De la biologie moléculaire au diagnostic et à la prise en charge

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1 De la biologie moléculaire au diagnostic et à la prise en charge J. Lehmann-Che, Laboratoire d Oncologie Moléculaire L. Doucet, Oncologie Médicale Hôpital St Louis

2 Plan Introduction Exemple du cancer du poumon Généralités Epidémiologie Facteurs de risque L adénocarcinome bronchique muté EGFR L adénocarcinome bronchique avec translocation ALK Conclusions Conclusions

3 Objectifs pédagogiques Comprendre en quoi la connaissance des anomalies moléculaires de la tumeur aide à la prise en charge Comprendre, plus en détail, le cas des cancers bronchiques présentant différentes anomalies moléculaires Qui conditionnent le traitement initial Qui conditionnent l évolution sous traitement Au delà du cancer bronchique, comprendre l importance de la génétique somatique des tumeurs.

4 Introduction

5 Les grands principes de la transformation

6 Les grands principes de la transformation Une multitude de façons d y parvenir carte d identité

7 Pourquoi identifier les altérations moléculaires des cancers?

8 Connaître l identité de la tumeur c est: résistance toxicité Hétérogénéité tumorale Patients bénéficiant du traitement Proposer le traitement le plus adapté à la tumeur du patient Thérapeutique ciblée

9 Exemple du (ou des) cancer(s) du poumon Généralités

10 Epidémiologie du cancer du poumon En France : 2012: nouveaux cas 4 ème rang des cancers décès par an 1 ère cause de décès par cancer - 2d : colon ( décès) - 3 ème : sein ( décès) L âge moyen de survenue est de 66 ans chez l homme et 65 ans chez la femme

11 Quizz 381, cp Quels sont les facteurs de risque de cancer bronchique: A/Alcool B/Tabagisme actif C/Tabagisme passif D/Diabète E/ Génétique

12 Facteurs de risque des cancers du poumon Tabac % Actif dès 1 cig/j : 2 x Passif: 1,26 x Autres causes: - Expositions professionnelles: amiante, arsenic, silice, - Carcinogènes environnementaux: radon, diesel - Sexe, ethnie, hérédité - Alimentaires : Régime pauvre en légumes verts et fruits frais

13 Lien entre tabagisme et mortalité par KP Décès annuels dans le monde * millions millions > 500 millions Total XX e s 100 millions Total XXI e s 1000 millions Un cancer lié au tabac * Peto R, ASCO 2003

14 Décès pour 1000 Risque de décès par KP après arrêt du tabac 1.4 fumeurs ex-fumeurs non fumeurs années d'arrêt du tabagisme Doll R et Peto R, British Medical Journal

15 Facteurs de risque Exposition professionnelle Exemple de l amiante RELATIVE RISKS OF DEATH FROM LUNG CANCER AMONG INDIVIDUALS WITH AND WITHOUT EXPOSURE TO CIGARETTE SMOKING AND ASBESTOS. 60 «Prospective cohort of 17,800 asbestos-exposed workers compared with 73,763 asbestosunexposed workers» RR lung cancer Non smoker Smoker Asbestos non exposed Asbestos exposed ASBESTOS SMOKING No Yes No Yes Hammond et al. Ann NY Acad Sci 1979; 330:

16 Facteurs de risque Prédisposition familiale Etudes japonaises sur 13 ans Suivi de sujets ( hommes et femmes): * 791 cas de cancers du poumon (584 hommes femmes) Résultats : Il existe une augmentation du risque d hérédité familiale de cancer du poumon * Chez les femmes / aux hommes * Chez les non-fumeurs / aux fumeurs * Dans le C. épidermoïde / aux autres types histologiques Il n existe pas plus de KP dans les familles atteintes de tout type de cancers Nitadori, Chest 2006;130:968-75

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18 De l histologie à la biologie moléculaire L exposition à des risques différents conduit probablement à des cancers différents Identification de cancers du poumon différents sur le plan moléculaire De nombreuses anomalies moléculaires - Isolées ou associées - Plus ou moins associées au tabagisme Intérêt de la génétique des cancers du poumon

19 Quizz 706, vp Quelle est l influence du tabac sur les caractéristiques de la tumeur bronchique? A/ il conduit à une charge mutationnelle élevée B/ il conduit plutôt à des adénocarcinomes C/ il conduit à des tumeurs mutées EGFR D/ il conduit plutôt à des tumeurs de type épidermoïde

20 Quizz 559, gp Quelles sont les gènes qui sont altérés dans les cancers bronchiques? A/ HER2 B/ Kras C/ EGFR D/ BCR-ABL E/ ALK

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23 Un démembrement des CBNPC grâce à la biologie moléculaire Une anomalie spécifique (mutation, translocation ) Un pronostic spécifique Un traitement spécifique

24 Quizz 451 (yp) Avez vous suivi le cours poumon de la semaine 3 du MOOC stratégies diagnostiques des cancers? Oui Non

25 Quizz 718, fu Quel type de cancer du poumon vous a été présenté en semaine 3? A/ cancer bronchique de type épidermoïde? B/ cancer bronchique non à petites cellules (CNBPC) muté TP53? C/ cancer bronchique non à petites cellules (CNBPC) muté EGFR? D/ cancer bronchique non à petites cellules (CNBPC) muté KRAS? E/ cancer bronchique à petites cellules?

26 Exemple des cancers du poumon L adénocarcinome bronchique muté EGFR

27 Quizz 141, dx Quels sont les acteurs de la voie de l EGF? A/ MAPkinases B/ PI3K/Akt/mTOR C/ NFκB D/ Caspases E/ PML-RARα

28 La voie de l EGF: le driver? survie cellulaire prolifération cellulaire invasion

29 L addiction oncogénique A A La cellule cancéreuse devient dépendante, «addicte» d un ou quelques oncogènes pour maintenir sa survie et son phénotype tumoral Science 2002

30 Quizz 854, lx Comment peut-on bloquer la voie de l EGF? A/ bloquer l EGFR à l aide de petites molécules en surface de la cellule B/ dégrader l EGF C/ bloquer l EGFR à l aide d anticorps reconnaissant spécifiquement la partie extra-cellulaire du récepteur D/ bloquer l activité catalytique de l EGFR à l aide d anticorps E/ bloquer l activité catalytique de l EGFR à de petites molécules

31 La voie de l EGF: comment la bloquer? Utilisation des inhibiteurs de la voie de l EGF

32 Quizz 892, pr Quelle est l activité catalytique de l EGFR? A/ une activité sérine/thréonine kinase B/ une activité phosphatase C/ une activité tyrosine kinase D/ une activité acétylase E/ une activité hydrolase

33 La voie de l EGF: les TKI TKI: - structures chimiques apparentées à l ATP -rentrent en compétition avec l ATP dans la poche ATP du site tyrosine kinase Bloque la transduction du signal Structure III de la poche à ATP

34 Traitements systémiques en oncologie Les années 1970 à 2000 La chimiothérapie Les cibles : l ADN ou le fuseau mitotique Les années 2000 à 2016 Les «thérapies ciblées» Les cibles : les voies d activation Une révolution thérapeutique Un bénéfice en survie

35 Avant les TKI : la chimiothérapie Peu de progrès en 20 ans Une efficacité limitée Pas de bénéfice majeur avec les nouvelles drogues Schiller JH, N Eng J Med, 2002;346:92-8

36 Les TKI d EGFR dans le CBNPC en 2 ème ligne Gefitinib et erlotinib Dans les 1ers essais, une efficacité modeste mais très hétérogène Meilleure efficacité chez : Les femmes Les adénocarcinomes Les non-fumeurs Les patients asiatiques Shepperd F, et al. N Eng J Med 2005;553:123.

37 Les TKI dans une population sélectionnée Adénocarcinome, non-fumeur, femme ou asiatique Pop enrichie Survie sans progression Mok T, N Engl J Med 2009;361:947.

38 Le plus important : la cible ou la mutation? Fukuoka, et al. J Clin Oncol 2011;29: Survie sans progression

39 Les mutations activatrices de l EGFR Sharma SV, Nature Reviews Cancer 2007, 7:169 Blocage en conformation «on»

40 Toutes les mutations EGFR sont-elles équivalentes? Déletion exon 19 L858R Survie sans progression Fukuoka, et al. J Clin Oncol 2011;29:

41 Quizz 533, vb Qu est ce qui contribue à ce que la thérapeutique par TKI fonctionne? A/ la voie de l EGF est exacerbée B/ la cellule tumorale est «addicte» à cette voie C/ les mutations modifient le site de liaison du ligand du récepteur à l EGF D/ les mutations modifient le site catalytique tyrosine kinase du récepteur à l EGF E/ les TKI sont moins affins pour la poche à ATP des EGFR mutés

42 Pourquoi ça fonctionne? - Existence d une addiction oncogénique - les TKI se fixent mieux dans la poche des récepteurs mutés Mais est ce suffisant?

43 Un TKI d EGFR en 1 ère ligne de CBNPC mutés Survie sans progression Survie globale Mitsudomi M, et al. Lancet Oncol 2010;11:

44 Des essais surtout chez des patients asiatiques Survie sans progression Différences de pharmacocinétique, de pharmacogénomique, de mutations?. Zhou C, et al. Lancet Oncol 2011;12: Fukuoka, et al. J Clin Oncol 2011;29: Mitsudomi M, et al. Lancet Oncol 2010;11: Mok T, N Engl J Med 2009;361:947.

45 Un essai chez des caucasiens avec mutations Survie sans progression Taux de réponse selon la mutation Rosell R, et al. Lancet Oncol 2012;13:

46 Un exemple 13 juillet: introduction géfitinib 31 juillet

47 Quizz 960, gq Un patient atteint d un CBNPC, avec mutation de l EGFR est mis sous TKI. Après une réponse thérapeutique de plus d 1 an, l imagerie met en évidence une rechute osseuse. Comment peut-on expliquer ce phénomène? A/ le patient ne respecte pas ses prises orales de TKI B/ la cellule tumorale s adapte à la pression de sélection. C/ le récepteur à l EGFR a perdu sa mutation activatrice et n est plus sensible au TKI D/ le traitement a sélectionné des clones tumoraux insensibles aux TKI, portant une mutation supplémentaire de l EGFR E/ la dose de TKI est devenue insuffisante, il faut modifier les posologies

48 Quand ça ne marche plus.. Les modifications du génome tumoral sont dynamiques La cellule tumorale s adapte à la pression de sélection Apparition de résistances au traitement les mutations de résistance de l EGFR Sharma SV, Nature Reviews Cancer 2007, 7:169

49 Quand ça ne marche plus.. L exemple de la mutation T790M Blocage de l accès du TKI à la poche ATP = défaut de réponse au TKI

50 Quizz 741, uq quels autres mécanismes peuvent expliquer l apparition de résistances aux TKI? A/ La mutation de la cible est la seule explication possible B/Un autre acteur de la voie de l EGF est inactivé en aval C/ Un autre acteur de la voie de l EGF est activé en aval D/ Un autre acteur de la voie de l EGF est activé en amont E/ une autre voie de signalisation prend le relais pour «driver» la croissance tumorale

51 Quand ça ne marche plus.. Autres mécanismes de non réponse, en évaluation La voie de signalisation de l EGF est modifiée en aval les mutations activatrices de RAS, de BRAF

52 Quand ça ne marche plus.. Autres mécanismes de non réponse, en évaluation les mutations activatrices de PIK3CA PTEN les pertes de PTEN Et les voies de signalisation sont redondantes

53 Que faire des marqueurs prédictifs de non réponse?... Grossmann, 2011 Les altérations de résistance d 1 traitement peuvent devenir les cibles thérapeutiques de nouveaux médicaments..

54 Quizz: 423, vh Que peut-on faire chez un patient présentant une tumeur devenue résistante au TKI? A/ rien! B/ explorer, au niveau biologique, le mécanisme de la résistance sur un prélèvement de la tumeur primitive C/ explorer, au niveau biologique, le mécanisme de la résistance sur un prélèvement de la rechute/métastase D/ mettre au point des molécules ciblant spécifiquement les mécanismes de résistance E/ combiner les thérapeutiques bloquant différentes cibles

55 Existe-t-il un intérêt à connaître la voie de résistance? Osimertinib, Tagrisso Jänne, NEJM 2015

56 Existe-t-il un intérêt à connaître la voie de résistance? Jänne, NEJM 2015

57 Osimertinib chez les patients porteurs de mutation T790M

58 Exemple des cancers du poumon L adénocarcinome avec translocation de ALK

59 Translocations de ALK dans le CBNPC Gène de fusion EML4-ALK (Echinoderm microtubule-associated protein-like 4-anaplastic lymphoma kinase) Fusion de 2 gènes normaux du chr 2 Déjà identifié dans certains lymphomes Protéine chimérique avec activité TK. Nombreux variants identifiés

60 Translocations de ALK Translocation EML4-ALK Peu fréquente (3 à 7%) Exclusif des mutations EGFR Adénocarcinome Hommes Non fumeurs ou peu fumeurs

61 Crizotinib et translocation de ALK 82 patients ALK+ Pré-traités Une efficacité impressionnante 57 Kwak, et al. N Engl J Med 2010;363: Inhibiteur de l activité TK de ALK et cmet

62 Crizotinib et translocation de ALK Kwak, et al. N Engl J Med 2010;363:

63 Crizotinib et translocation de ALK en 2 ème ligne Phase III 7.7 vs 3.0 mois Shaw AT, et al. NEJM 2013;368:

64 SSP (%) Crizotinib et translocation de ALK en 1 ère ligne SSP Crizotinib (n=172) crizotinib CT CT (n=171) Médiane, mois 10,9 7,0 HR (IC95) 0,454 (0,35 0,60) p<0,0001 Des résistances apparaissent Temps (mois) Mok et al. J Clin Oncol 2014; 32 (suppl 5; abstr 8002)

65 Modes de résistance : Mutations de résistances Le cas d un patient Choi YL, et al. N Eng J Med 2010;363:

66 Modes de résistance : Mutations de résistances Sasaki T, et al. Cancer Res 2011;71: Mutation de résistance L1152R

67 Modes de résistance au crizotinib Mutations du domaine ALK Gain de nombre de copies du réarrangement ALK Mutations d EGFR Mutations de KRAS Doebele RC, et al. Clin Cancer Res 2012 (18):

68 En cas de résistance: Autres inhibiteurs de ALK Porteur de la mutation I1171T Katayama R, et al. Clin Cancer Res 2014 Des molécules différentes selon la mutation de résistance

69 En cas de résistance: Autres inhibiteurs de ALK : exemple du ceritinib Shaw AT, et al. N Engl J Med 2014

70 Exemple du (ou des) cancer(s) du poumon Conclusions

71 Un démembrement des CBNPC grâce à la biologie moléculaire Une anomalie spécifique (mutation, translocation ) Un pronostic spécifique Un traitement spécifique Des mécanismes de résistance aux traitements spécifiques

72 Un démembrement des CBNPC grâce à la biologie moléculaire Mais il ne suffit plus : d analyser les gènes 1 par 1, il faut une vision globale: développement du séquençage de nouvelle génération: NGS ciblé voire exome d étudier les anomalies qualitatives des gènes mais également quantitatives: amplifications/ délétion/ translocations d étudier le niveau ADN mais également ARN : détection des transcrits de fusion D analyser sur 1 prélèvement tissulaire au moment du diagnostic mais au cours de la prise en charge: biopsies itératives quand possible, analyse ADN tumoral circulant, Nécessité de discussions pluridisciplinaires : RCP moléculaires

73 Stratégie thérapeutique en 1 ère ligne de CBNPC Avant 2005 CBNPC En 2016 CBNPC Addiction oncogénique Non Oui Histologie Non épidermoïde Epidermoïde Chimiothérapie à base de platine En cas de résistance EGFR T790M : osimertinib ALK : ceritinib, alectinib Vers un traitement à la carte dans le cancer du poumon

74 De nouvelles avancées attendues Une cible = un traitement? Mutation la plus fréquente : KRAS Pas de traitement spécifique en 2016 Des associations de thérapies ciblées en cours d évaluation

75 Conclusions

76 Conclusions Dans de nombreuses pathologies néoplasiques Identification de «drivers» oncogéniques Surexpression HER2 et cancer du sein Translocation BCR-ABL et LMC Mutations de ckit et GIST Mutation de BRAF et mélanome Identification de facteurs moléculaires de résistance Mutation T790M d EGFR et TKI dans le CBNPC Mutations de KRAS et anticorps anti-egfr dans le cancer colorectal Certains cancers sont définis par la présence d anomalie moléculaire Exemple du sarcome d Ewing

77 Conclusions On ne peut plus faire le diagnostic de certains cancers sans faire de la biologie moléculaire à la recherche d anomalie à but : Diagnostic Pronostic Thérapeutique L avenir : définir une «carte d identité biomoléculaire» de la tumeur pour proposer le traitement adapté à chacun = vers un «traitement à la carte»? Une médecine de précision