Les modèles précliniques in vivo sont ils à la. hauteur de ce qu en attendent les cliniciens? ONCOTRANS Nancy. Mars P.

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1 Les modèles précliniques in vivo sont ils à la hauteur de ce qu en attendent les cliniciens? ONCOTRANS Nancy Mars 2009 P. Chastagner - Oncologie pédiatrique, CHU Nancy - EA 4001, faculté de Médecine, Nancy

2 Champs d explorations d sur des modèles précliniques in vivo Etudes de physiopathologie Etudes de PK/PD Etudes d efficacité

3 Etudes de physiopathologie Exemples : - technique de la "fenêtre" = plaque de verre permet d'étudier au microscope développement de l'angiogénèse - Mesure de pression interstitielle des fluides : anormalement élevée au sein de matrice interstitielle - Mesure de la PO2 intratumorale

4 Etudes de physiopathologie Oncogénèse Biologie des cancers Geneticaly Engineered Mouse Models Souris transgéniques Souris mutantes

5 Etudes de PK Zamboni W, JNCI 1998 relations exposition systémique au topotecan et réponse sur 6 neuroblastomes xénogreffés xénogreffes très sensibles au topotecan et réponses obtenues avec exposition systémique similaire à celle efficace chez l'enfant => possibilité de corréler expositions systémiques des médicaments à l'activité antitumorale sur modèles de xénogreffe

6 Etudes de l efficacité : historique NCI NCI programme de criblage de CT sur 3 modèles de Tm murines - ascites tumorales : Sarcoma 180 ; Carcinoma 755 ; leukemia L1210 net progrès LA et lymphomes, pas Tm modèle leucémique ne sélectionne que cellules à développement rapide ~ 30 % agents efficaces sur au moins 1 lignée humaine non détecté par modèle L1210 (paclitaxel) mélanome B16, Lewis lung carcinoma modèles de cancers d origine humaine (colon, poumon, sein)

7 Etudes de l efficacité : historique NCI2 1980s NCI programme de criblage hiérarchisé et 1ères études sur souris nude précriblage sur panel de Tm murines 2ème criblage (1 type de Tm sur une seule souris) large panel d agents mais : pas de corrélation entre efficacité préclinique et clinique ; pas d amélioration des taux de guérison avec agents criblés/empirique pb méthodo? plusieurs Tm d un même type histologique 1990s vaste programme d établissement de lignées humaines in vitro (60 types) - précriblage sur MCF-7 (sein), NCIH460 (Pm), SF-268 (GBM) Pb : pas de métastases validité du modèle? Rôle - caractéristiques tumorales - facteurs de l hôte : immunité, site d implantation => nécessité d étudier PK/PD car PK inadaptée chez l homme ou toxicité inattendue => cultures utilisées depuis des années et perte d hétérogénéité initiale

8 Etudes de l efficacité : historique NCI corrélation efficacité 39 XG/Tm pts en phase II : - valeur prédictive pour un même histiotype que pour NSCLC - valeur prédictive pour un autre histiotype : que sein et colon - valeur prédictive d une efficacité en phase II que si réponse préclinique dans > 1/3 des modèles

9 Conclusions NCI La poursuite des essais précliniques n est pas justifiée avec les modèles de tumeurs d origine murine L efficacité observée pour un cancer donné n est pas prédictive de celle chez l Homme pour le même cancer L efficacité observée sur un large spectre de cancers est prédictive d une certaine efficacité clinique

10 Etudes de l efficacité en dehors du NCI Fiebig HH, Eur J cancer 2004 Comparaison in vitro, in vivo, pts : 80 corrélations ; 55 différentes tumeurs (sein et SCLC, testicule, ovaire) 12 cytotoxiques ; 2-3 niveaux de dose ; 4-6 injections sur 6-8 semaines patients nude Rémission 21/80 19/80 => prédiction sensibilité 90% Résistance => prédiction résistance 97%

11 Etudes de l efficacité en dehors du NCI efficacité in vivo Wilms Sd +++ Dg initial +++ Rechute + W. Anaplasie + Tm rhabdoïde - D après Peterson JK, Eur J Cancer 2004

12 Etudes de l efficacité «méta analyse» 26 agents anticancéreux 4 types tumoraux : sein, ovaire, NSCLC, colon 100 études précliniques / 307 phases II entre Valeur prédictive : NSCLC et ovaire

13 Résultats discordants! Mauvais modèle ou mauvaise utilisation d un bon modèle?

14 Contraintes et problèmes méthodologiques 1. Cellules étudiées 2. Greffon 3. Hôte 4. Site de greffe 5. Quand débuter le traitement? 6. Volume tumoral initial 7. PK 8. Schéma thérapeutique/homme 9. Critères de réponse

15 Contraintes et problèmes méthodologiques 1. Cellules étudiées 2. Greffon 3. Hôte 4. Site de greffe 5. Quand débuter 6. Volume tumoral 7. PK 8. Schéma thérapeutique 9. Critères de réponse Xénogreffes patient/lignées établies (grande similitude d expression génomique) Modification des lignées/passages (modification d expression de p53 et MGMT) (étude lors de passages précoces 3-4) Contaminations Tumeurs murines Erreurs diagnostiques (néphrob anaplasique = Ewing ; médullo. = RMS) => évaluations histologiques, profils génomiques

16 Contraintes et problèmes méthodologiques 1. Cellules étudiées 2. Greffon 3. Hôte 4. Site de greffe 5. Quand débuter 6. Volume tumoral 7. PK 8. Schéma thérapeutique 9. Critères de réponse Fragments tumoraux vs injection cellules Fragments tumoraux - Choix des fragments

17 Contraintes et problèmes méthodologiques 1. Cellules étudiées 2. Greffon 3. Hôte 4. Site de greffe 5. Quand débuter 6. Volume tumoral 7. PK 8. Schéma thérapeutique 9. Critères de réponse Nude - peu immunodéprimées - traitement immunosuppresseur? SCID - Plus immunodéprimées - Défaut de réparation ADN

18 Contraintes et problèmes méthodologiques 4. Site de greffe

19 Contraintes et problèmes méthodologiques 1. Cellules étudiées 2. Greffon 3. Hôte 4. Site de greffe 5. Quand débuter? 6. Volume tumoral 7. PK 8. Schéma thérapeutique 9. Critères de réponse A volume identique mm3 - délai différent comportement bio? A délai identique - volumes différents - rôle vol/ttt?

20 Contraintes et problèmes méthodologiques 1. Cellules étudiées 2. Greffon 3. Hôte 4. Site de greffe 5. Quand débuter 6. Volume tumoral 7. PK 8. Schéma thérapeutique 9. Critères de réponse Petits volumes initiaux - tumeur? - régressions spontanées - erreurs mesures Gros volumes - croissance tumorale < x 2 Quel que soit le volume très éloigné des volumes chez l Homme

21 Contraintes et problèmes méthodologiques 1. Cellules étudiées 2. Greffon 3. Hôte 4. Site de greffe 5. Quand débuter 6. Volume tumoral 7. PK 8. Schéma thérapeutique 9. Critères de réponse Prédictivité Agent AUC s/h Échec DMP840 > 5 Carzelesin > 5 Sulophenur > 5 Succès Melphalan 1 Topotecan 1 Irinotecan 1 Irofulven In vivo 14/18 réponses TC, RMS, NB Dose min efficace > x 6 DMT D après Peterson PJ, Eur J cancer 2004

22 Contraintes et problèmes méthodologiques 1. Cellules étudiées 2. Greffon 3. Hôte 4. Site de greffe 5. Quand débuter 6. Volume tumoral 7. PK 8. Schéma thérapeutique 9. Critères de réponse Irinotecan 25 mg/kg JCO j x 1 sem 5 j x 2 sem n = 23 NB, ostéo., RMS RR 22% > 6% habituels en phase I

23 Problèmes méthodologiques : étalement des traitements (1) 1. Cellules étudiées 2. Greffon 3. Hôte 4. Site de greffe 5. Quand débuter 50 U87 6. Volume tumoral 7. PK 8. Schéma thérapeutique 9. Critères de réponse Tumor growth delay (days) x 1,1 x Overall treatment time (weeks) TPT RT TPT + RT

24 Problèmes méthodologiques : étalement des traitements (2) Bortézomib-RT Comparaison traitement non fractionné et fractionné TCG Traitement non fractionné RR Temps (jours) CTRL BTZ RT BTZ + RT Traitement fractionné RR Temps (jours) CTRL BTZ RT BTZ + RT U RR RR Temps (jours) Temps (jours) CTRL BTZ RT BTZ + RT CTRL BTZ RT BTZ + RT

25 Problèmes méthodologiques : étalement des traitements (3) Traitement non fractionné Traitement fractionné Croissance Pas d effet Pas d effet Induction de non non l apoptose Prolifération Pas de réduction Réduction significative Cycle cellulaire G2/M Pas d effet Activité du diminution augmentation protéasome

26 Evaluation de l efficacité in vivo 1. Cellules étudiées 2. Greffon 3. Hôte 4. Site de greffe 5. Quand débuter 6. Volume tumoral 7. PK 8. Schéma thérapeutique 9. Critères de réponse TCD50 Radiation doses RCT curabilité sensibilité

27 Contraintes et problèmes méthodologiques 1. Cellules étudiées 2. Greffon 3. Hôte 4. Site de greffe 5. Quand débuter 6. Volume tumoral 7. PK 8. Schéma thérapeutique 9. Critères de réponse EFS - tient compte de la toxicité - Pb décès par métas occultes Réponse volumique - méthodes de calcul du volume - Pb petits volumes initiaux

28 conditions identiques/h IRM Réponse au traitement : conditions identiques/h

29 Imagerie fonctionnelle

30 Problème de la comparaison avec l Homme Tumeur naïve chez la souris vs tumeur multitraitée chez le patient Comparaison taux de réponse binaire «oui-non» réponse si RR > 42% chez l animal réponse si RR > 20% chez l Homme Exceptionnellement même traitement tumeur souris et patient U Overall treatment time (weeks) RR = 3,9 TPT RT TPT + RT Choix de la tumeur

31 Limites du modèle in vivo Système vasculaire et stroma d'origine murine, système immunitaire déficient Volume tumoral beaucoup plus petit que celui de la tumeur chez le patient Instabilité, contamination des lignées Absence de standardisation des expérimentations

32 Les modèles précliniques sont ils à la hauteur de ce qu en attendent les cliniciens? Non, dans la majorité des cas (études les plus anciennes).... Mais - mauvaise utilisation des modèles - problème de comparaison modèle/h patients préalablement multitraités

33 CONCLUSIONS Comment les modèles précliniques pourraient ils être à la hauteur de ce qu en attendent les cliniciens? Modèle conforme aux polymorphismes des cancers et des patients Jamais d études randomisées de valeur prédictive : efficacité d une CT chez l animal vs survie sans CT chez le patient vs survie avec la CT testée chez l animal Utiliser des xénogreffes provenant de patients / lignées établies Standardiser les procédures de traitement, de réponse Utiliser schémas thérapeutiques les plus proches possible / Homme Nombre élevé de tumeurs d un même histiotype et de tm d une même lignée Utiliser des GEMM pour les thérapies moléculaires ciblées

34 CONCLUSIONS Pourquoi mauvaise utilisation? Recherche très chronophage (et coûteuse) - faible production scientifique - faible impact factor Contre la survie des laboratoires!