Dr P de Cremoux, Dr L Teixeira, Hôpital Saint Louis, Université Paris Diderot

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1 Introduction aux récepteurs de facteurs de croissance et pertinence clinique Dr P de Cremoux, Dr L Teixeira, Hôpital Saint Louis, Université Paris Diderot

2 Récepteurs de facteurs de croissance Liaison au ligand Domaine transmembranaire Récepteurs transmembranaires Domaine extra membranaire Ligands (facteurs de croissance) Domaine transmembranaire ancrage Domaine intracellulaire activité TK Tyrosine Kinase Rôle physiologique

3 Récepteurs transmembranaires

4 !

5 La dimérisation du récepteur La dimérisation est indispensable à l activité du récepteur et à l activation des voies sous jacentes.

6 L activation du récepteur RTK RFC, ligand Dimérisation du récepteur (homo ou Activation de la kinase hétérodimérisation) P P P Autophosphorylation du récepteur et activation des kinases d aval

7 Signalisation intracellulaire Récepteur ou protéine intracellulaire non phosphorylés (inactifs) KINASE (phosphorylation ) PHOSPHATASE (dephosphorylation) Récepteur ou protéine intracellulaire phosphorylés (actifs)

8 Sites de phosphorylation

9 L autophosphorylation du récepteur E738 K K721 E K721 E L837 L834 L834 L837 Y Y Y Y Y L834 L837 Y Y Y Y Y K721 E738 + L834 L837 A B C Y Y Y Y Y - Y Y Y Y Y

10 Activation des récepteurs de facteurs de croissance Transduction du signal facteur de croissance 1 2 récepteur 3 Couplage récepteur-transducteur PHYSIOLOGIQUEMENT REGULE Transduction du signal 4 facteur de transcription 5 (Activités protéine kinase) Contrôle de la traduction

11 Les récepteurs et leurs ligands ~ 60 récepteurs répartis en une vingtaine de familles VEGF EGF IGF PDGF KITLG FLT3LG FGF ANGPT HGF GDNF EFN NGF collagène GAS6 WNT PTN/MDK ERBB IGFR PDGFR KIT FLT3 VEGFR FGFR TIE MET RET EPH NTRK DDR TAM ROR LTK/ALK

12 Récepteurs à activité tyrosine kinase «familles» extracellulaire membrane cellulaire Kinase domaine intracellulaire HER1 (EGFR) HER2 HER3 HER4 FGF-R 1 FGF-R 2 FGF-R 3 FGF-R 4 Insuline récepteur IGF 1 R HGFR (c met) Récepteur

13 Récepteurs à activité tyrosine kinase Ligand PDGF A/B, v sis, CSF1 EGF, TGFa, amphireguline, HB-EGF, NDF, b cell, hereguline FGF 1, FGF 2, FGF 3, (int2), FGF 4 (hst) FGF 5, FGF 6, KGF Insuline IGF 1 Hgf extracellulaire membrane cellulaire Kinase domaine intracellulaire HER1 (EGFR) HER2 HER3 HER4 FGF-R 1 FGF-R 2 FGF-R 3 FGF-R 4 Insuline récepteur IGF 1 R HGFR (c met) Récepteur

14 La famille erbb (HER) 11 ligands et 4 récepteurs EGF TGFa AREG EPG BTC EREG HBEGF NRG1 NRG2 NRG3 NRG4 S N NH 2 HOOC Y R P G M H I E L E C P S S C Y V D G G G Y N L C C S N L C D C S Y T Q R R W W R L D V R I D G G Y S GRB2 PLCG SRC SHC SHP1 ABL2 STAT5 GRB2 SHC SH3BGRL PTPN11 PIK3R GRB7 SHC ABL2 GRB2 SHC PLCG ABL1 RASA1 SYK STAT1

15 Le récepteur de l EGF I II Liaison au ligand III IV Domaine transmembranaire EGFR Tyrosine Kinase

16 EGFR Zandi et al, 2007

17 L activation des récepteurs ErbB III 130 II I I II + 2 III I III II II I III IV IV IV IV EGF EGFR En l absence de ligand EGFR liaison du ligand EGFR dimérisé

18 La dimérisation du récepteur Homodimère EGFR/EGFR

19 La dimérisation du récepteur Hétérodimère EGFR/HER2

20 Cas particulier de HER2 : pas de ligand?

21 L activation des récepteurs ErbB I II I II II I III III III IV IV IV HER2 En l absence de ligand HER2 dimérisé

22 Homo- et hétéro-dimérisation EGF, TGFa, AR BTC, Epi, HBEGF NRG1, NRG2 NRG3, NRG ± ±

23 L activation du récepteur RTK RFC, ligand Dimérisation du récepteur (homo ou Activation de la kinase hétérodimérisation) P P P Autophosphorylation du récepteur et activation des kinases d aval

24 En résumé, les récepteurs tyrosine kinase : HER

25 Activation des voies d aval (phophorylation / kinases)

26 MOOC / Introduction

27 IRS1 SH2 1/ La voie de la PI3 kinase GF GF R R TK TK P HO P OH Y Y P HO P PIP2 OH P OH P PIP3 P PH p110 a, b, SH2 p85 PI3 kinase P P P SH2 p85 p110 a, b, PI3 kinase PTEN Akt J Robert, 2011 mtor

28 Protéine d échafaudage 2/ La voie des MAP kinases EGF EGF récepteur récepteur Membrane Cytoplasme Tyrosine kinase Y P Tyrosine kinase Y P SH2 RAS-GDP GRB2 RAS-GTP RASGAP GTP GDP RAF SH3 SOS1 P P P KINASE Sérine-thréonine kinase MEK Kinase duale Noyau cellulaire P P Transcription ERK ELK1 P J Robert, 2011 MK

29 Parallélisme des voies de signalisation Facteur de croissance Facteur de croissance Domaine récepteur Domaine récepteur Domaine tyrosine kinase tyr P Domaine tyrosine kinase tyr P SH2 Grb2 Sos1 RAS GDP RAS GTP GAP RAF MEK ERK 1 PIP 2 p85 PI3K PTEN PIP 3 PDK AKT mtor 2 J Robert, 2011

30 MOOC / Introduction Pathologie tumorale Altération des RTK Prolifération, survie, métabolisme

31 Altérations oncogéniques somatiques Niveaux des altérations Facteurs de croissance oncogènes SIS, INT-2, HST Récepteurs des facteurs de croissance oncogènes EGFR, HER2, KIT, FMS, TRK, etc. Voies de signalisation KRAS, NRAS, BRAF Type des altérations Altérations qualitatives Mutations : cas de certains GF et GF-R : EGFR, KRAS, ckit, PDGFR, PI3KCA Altérations quantitatives Surexpression du gène par amplification: cas de ERBB2 (HER2), MET

32 Altérations oncogéniques somatiques

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34 Activation des récepteurs de facteurs de croissance Altérations oncogénique Activation constitutionnelle de la protéine altérée Conséquence fonctionnelle

35 Activation des récepteurs de facteurs de croissance 2 Exemples Amplification de HER2 surexpression protéine (sein, estomac, pancréas.) Traitement par ATC ou ITK anti HER2 Mutations activatrices de EGFR (cancers bronchiques) efficacité des ITK anti EGFR Mutations activatrices de BRAF (mélanomes) efficacité des ITK anti BRAF Mutations activatrices de KRAS / NRAS (cancers colon) contre-indication des ATC anti EGFR

36 Activation des récepteurs de facteurs de croissance 3 Conséquences spécifiques Tissu Gène / protéine

37 Evolutions technologiques très rapides Profils moléculaires -NGS -ctdna -Microenvironnement Questions : quelle stratégie, nombreuses données; comment les interpréter

38 De l échantillon tumoral à l ADN Importance majeure du «pré analytique»

39 De l échantillon tumoral à l ADN tumoral circulant «Biopsie Liquide» facteurs pronostiques et prédictifs détectables dans le sang? Haber et al Cancer Discov 2014

40 Pathologie tumorale Altération des RTK Intérêt et applications cliniques Exemples (sera revu au long de certains chapitres du cours)

41 HER2

42 Amplification et surexpression du récepteur HER2 dans le cancer du sein Méthodes d analyse Amplification de l oncogène HER2 ADN FISH, CISH, qpcr ARN RT-qPCR Surexpression des proteines HER2 en IHC Protéines IHC STIC en cours (INCa) Impact sur la survie Slamon et al, 1987

43 Blocage des récepteurs - Les «ibs», petites molécules inhibitrices Inhibition compétitive de la poche ATP du domaine Tyrosine Kinase - Les «ab» anticorps bloquant le domaine extracellulaire (ex EGFR) Ciardello et al, 2008

44 Double blocage mab+ib: Trastuzumab+ Lapatinib Gradishar WJ. NEJM 2012

45 Double Blocage mab+mab: mécanisme d action du Pertuzumab Metzger-Filho O et al. Clin Cancer Res 2013;19: by American Association for Cancer Research

46 Chimiothérapie + anticorps Mécanisme d action du T-DM by American Association for Cancer Research Krop I, and Winer E P Clin Cancer Res 2014;20:15-20

47 Autres modalités thérapeutiques

48 Angiogénèse tumorale

49 Les tumeurs sont constituées de plusieurs types cellulaires : cellules épithéliales, cellules stromales etc.. Mais aussi cellules endothéliales Importance de la néo vascularisation tumorale

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51 La vascularisation tumorale existante est anormale Adapté d après McDonald Reproduit avec la permission de Nature Medicine. McDonald DM. et al. Nat Med. 2003;9:

52 Le VEGF induit le bourgeonnement de nouveaux vaisseaux Adapté d après Baluk Reproduit avec la permission de Current Opinion in Genetics & Development. Baluk P. et al. Curr Opin Genet Dev. 2005;15:

53 Thérapeutiques cliblées anti- VEGF/VEGFR: antiangiogéniques

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56 Evaluation de la réponse au traitement

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59 Double blocage antiangiogènes Efficacité +++/ toxicité ++++

60 Résistances aux traitements Les identifier Les contourner

61 Résistances aux ITK EGFR 1 Stratégies pour contourner les résistances

62 Résistances aux ITK EGFR 1 Stratégies pour contourner les résistances WZ4002, inhibiteurs spécifique des EGFR T790M Zhou et al Nature 2009

63 En résumé Anomalie initiale : Activation constitutionnelle de la kinase d un récepteur de facteur de croissance Indépendante du ligand Conséquences Activation des voies de signalisation en aval Addiction oncogénique Voir cours suivants

64 Comment bloquer ces voies de signalisation activées constitutionnellement? Bloquer la liaison du ligand au domaine extramembranaire du récepteur (anticorps Mab) Inhiber l activité kinase du récepteur (inhibiteurs de tyrosine kinase-nib) Voir cours suivants