ont été immunosées sur une journée et dans une expérience. Les lames ont été deparaffinées et exposées à une récupération d’antigène induite par la chaleur pendant 5 minutes dans un autoclave à 121 ° C dans un tampon de solution de récupération cible Dako à pH 9. Un anticorps primaire spécifique du Syndécan-1 total (anticorps monoclonal de souris, clone JASY1, Dianova, Hambourg, Allemagne, dilution 1:200) a été appliqué à 37°C pendant 60 minutes. Les anticorps liés ont ensuite été visualisés à l’aide du kit EnVision (Dako, Glostrup, Danemark) selon les instructions du fabricant. Pour les tissus tumoraux, le pourcentage de cellules épithéliales positives a été estimé et l’intensité de coloration a été enregistrée semi-quantitativement (0, 1+, 2+ et 3+). Pour les analyses statistiques, les résultats de coloration ont été classés en quatre groupes. Les tumeurs sans aucune coloration ont été considérées comme négatives. Les tumeurs avec une intensité de coloration de 1+ dans ≤70% des cellules et une intensité de 2+ dans ≤30% des cellules ont été considérées comme faiblement positives. Les tumeurs avec une intensité de coloration 1+ dans > 70% des cellules, une intensité 2+ dans 30% à 70% ou une intensité 3+ dans ≤30% ont été considérées modérément positives. Les tumeurs d’intensité 2+ dans > 70% ou d’intensité 3+ dans > 30% des cellules ont été considérées comme fortement positives. Ces catégories représentent des seuils standard que d’autres et nous avons utilisés dans de nombreuses études IHC.

3. Résultats

3.1. Problèmes techniques

Un total de 2 518 (69 %) des 3 642 échantillons de tissus tumoraux étaient interprétables dans notre analyse TMA. Les raisons de l’échec de l’analyse comprenaient une fraction d’échantillons manquants ou d’échantillons dépourvus de cellules tumorales sans équivoque. Un nombre suffisant d’échantillons étaient analysables pour les 76 types de tissus normaux permettant une évaluation complète des tissus normaux.

3.2. Syndécan-1 dans les tissus normaux

Toutes les immunostations positives au CD138 dans les tissus normaux sont résumées dans le tableau 2. CD138 a été abondamment exprimé, principalement dans divers types de cellules épithéliales. Une expression particulièrement forte de CD138 a été observée dans les cellules épithéliales squameuses de divers organes (Figure 1(a)), les cellules caliciformes du tractus gastro-intestinal (Figure 1 (b)), les cellules colonnaires de la vésicule biliaire (Figure 1 (c)) et les hépatocytes (Figure 1 (d)). Aucune coloration CD138 n’a été détectée dans les tissus suivants: aorte/intima, aorte / média, cœur (ventricule gauche), muscle squelettique, muscle squelettique / langue, myomètre, appendice de la paroi musculaire, œsophage, estomac, iléon, descendance du côlon, bassin rénal et vessie urinaire, pénis (gland / corps spongieux), ovaire (stroma), tissu adipeux (blanc), rate, thymus, ovaire (corps jaune), ovaire (kyste folliculaire), thyroïde, cervelet, cerveau, hypophyse (lobe postérieur), hypophyse (lobe antérieur) et moelle osseuse.

(a)

(b)

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(d)

(e)

(f)

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(b)
(c)
(d)
(e)
(f)

Figure 1

Images représentatives de l’immunocoloration du CD138 dans les tissus normaux et tumoraux: (a) foie normal, (b) carcinome hépatocellulaire, (c) œsophage normal, (d) carcinome épidermoïde de l’œsophage, (e) adénome du côlon et (f) carcinome du côlon.

3.3. CD138 dans les tissus tumoraux

L’immunocollance était principalement membraneuse mais parfois aussi dans le cytoplasme. Des taches occasionnelles de stroma se sont également produites, mais n’ont pas été prises en compte pour cette analyse. La positivité du CD138 a été observée dans 1 118 des 2 518 tumeurs analysables (tableau 1). L’immunocoloration du CD138 a été considérée comme faible chez 330 (13%), modérée chez 226 (9%) et forte chez 562 tumeurs (22 %). Des taches représentatives de tissu tumoral avec expression de CD138 sont représentées sur les figures 1 (e) et 1 (h). Au moins une certaine expression de CD138 a pu être détectée dans 75 des 85 (88%) de nos catégories de tumeurs, dont 60 (71%) catégories où au moins une tumeur présentait une forte positivité (tableau 1). Les types de tumeurs où une partie du CD138 a été observée dans tous les cas analysés comprenaient l’adénome basocellulaire, l’adénome du côlon, le carcinome squameux de l’œsophage, la tumeur à cellules granulaires et la tumeur de Brenner ovarienne. Une expression particulièrement significative du CD138 a également été détectée dans le carcinome anal (90,9%), le carcinome épidermoïde de la peau (92,9%), le carcinome hépatocellulaire (97,7%), le carcinome des phyllodes du sein (94,4%) et dans la tumeur phacochère de la parotie (92,7%). Les types de tumeurs présentant une immunocollance CD138 particulièrement faible ou absente comprenaient des tumeurs à cellules germinales testiculaires, plusieurs sarcomes, un mélanome, un mésothéliome malin et un carcinome de la vessie à petites cellules.

4. Discussion

Les résultats de cette étude fournissent un aperçu complet de l’expression du Syndécan-1 dans les tumeurs humaines. Les données montrent que, dans tous les organes d’origine, les carcinomes épidermoïdes (et urothéliaux) sont particulièrement enclins à exprimer le Syndécan—1, souvent à des niveaux élevés. Même si les adénocarcinomes dérivés du côlon et du poumon sont également des exprimeurs élevés, l’immunocoloration du CD138 semble généralement moins intense et moins fréquente dans les adénocarcinomes. Ceci est mieux visible dans les organes où se produisent à la fois des adénocarcinomes et des carcinomes épidermoïdes, comme dans le col utérin et dans l’œsophage. La prédominance épidermoïde de l’expression de CD138 devient même apparente dans les cancers à pathogenèse identique tels que le cancer du col de l’utérus, le cancer de la bouche ou le carcinome épidermoïde de l’anus, qui sont souvent associés au virus du papillome humain. Les types de cancer cliniquement importants avec des fréquences faibles à intermédiaires et des niveaux d’expression du CD138 comprennent les cancers du rein et de l’endomètre, tandis que de faibles fréquences de positivité ont été trouvées dans le cancer de la prostate, les tumeurs endocrines, y compris le cancer de la thyroïde, les tumeurs neuroendocrines ainsi que les cancers des cellules germinales. Malgré certaines valeurs aberrantes, nos données sont en grande partie conformes à la littérature. Plusieurs autres chercheurs avaient précédemment décrit des niveaux particulièrement élevés d’expression de CD138 dans le cancer épidermoïde.

L’évaluation standardisée de 85 types et sous-types de tumeurs différents nous a permis de définir un ordre de classement par rapport au niveau d’expression de CD138 dans le cancer. Nous pensons que ces données sont particulièrement utiles pour ces types de tumeurs pour lesquels les données précédentes étaient partiellement divergentes. L’étude a également fourni des informations sur un certain nombre de types de tumeurs pertinents pour lesquels les données CD138 manquaient jusqu’à présent. Ceux-ci comprennent par exemple le carcinome épidermoïde de la vulve et du canal anal, l’adénocarcinome de l’œsophage, le séminome, le carcinome embryonnaire et la tumeur du sac vitellin du testicule, le cancer de la vessie à petites cellules, les tumeurs neuroendocrines du pancréas, le phéochromocytome, le thymome, la tumeur du stroma gastro-intestinal (GIST), l’angiosarcome et le léiomyosarcome. De plus, des données spécifiques au sous-type ont été obtenues pour plusieurs types de tumeurs, pour lesquelles des analyses antérieures ont été effectuées sur des cohortes de tumeurs avec des informations moins détaillées sur la morphologie tumorale telles que le carcinome urothélial, les cancers du sein, de l’endomètre et de l’ovaire. Ces données représentent donc un autre exemple de l’aptitude des AMT composés d’échantillons de différents types de tumeurs et de tissus normaux à caractériser de manière exhaustive un biomarqueur ou un anticorps (la démonstration de nos données par rapport aux études précédentes est illustrée à la figure 2).

Figure 2

Aperçu de l’expression du CD138 dans le tissu tumoral de diverses études classées selon la présente étude (croix rouge), points pour les études avec des données spécifiques au sous-type, carrés pour les études sans données spécifiques au sous-type, et le code couleur indique le nombre de tumeurs incluses dans des études antérieures : rouge : < 10, jaune: 10-25 et noir : > 25.

Diverses études antérieures ont suggéré un lien avec un mauvais résultat pour les patients pour une augmentation ou une diminution des taux de Syndécan-1. La protéine CD138 peut avoir des fonctions suppressives de tumeurs et de promotion de tumeurs qui dépendent de la tumeur. Notre cohorte tumorale était dépourvue de toute information sur le stade tumoral ou les résultats cliniques. La preuve indirecte d’un rôle variable de l’expression différentielle de CD138 pour la progression tumorale provient de la comparaison de sous-types tumoraux apparentés, cependant. Par exemple, les niveaux d’expression inférieurs de CD138 dans l’adénocarcinome colorectal et dans le carcinome urothélial invasif (pT2-4) par rapport aux adénomes du côlon et aux tumeurs non invasives de la vessie (pTa) plaident en faveur d’une perte de CD138 parallèlement à la progression tumorale dans ces tumeurs. L’expression inférieure de CD138 dans le carcinome rénal chromophobe par rapport à son oncocytome homologue bénin peut également être considérée comme un argument pour que la régulation négative de CD138 soit liée à l’agressivité tumorale dans ces cancers du rein dérivés du tubulus néphronique distal. Cependant, des niveaux plus élevés d’expression de CD138 dans le carcinome cortical surrénalien que dans l’adénome surrénalien suggèrent que des niveaux accrus de CD138 peuvent accompagner la progression de ces tumeurs.

CD138 est une protéine membranaire et, en tant que telle, une cible potentielle pour la thérapeutique des anticorps. Des efforts sont déployés pour développer un traitement approprié pour les cancers CD138 positifs. CD138 s’est avéré être surexprimé à la surface de cellules de myélome multiple qui est utilisé dans une étude préclinique pour un traitement antitumoral avec l’indatuximab, un anticorps monoclonal couplé à un agent cytotoxique, qui est actuellement évalué dans des études précliniques sur le plasmocytome et les cancers du sein triple négatifs en association avec d’autres médicaments. Sur la base de nos données, les carcinomes épidermoïdes, quel que soit leur site d’origine, apparaissent comme d’autres candidats possibles pour un traitement anti-CD138 une fois qu’un tel traitement devrait s’avérer efficace et devenir disponible. L’expression abondante de CD138 dans divers tissus normaux, y compris l’épithélium squameux de divers organes, identifie divers sites où des effets secondaires potentiels de ces thérapies pourraient apparaître.

L’analyse de l’expression CD138 est actuellement utilisée en pathologie diagnostique de routine pour distinguer et quantifier les plasmocytes, par exemple dans la moelle osseuse et dans les biopsies de l’endomètre où la présence de plasmocytes indique une endométrite chronique. À part deux exceptions possibles, nos données fournissent peu de preuves pour l’analyse de l’expression Syndecan-1 fournissant des indices diagnostiques dans des situations diagnostiques difficiles. La faible expression dans le mésothéliome par rapport à la prévalence élevée de l’expression forte dans l’adénocarcinome pulmonaire suggère que Syndécan-1 pourrait être potentiellement ajouté à la longue liste d’anticorps qui aident à distinguer ces entités tumorales. Une faible fréquence d’expression du Syndécan-1 (10%) a récemment également été décrite pour le mésothéliome péritonéal. De plus, CD138 était nettement plus élevé dans le carcinome hépatocellulaire que dans le carcinome cholangiocellulaire du foie. Cependant, d’autres anticorps comme, par exemple, l’arginase ou le BSEP sont de meilleurs séparateurs de ces entités tumorales.

C’est une limitation de cette étude que les approches immunohistochimiques, en particulier lors de l’utilisation de la visualisation en champ lumineux, ne sont pas optimales pour la quantification des protéines. Fait important, l’absence d’immunocoloration n’exclut pas une expression de CD138 biologiquement pertinente dans les cellules normales ou néoplasiques « négatives ». Chaque protocole définit un seuil de détection en dessous duquel les tissus sont considérés comme négatifs. Au-delà de cette limite de détection, l’intensité de coloration permet une certaine quantification des protéines mais celle-ci est limitée par une coloration d’intensité maximale qui ne peut pas devenir plus forte de manière discernable en cas de niveaux d’expression protéiques encore plus élevés. De plus, la coloration stromale occasionnelle n’avait pas été prise en compte dans notre étude, bien que d’autres et nous ayons montré qu’il existe des preuves d’un rôle cliniquement pertinent de l’expression de CD138 dans le stroma associé à la tumeur. Cependant, la coloration au stroma est peu fréquente et nécessiterait un plus grand nombre d’échantillons par type de cancer pour une analyse significative.

En résumé, cette étude fournit un aperçu complet de l’expression du CD138 dans les tumeurs humaines. L’expression préférentielle dans les carcinomes épidermoïdes de divers sites fait de ces cancers des cibles privilégiées pour les traitements anti-CD138 une fois que ceux-ci pourraient devenir disponibles. Une expression abondante dans de nombreux tissus normaux différents pourrait toutefois poser des obstacles à l’exploitation du CD138 comme cible thérapeutique.

Disponibilité des données

Les données d’immunohistochimie utilisées pour étayer les résultats de cette étude sont incluses dans l’article.

Conflits d’intérêts

Les auteurs déclarent qu’il n’y a pas de conflit d’intérêts concernant la publication de cet article.

Contributions des auteurs

JI, DP, C H-M, GS, RS, CM et C M-K ont conçu et conçu l’étude, analysé les données et rédigé le manuscrit. SW, CF et SK ont effectué la plupart des analyses immunohistochimiques clés. GS, SK et RS ont participé à la conception originale de l’étude. TC, FB, FJ et C H-M ont fourni les données. WW, VC, AL, AH, DH, GS, SK et KM ont participé au traitement des tissus, au diagnostic pathologique et à l’analyse immunohistochimique. DD, AB, CG, AM, GS et RS ont fourni le matériel, les données de suivi clinique et l’assistance technique. Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit.