Thérapies ciblées du cancer

Transcription

1 le point sur Thérapies ciblées du cancer pulmonaire : tests moléculaires à partir d échantillons cytologiques Rev Med Suisse 2011 ; 7 : M. Pusztaszeri J.-C. Pache N. Mach P. M. Soccal T. McKee Targeted therapy in lung cancer : molecular testing using cytological specimens Important advances in lung cancer treatment have been made over the last decade. Several drugs designed to target molecular path ways involved in cancer cell growth and survival have been shown to be effective in a selected fraction (l 20%) of non small cell lung cancer patients. Somatic mutations in several genes (i.e. : EGFR and KRAS) can predict patient s response to targeted therapies. Those mutations are commonly detected on histopathological samples (core needle biopsy/ surgical resection). However, when tissue biop sies are not available, molecular testing has to be performed on cytological specimens. Issues raised by molecular testing on cytological specimen are discussed in this arti cle. D importants progrès thérapeutiques ont été réalisés au cours de la dernière décennie pour le cancer pulmonaire. Des thérapies ciblant les voies de signalisation impliquées dans la croissance et la survie des cellules tumorales ont démontré leur efficacité pour une fraction des patients (l 20%). L efficacité de ces thérapies ciblées est influencée notamment par la présence de mutations de différents gènes impliqués dans les voies de signalisation (par exemple : EGFR, KRAS). La recherche de ces mutations avant traitement se fait idéalement sur du matériel histologique (biopsie/pièce opératoire). Néanmoins, en raison des nouvelles approches diagnostiques dont l échographie endobronchique (EBUS), il y a une demande croissante pour la réalisation des tests moléculaires sur du matériel cytologique. Cette application cytologique est discutée dans cet article. introduction Le cancer du poumon est l affection tumorale qui fait le plus de victimes dans le monde tant chez l homme que chez la femme. Le carcinome non à petites cellules (CNPC), catégorie constituée majoritairement par l adénocarcinome, représente environ 80% des cancers pulmonaires. 1,2 Lors du diagnostic, environ 70% des patients présentent une maladie localement avancée et/ou métastatique et ne sont pas opérables. Parmi les patients opérables, la majorité développera une récidive. Au cours de la dernière décennie, d importants progrès thérapeutiques ont été réalisés avec le développement et l application de nouvelles thérapies ciblant des voies de signalisation impliquées dans la croissance et la survie des cellules cancéreuses (thérapies ciblées) et adaptées en fonction des caractéristiques morphologiques et moléculaires de la tumeur (thérapies personnalisées). Un nombre croissant d agents ciblant ces voies de signalisation est actuellement disponible sur le marché ou en cours de développement. Il s agit généralement de petites molécules (par exemple : inhibiteurs de tyrosine kinase (TKI) : géfitinib, erlotinib et afatinib pour l EGFR ; crizotinib pour ALK-EML4) agissant à l intérieur de la cellule, ou d anticorps monoclonaux (par exemple : cétuximab pour l EGFR et bévacizumab pour le VEGF), agissant à l extérieur de la cellule. L efficacité de ces thérapies ciblées dépend directement de l état d activation/ inactivation de ces voies de signalisation (et de leurs diverses molécules) dans les cellules tumorales ainsi que de l affinité du médicament avec sa cible, influencés par la présence de certaines mutations, en particulier de l EGFR et du KRAS pour l adénocarcinome. D autres mécanismes d activation (nombre augmenté de copies du gène et/ou surexpression de la protéine, comme l HER 2/neu pour le cancer du sein) existent et peuvent également être recherchés en vue d une thérapie ciblée. 1 Dans cette revue, nous allons considérer uniquement les mutations, altérations dont l impact clinique est le mieux défini Revue Médicale Suisse 27 juillet 2011 Revue Médicale Suisse 27 juillet

2 mutations courantes dans le carcinome non à petites cellules Les mutations les plus fréquemment retrouvées dans l adénocarcinome pulmonaire sont mentionnées dans la figure Ces mutations sont généralement activatrices et mutuellement exclusives. 2 Le gène EGFR, situé sur le bras court du chromosome 7 (7p11.2), comporte 28 exons et code pour une protéine transmembranaire comportant un site extra membranaire (récepteur) et un domaine cytoplasmique avec une activité tyrosine kinase. 1,5 L EGFR fait partie de la famille de récepteurs tyrosine kinase HER/erbB comprenant quatre protéines (EGFR/HER 1, HER 2/neu, HER 3, HER 4) avec une structure moléculaire similaire. La liaison du ligand avec l EGFR entraîne une activation du système tyrosine kinase et une transduction du signal en aval contrôlant la prolifération, l apoptose, l angiogenèse, l invasion tumorale et la métastatisation (figure 2). 1,6 Les mutations de l EGFR sont présentes dans environ 10% des CNPC. 4,6 Elles sont plus fréquentes dans les adénocarcinomes (15 20%), 4 en particulier chez les patients de sexe féminin, non fumeurs et d origine asiatique (environ 40 50%). 3 6 Elles sont associées à un meilleur pronostic (survie globale de 37 mois). 3,7 Il s agit majoritairement de mutations des exons avec dans 90% des cas des délétions de l exon 19 (associées à % de réponses aux TKI) ou des mutations ponctuelles dans l exon 21 (associées à 20 70% de réponses aux TKI). 2,5 Les cellules cancéreuses avec ces mutations de l EGFR ont une sensibilité augmentée aux TKI, d une part, parce que leur survie dépend de cette voie de signalisation et, d autre part, parce que les TKI ont vraisemblablement une plus grande affinité avec l EGFR muté. L évaluation de l efficacité potentielle des traitements anti EGFR chez des patients avec un CNPC est malheureusement compliquée du fait qu il existe de nombreuses mutations différentes de l EGFR. Certaines mutations de l EGFR comme T790M (primaire ou secondaire), en diminuant l affinité du médicament avec l EGFR, prédisent à l inverse une résistance à la thérapie. Par ailleurs, une résistance acquise s observe chez les patients après traitement par des anti EGFR de type TKI, due au développement de nouvelles mutations (par exemple : T790M). 1,2,8 Des Pas de mutation décelable 40% KRAS 25-30% EGFR 15-20% ELM4-ALK 3-7% BRAF 3% Autres 10% (CTNNB1 (bêtacaténine), PIK3CA, MEK, HER-2, PTEN) Figure 1. Profil mutationnel des adénocarcinomes pulmonaires 0 Revue Médicale Suisse 27 juillet 2011 anti EGFR de deuxième génération sont en cours d évaluation clinique pour ces patients. 9 KRAS est une GTPase qui se trouve en aval de la voie de signalisation d EGFR (figure 2). Bien qu il s agisse de la mutation la plus fréquente (25 30%), 4 il n existe pour l instant pas de thérapie ciblée pour KRAS. Typique chez les patients fumeurs, elle est associée à une résistance aux anti EGFR et à un mauvais pronostic (survie globale de quinze mois). 3,7 Figure 2. Voie de signalisation de l EGFR (source : Les mutations du gène BRAF (par exemple : V600E), codant pour une kinase située immédiatement en aval de KRAS dans la voie de signalisation, se retrouvent dans environ 3% des adénocarcinomes avec EGFR et KRAS non mutés. 4 Elles sont aussi associées à une résistance aux anti EGFR. Des inhibiteurs sélectifs de BRAF (par exemple : PLX4032) sont en cours d évaluation. 4,10 Le gène de fusion ALK-EML4 (Anaplastic lymphoma receptor tyrosine kinase-echinoderm microtubule-associated protein-like 4) sur le chromosome 2p est présent dans environ 3 7% des adénocarcinomes. Ces cancers ne répondant pas non plus aux TKI. 7,11 La recherche de cette altération moléculaire rare sera peut être généralisée sous réserve de la confirmation des résultats encourageants sur l efficacité d un inhibiteur sélectif des récepteurs tyrosine kinase ALK et MET/ HGF et leurs variantes oncogéniques (crizotinib). Certaines mutations peuvent être associées à une morphologie et/ou à des sous types histologiques particuliers d adénocarcinomes (tableau 1). 9 De ce fait, les mutations les plus probables et à rechercher en priorité pourraient être prédites sur la base de la morphologie de l adénocarcinome. diagnostic et typisation tumorale sur les spécimens cytologiques A l ère des thérapies ciblées, un diagnostic générique de CNPC est devenu insuffisant pour la prise en charge thérapeutique et le cytopathologiste doit pouvoir, si possible, trancher entre l adénocarcinome et le carcinome épidermoïde. En effet, ce dernier n est pas éligible pour une Revue Médicale Suisse 27 juillet

3 Tableau 1. Association possible entre le type d altération génétique et le sous-type d adénocarcinome pulmonaire Type de mutation/ altération EGFR KRAS BRAF ELM4-ALK CTNNB1 (Bêtacaténine) Sous-type histologique d adénocarcinome Adénocarcinome bien différencié, avec composante bronchioloalvéolaire non mucineuse, papillaire et/ou micropapillaire Adénocarcinome (bronchioloalvéolaire ou non) de type mucineux Adénocarcinome papillaire Adénocarcinome de type solide et/ou avec composante à cellules isolées Adénocarcinome à cellules claires ou de type fœtal thérapie ciblée anti EGFR et anti VEGF (bévacizumab) comme l adénocarcinome ; il existe sous bévacizumab, un risque d hémorragie pulmonaire fatale chez les patients avec un carcinome épidermoïde (souvent central et massif). 2,9,12,13 L immunocytochimie à l aide de plusieurs anticorps (par exemple : TTF 1, p63, cytokératines 7 et 5/6), utilisée de manière complémentaire sur des frottis cytologiques déjà colorés et/ou sur des cell-blocks, permet dans la majorité des cas de faire pencher la balance d un côté ou de l autre lorsque la morphologie du CNPC est ambiguë. Les adénocarcinomes pulmonaires sont typiquement positifs pour TTF 1 et les cytokératines 7 et sont négatifs pour p63 et les cytokératines 5/6. Les carcinomes épidermoïdes ont typiquement le profil inverse. 13 Néanmoins, cette sous typisation à partir d un nombre limité de cellules tumorales soulève le problème de la représentativité et de l hétérogénéité tumorale sur le plan morphologique mais également moléculaire (par exemple : mutations). Les carcinomes adénosquameux (au moins 10% de l une des deux composantes en histologie) existent mais sont rares. Une fois le diagnostic d adénocarcinome (ou de CNPC compatible avec un adénocarcinome) posé, la réalisation de tests moléculaires (EGFR, KRAS, autres) peut être entreprise. utilisation des échantillons cytologiques pour les tests moléculaires Les échantillons histologiques obtenus par biopsies trans pariétales/transbronchiques ou par résection chirurgicale sont le plus souvent utilisés et sont adéquats pour tester les mutations spécifiques en vue d une thérapie ciblée. 12 Toutefois, chez un nombre croissant de patients susceptibles de bénéficier d une thérapie ciblée, seul du matériel cytologique est disponible pour le diagnostic de la tumeur et pour les tests moléculaires. Selon le cas, il peut s agir de matériel provenant de l épanchement pleural/péricardique, de l aspiration ou du brossage bronchique, du lavage bronchoalvéolaire (LBA), de la ponction à l aiguille 1488 Revue Médicale Suisse 27 juillet 2011 fine (21 22G) de la masse pulmonaire ou de la cytoponction transbronchique d adénopathies (Transbronchial needle aspiration TBNA ) guidée ou pas par ultrasons (Endobronchial-ultrasound EBUS). Cette dernière technique, apparue dès 2007 dans les algorithmes européens de stratégies diagnostiques, 14 remplace progressivement la médiastinoscopie pour le diagnostic et le staging initial des cancers pulmonaires. 5,15 Plusieurs études récentes ont montré que la faisabilité et la sensibilité de ces analyses (EGFR, KRAS, BRAF et PIK3CA) sont aussi bonnes sur du matériel cytologique qu histologique. 1,5,6,15,16 Tous les types de préparation cytologique sont potentiellement utilisables (frottis, cytospin, cell-blocks), en particulier les cell-blocks. La proportion de cas ou le matériel cytologique est insuffisant pour les analyses moléculaires est globalement inférieure à 25% mais varie beaucoup en fonction du type de prélèvement (nettement moindre pour les épanchements et le TBNA EBUS que pour les aspirations bronchiques et les LBA). 5,6,15 L évaluation immédiate du matériel par le cytopathologiste lors des prélèvements (Rapid on-site evaluation ROSE), applicable en particulier pour le TBNA EBUS, permet de s assurer que le matériel soit qualitativement et quantitativement suffisant tant pour le diagnostic que pour les analyses complémentaires nécessaires (immunocytochimie et tests moléculaires). Elle permet ainsi d éviter les complications et les coûts liés à un nombre élevé de prélèvements, voire la répétition d une procédure diagnostique. Une étude a montré que le matériel provenant de lames cytologiques colorées de manière standard (Papanicolaou) se prêtait même mieux à l analyse des mutations d EGFR par PCR (Polymerase chain reaction) que le matériel provenant de biopsies. Ceci pourrait être expliqué par une meilleure conservation de l ADN dans le méthanol (cytologie) que dans le formol (histologie). 1 Néanmoins, la faisabilité de ces analyses sur du matériel cytologique doit être évaluée de cas en cas, car elle dépend de l abondance et surtout de la proportion de cellules tumorales. En effet, contrairement à l histologie où la zone tumorale peut être adéquatement sélectionnée, en cytologie, les cellules tumorales sont mélangées aux différentes cellules bénignes (population hétérogène de cellules), ce qui a pour effet de «diluer» l échantillon et donc de diminuer la sensibilité des analyses. Les méthodes les plus fréquemment utilisées pour déterminer les mutations d EGFR ou de KRAS sont la RT PCR et le séquençage. 2 Le séquençage direct permet de détecter toutes les mutations possibles dans les exons mais la technique est moins sensible que la RT PCR et elle est limitée par la présence des cellules non néoplasiques. 1,6 La RT PCR utilise des oligonucléotides (primers) qui se lient spécifiquement aux régions bordant les mutations les plus fréquentes lorsqu elles sont présentes. Cette méthode est très sensible mais elle ne permet de détecter que les mutations connues, qui sont aussi les plus fréquentes. Elle ne permet pas de détecter des mutations rares ou qui n ont pas encore été documentées. Idéalement, il faut au moins une centaine de cellules tumo rales avec une proportion de cellules tumorales/non tumorales supérieure à 25% pour pouvoir procéder à une Revue Médicale Suisse 27 juillet

4 recherche de mutation de l EGFR ou de KRAS. Certaines études ont réussi à mettre en évidence des mutations dans des échantillons avec seulement 30 cellules tumorales ou avec une proportion de cellules tumorales de 1% en utilisant des techniques encore plus sensibles (High resolution melting analysis HRMA) ou PNA LNA (Peptide nucleic acid-locked nucleic acid PCR). 1,17 Globalement, la qualité de l ADN semble être plus importante que sa quantité (nombre de cellules tumorales). 1 Une dissection manuelle peut augmenter la sensibilité de l analyse en augmentant la proportion de cellules tumorales. Alternativement, une microdissection au laser peut être utilisée dans les cas où une dissection manuelle ne permet pas d obtenir une proportion de cellules tumorales suffisante (25%). Cependant, en raison des coûts élevés des analyses et du délai supplémentaire dans la disponibilité des résultats, cette méthode reste encore peu accessible et donc limitée en pratique clinique. Dans un certain nombre de cas, le matériel reste quantitativement et/ou qualitativement insuffisant et un nouveau prélèvement histologique ou cytologique doit être réalisé pour pouvoir effectuer ces analyses. conclusion La détermination du type de CNPC ainsi que les analyses moléculaires sont maintenant indispensables pour pouvoir offrir les meilleurs traitements aux patients. L amélioration des techniques non (ou minimalement) invasives permet d obtenir des prélèvements de matériel tumoral, le plus souvent sous la forme de prélèvement cytologique. Il est donc impératif de disposer des techniques permettant d exploiter le matériel prélevé pour orienter le diagnostic et le choix thérapeutique. Les tests moléculaires des CNPC du poumon (en particulier d EGFR et de KRAS) peuvent être effectués aussi bien à partir d échantillons cyto logiques qu histologiques. Néanmoins, les spécimens cytologiques doivent contenir un nombre et une proportion suffisants de cellules tumorales pour permettre ces analyses. La ROSE, si elle est disponible, permet d optimiser les chances d obtenir un matériel quantitativement et qualitativement suffisant à la fois pour le diagnostic et pour les tests moléculaires. Différentes techniques (dissection manuelle et microdissection au laser) permettent d augmenter la proportion de cellules tumorales. Bien que les mutations de l EGFR fassent actuellement partie des tests moléculaires courants pour le CNPC, d autres cibles thérapeutiques potentielles sont en cours d investigation (par exemple : BRAF, HER 2, c KIT,). Il est donc très probable que le nombre et la diversité de ces analyses moléculaires augmentent dans le futur, globalement mais aussi pour chaque cas individuel. A terme, l utilisation optimale des échantillons cytologiques devrait permettre d élargir le nombre de patients pouvant bénéficier d une thérapie ciblée basée sur la/les anomalie(s) moléculaire(s) détectée(s). L amélioration des techniques de laboratoire ainsi que l identification de nouveaux facteurs pronostics/ prédictifs de réponse aux traitements seront les prochains défis pour augmenter encore l efficacité de la prise en charge des patients souffrant de cancers pulmonaires. Implications pratiques Les thérapies ciblées font maintenant partie des options thérapeutiques pour les patients avec un cancer pulmonaire, en particulier de type adénocarcinome Les mutations de certains gènes, en particulier EGFR, sont des facteurs prédictifs de réponse aux thérapies ciblées La recherche de ces mutations peut se faire aussi bien sur du matériel cytologique que sur du matériel histologique Néanmoins, les spécimens cytologiques doivent contenir un nombre et une proportion suffisants de cellules tumorales pour permettre ces analyses Adresse Drs Marc Pusztaszeri, Jean-Claude Pache et Thomas McKee Service de pathologie clinique Département de médecine génétique et de laboratoire Dr Nicolas Mach Service d oncologie Dr Paola M. Soccal Service de pneumologie Département des spécialités de médecine Dr Paola M. Soccal Service de chirurgie thoracique Département de chirurgie HUG, 1211 Genève 14 Marc.Pusztaszeri@hcuge.ch Jean-Claude.Pache@hcuge.ch Thomas.A.Mckee@hcuge.ch Nicolas.Mach@hcuge.ch Paola.Soccal@hcuge.ch Bibliographie 1 ** Da Cunha Santos G, Saieg MA, Geddie W, Leighl N. EGFR gene status in cytological samples of nonsmall cell lung carcinoma : Controversies and opportunities. Cancer Cytopathol 2011;119: Ladanyi M, Pao W. Lung adenocarcinoma : Guiding EGFR-targeted therapy and beyond. Mod Pathol 2008; 21(Suppl. 2):S Ding L, Getz G, Wheeler DA, et al. Somatic mutations affect key pathways in lung adenocarcinoma. Nature 2008;455: Paik PK, Arcila ME, Fara M, et al. Clinical characteristics of patients with lung adenocarcinomas harboring BRAF mutations. J Clin Oncol 2011 ; epub ahead of print. 5 Billah S, Stewart J, Staerkel G, et al. EGFR and KRAS mutations in lung carcinoma : Molecular testing by using cytology specimens. Cancer Cytopathol 2011;119: * Smouse JH, Cibas ES, Jänne PA, et al. EGFR mutations are detected comparably in cytologic and surgical pathology specimens of nonsmall cell lung cancer. Cancer 2009;117: * Ganti AK, Huang CH, Klein MA, Keefe S, Kelley MJ. Lung cancer management in Oncology 2011; 25: Giaccone G, Wang Y. Strategies for overcoming resistance to EGFR family tyrosine kinase inhibitors. Cancer Treat Rev 2011 ; epub ahead of print. 9 Pratilas CA, Solit DB. Targeting the mitogen-activated protein kinase pathway : Physiological feedback and drug response. Clin Cancer Res 2010;16: * Shaw AT, Yeap BY, Mino-Kenudson M, et al. Clinical features and outcome of patients with non-smallcell lung cancer who harbor EML4-ALK. J Clin Oncol 0 Revue Médicale Suisse 27 juillet 2011 Revue Médicale Suisse 27 juillet

5 2009;27: ** Cagle PT, Allen TC, Dacic S, et al. Revolution in lung cancer : New challenges for the surgical pathologist. Arch Pathol Lab Med 2011;135: ** Travis WD, Rekhtman N. Pathological diagnosis and classification of lung cancer in small biopsies and cytology : Strategic management of tissue for molecular testing. Semin Respir Crit Care Med 2011;32: Khayyata S, Yun S, Pasha T, et al. Value of P63 and CK5/6 in distinguishing squamous cell carcinoma from adenocarcinoma in lung fine-needle aspiration specimens. Diagn Cytopathol 2009;37: * De Leyn P, Lardinois D, Van Schil PE, et al. ESTS guidelines for preoperative lymph node staging for non-small cell lung cancer. Eur J Cardiothorac Surg 2007;32: Schuurbiers OC, Looijen-Salamon MG, Ligtenberg MJ, van der Heijden HF. A brief retrospective report on the feasibility of epidermal growth factor receptor and KRAS mutation analysis in transesophageal ultrasound- and endobronchial ultrasound-guided fine needle cytological aspirates. J Thorac Oncol 2010;5: * van Eijk R, Licht J, Schrumpf M, et al. Rapid KRAS, EGFR, BRAF and PIK3CA mutation analysis of fine needle aspirates from non-small-cell lung cancer using allele-apecific qpcr. PLoS One 2011;6:e Tanaka T, Nagai Y, Miyazawa H, et al. Reliability of the peptide nucleic acid-locked nucleic acid polymerase chain reaction clamp-based test for epidermal growth factor receptor mutations integrated into the clinical practice for non-small cell lung cancers. Cancer Sci 2007; 98: * à lire ** à lire absolument 1490 Revue Médicale Suisse 27 juillet 2011 Revue Médicale Suisse 27 juillet