HER2 et cancers du sein

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1 HER2 et cancers du sein HER2 and breast cancers Anne Vincent-Salomon* RÉSUMÉ» La détermination du statut de HER2 est indispensable au moment diagnostique initial des cancers infiltrants du sein afin de définir la classe moléculaire de la tumeur et les possibilités d utilisation de thérapie ciblée anti-her2. Le statut de HER2 est déterminé par immunohistochimie en première intention et par hybridation in situ pour vérifier les scores 2+. Les taux de surexpression (score 3+) de HER2 sont différents en fonction du type histologique, du grade, du stade de la tumeur et varient de 9 à 30 %. La fiabilité de la détermination requiert un contrôle de qualité externe et interne strict avec, en particulier, l utilisation de témoins externes de manipulation au nombre de copies du gène HER2 connues. Les tumeurs anti-her2 sont une entité distincte des autres types moléculaires mais forment un groupe hétérogène en fonction du statut des récepteurs hormonaux, du niveau élevé ou faible de l amplification de HER2, des anomalies chromosomiques associées à cette amplification et de la nature du stroma lymphoïde ou non. Les critères de réponse aux thérapies ciblées anti-her2 sont de mieux en mieux connus (niveau d amplification de HER2, mutations des autres gènes de la voie de transmission du signal intracellulaire tels que I3KCA ou la perte de TEN). Les données issues du séquençage parallèle massif apporteront un éclairage encore plus fin des paramètres déterminant la sensibilité des tumeurs aux anti-her2 et permettront d optimiser les combinaisons de thérapies ciblées afin d augmenter leur efficacité. Summary HER2 status determination is mandatory for all invasive breast carcinomas at initial diagnosis in order to determine their molecular class, and the indication of anti HER2 targeted therapy. This status is determined up-front by immunohistochemistry followed by in situ hybridization for 2+ scores. HER2 over expression rates vary from 9 to 30%, these differences being related to histological types, grade and stage. The accuracy of this determination relies on the use of internal and external quality controls as defined by international recommendations. The use of external controls composed of tumor samples with a known number of HER2 gene copies is required. HER2 amplified breast carcinomas represent a distinct entity from other molecular subtypes but encompass several sub-groups defined by the hormonal receptor status, the level of HER2 amplification and the presence of a lymphoid stroma. redictive parameters of response to anti HER2 therapies have been defined during the past ten years such as level of HER2 amplification, I3KCA mutations or TEN loss. Data from next generation sequencing should refine predictive markers of anti HER2 sensitivity and help to determine the optimal combinations of targeted therapies in the next future. Mots-clés : HER2 Immunohistochimie Cancers du sein Taux de surexpression Résistance aux anti-her2. Keywords: HER2 Breast cancers Immunohistochemistry Rates of positivity Resistance to anti-her2. d une amplification récurrente de l oncogène HER2 dans les cancers du sein L existence a été découverte par Dennis Slamon et al. en 1987 (1). La survenue de l amplification de HER2 était alors associée à une évolution défavorable de la maladie liée entre autres à une augmentation des capacités de prolifération et de croissance des cellules tumorales, conséquences de l amplification de l oncogène. Quinze ans après cette découverte, une thérapie ciblée anti-her2 était mise à la disposition des oncologues : le trastuzumab. Grâce à cette thérapie, le pronostic des patientes atteintes d un cancer HER2 amplifié s est considérablement amélioré. Cette possibilité thérapeutique nécessitait donc une détermination précise du statut HER2 des carcinomes mammaires au diagnostic. Ainsi, en parallèle de la description de leur statut hormonal, la définition du statut de HER2 venait compléter leur caractérisation et a donc mis en lumière l existence des tumeurs triple négatives. En 10 ans d utilisation du trastuzumab, du fait aussi de l arrivée d autres molécules ciblant la voie HER2 et d une meilleure connaissance de la diversité biologique des * Département de pathologie, Institut Curie, aris. Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. I - n 2 - avril-mai-juin

2 dossier thématique Marqueurs prédictifs de sensibilité et de résistance aux anti-her Membrane cytoplasmique externe Sos GRB2 Shc RAS RAF MEK MAK Régions de dimérisation ERBB2 carcinomes mammaires, nous avons pu approfondir nos connaissances sur les carcinomes HER2 amplifiés et les paramètres conditionnant la réponse aux traitements anti-her2, ainsi que sur les prérequis indispensables à la caractérisation du statut de HER2 en pratique clinique. L oncogène HER2 L oncogène HER2 (c-erbb2/neu) est localisé sur le bras long du chromosome 17 (en 17q1.2 ; de 35,109 à 35,138 Mb). Ce gène est un membre de la famille du N I3K N C p85 p110 Membrane nucléaire Cycline D1 et cycline D2 MYC VEGFA I IV III C II II III IV I Ligands ERBB3 mtor Figure 1. Voies de signalisation en aval des récepteurs de la famille EGFR et en particulier HER2 et HER3 (2). I2 TEN p27 Angiogenèse rolifération Contrôle du cycle cellulaire I3 BAD DK1 NF-κB Suppression de l apoptose AKT GSK3β Survie récepteur à l Epidermal Growth Factor (EGFR), famille de récepteurs transmembranaires à activité tyrosine kinase. Le gène HER2 code pour un récepteur qui n a pas de domaine de liaison à un ligand. Toutefois, HER2 forme des hétérodimères avec les autres membres de la famille de l EGFR, favorisant ainsi la stabilisation de la liaison au ligand et l activation de la transmission du signal intracellulaire sous-jacent tel que celui de la voie des mitogen-activated protein kinase (MAK) et des phosphatidylinositol-3 kinases (I3K) [figure 1] (2). Son activation, en particulier dans les cancers du sein, est essentiellement liée à une amplification qui a pour conséquence d entraîner une surexpression de la protéine à la surface des cellules (figure 2). Cette amplification concerne le gène HER2 et les gènes qui l entourent sur le bras long du chromosome 17 tels que STARD3, GRB7, NMT, ERLD1 (3, 4). Les anomalies de nombres des chromosomes sont les altérations génomiques les plus fréquentes dans les carcinomes mammaires. Il est donc vite apparu important de distinguer les anomalies de nombre du chromosome 17 pouvant survenir dans le processus de carcinogenèse des réelles amplifications visant à activer l oncogène HER2, elles seules étant indicatrices de thérapie anti-her2 aujourd hui. Détermination du statut de HER2 dans les carcinomes mammaires Les méthodes de détermination du statut de HER2 doivent suivre les recommandations internationales et nationales qui donnent des règles précises à appliquer le plus scrupuleusement possible (5, 6). La technique de première ligne est l immunohistochimie (IHC). réalablement à son utilisation en pratique clinique, il est recommandé que cette technique soit calibrée sur l amplification du gène avec une concordance de plus de 95 % entre les 2 approches. Le laboratoire doit pouvoir prouver les résultats de sa calibration et son adhésion à des organismes de contrôle de qualité tels que l Association française d assurance qualité en anatomie et cytologie pathologiques (AFAQA) ou le United Kingdom National External Quality Assessment Service (UK NEQUAS). Les résultats de l IHC identifient 3 scores de HER2 : scores 0 et 1+ avec 10 % de cellules ayant un marquage d intensité faible et incomplet ; score 3+ avec plus de 30 % de cellules marquées comportant un marquage d intensité forte et complet ; score 2+ avec au moins 10 % de cellules marquées ( 10 %) avec 58 Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. I - n 2 - avril-mai-juin 2012

3 un marquage d intensité faible ou modérée mais complet (tableau I). Ces résultats d IHC doivent être interprétés dans une manipulation faite suivant un protocole validé, avec un témoin multitissulaire aux nombres de copies du gène HER2 connus (témoin à 2 copies, témoin amplifié à faible niveau et témoin amplifié à fort niveau). Les scores 2+ sont aussi appelés cas équivoques et comprennent également les cas avec une surexpression hétérogène de HER2. Les carcinomes avec un score 2+ doivent avoir une détermination du statut du gène HER2 par hybridation in situ afin que les cas amplifiés pouvant bénéficier d un traitement anti-her2 soient déterminés. La détermination du statut du gène HER2 se fait par hybridation in situ en fluorescence ou en révélation analysable en lumière optique (grains d argent pour la sonde HER2 et chromogène rouge pour le centromère du chromosome 17 ; INFORM HER2 Dual ISH assay, Ventana ). Les seuils de positivité pour l amplification sont également définis par le Collège des pathologistes américains (6). Une tumeur est considérée comme amplifiée pour HER2 si, sur au moins 20 noyaux de cellules carcinomateuses infiltrantes, le ratio HER2/centromère du chromosome 17 est supérieur à 2 ou le nombre de signaux de HER2 seul supérieur à 6. La fiabilité de la détermination du statut de HER2 proposée par des tests commerciaux fondés sur des techniques de CR quantitative à partir d ADN extraits de coupes tissulaires tumorales (Oncotype DX, par exemple) a récemment été remise en cause (7). Taux de surexpression de HER2 des carcinomes infiltrants Les taux de surexpression de HER2 sont différents en fonction du stade, de la taille, du grade, du statut ganglionnaire axillaire (N) et du type histologique du carcinome infiltrant (tableau II). Le taux de surexpression moyen (scores 3+ et 2+ amplifiés) des tumeurs T1a -T2 de moins de 3 cm est de 9 à 13 % (8-10). Cette surexpression est dans la majorité des cas homogène à toutes les cellules tumorales. Néanmoins, des cas classés dans les cas équivoques hétérogènes montrent la coexistence de 2 contingents intratumoraux, l un surexprimant HER2 avec une intensité forte et un marquage complet et l autre complètement négatif. Ces cas sont très rares (11) et nécessitent de tester, le cas échéant, les éventuelles métastases ganglionnaires axillaires ou viscérales avant toute décision de traitement anti-her2 (6). A B Figure 2. A : amplification du gène HER2 détectée par FISH (signaux rouges : HER2 ; signaux verts : centromères du chromosome 17). B : détection par immunohistochimie de la surexpression membranaire forte de plus de 30 % de cellules carcinomateuses avec un marquage complet circonférentiel. Tableau I. Interprétation et scores de la surexpression par immunohistochimie de la protéine HER2. Score Marquage Indication pour le trastuzumab 0 Absence de marquage ou < 10 % Non de cellules + Marquage faible et incomplet de > 10 % de cellules Non ++ Marquage faible ou modéré et complet de 10 % de cellules +++ Marquage fort et complet de > 30 % de cellules Oui, seulement si amplification prouvée par FISH/CISH/SISH Oui Tableau II. Taux d HER2 (3+) différents en fonction des types histologiques et du stade (5, 8-10). Canalaires Autres types T1a, b : < 1 cm 9 % Lobulaire < 5 % < 2 cm % Tubulaire 0 % > 2 cm % Médullaire, basal-like 0 % Grade I 5 % BRCA1 0 % Grade II % BRCA2 6 % Grade III 29 % Cancer inflammatoire 30 % N % Cancer du sein (homme) 11 % à 30 % N % N % Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. I - n 2 - avril-mai-juin

4 dossier thématique Marqueurs prédictifs de sensibilité et de résistance aux anti-her Stabilité du taux de HER2 entre la tumeur primaire et les métastases Entre 1988 et 2012, plus de 30 études ont analysé la stabilité des récepteurs hormonaux et de HER2 entre les sites primaires et secondaires. Les variations de statut pour HER2 sont rapportées dans 7,7 % des cas (métastases ganglionnaires et viscérales) et 7,1 % des cas si seules les métastases viscérales sont considérées (12-14). En pratique, la détermination du statut de HER2 est réalisée sur la tumeur primaire pour la définition du traitement en adjuvant (après la chirurgie). Si l indication de traitement anti-her2 est posée devant une situation clinique métastatique, il est souhaitable d effectuer une biopsie de la lésion métastatique si elle est accessible cliniquement, afin de confirmer le statut HER2 des cellules métastatiques ainsi que le statut des récepteurs hormonaux. A B Un ou plusieurs types de carcinomes HER2 amplifiés? Les carcinomes HER2 amplifiés ont, depuis 10 ans, fait l objet de nombreuses analyses génomiques, phénotypiques et transcriptomiques. Il est maintenant clair que plusieurs types de carcinomes HER2 amplifiés existent, définis par le statut des récepteurs aux estrogènes, le type d altérations génomiques associées ou la nature du stroma. L amplification d HER2 est liée, dans environ 50 % des cas, à l absence d expression des récepteurs aux estrogènes. Les carcinomes HER2 avec récepteurs aux estrogènes négatifs présentent une expression forte de nombreux gènes de prolifération, sont pour la plupart de grade 3 et ont un taux de mutations du gène T53 de l ordre de 75 % (15, 16). Dans les analyses non supervisées des données transcriptomiques, les carcinomes HER2 amplifiés avec ou sans expression des récepteurs aux estrogènes forment 2 clusters distincts, mais ceux avec récepteurs aux estrogènes positifs sont mêlés aux carcinomes de type luminal B (15, 16). Il faut noter également que les tumeurs HER2 amplifiées avec récepteurs aux estrogènes positifs ne présentent une positivité des récepteurs à la progestérone que dans 25 % des cas (8, 17). Les profils génomiques des carcinomes HER2 amplifiés sont en particulier caractérisés par d autres régions d amplifications situées entre autres à la partie plus télomérique du bras long du chromosome 17 ou sur d autres chromosomes (8q, 11q ) [4, 18]. Récemment, il a été montré que les carcinomes HER2 amplifiés, associés ou non à l expression des récepteurs aux estrogènes, appartiennent à l entité moléculaire apocrine (19), caractérisés entre autres par de nombreuses altérations de nombres des chromosomes et l expression des récepteurs aux androgènes. Les carcinomes HER2 amplifiés forment également 2 groupes de pronostic différent en fonction de la richesse en lymphocytes de leur stroma. Les tumeurs HER2 amplifiées et associées à une signature transcriptomique immune et dont le stroma présente un fort infiltrat lymphocytaire ont un meilleur pronostic (20). Figure 3. A : fort niveau d amplification de HER2 ; amas de signaux rouges, signant l amplification de HER2 en présence d un polysomie du centromère du chromosome 17 (signaux verts). B : faible niveau d amplification de HER2 ; 6 à 8 copies de HER2 (signaux rouges et centromères du chromosome 17 en vert (1 à 2 signaux). aramètres de réponse aux thérapies anti-her2 Les thérapies ciblées anti-her2 sont dans la majorité des cas associées à des chimiothérapies cytotoxiques classiques. Ainsi, les paramètres prédictifs de réponse 60 Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. I - n 2 - avril-mai-juin 2012

5 classiques comme le grade, la prolifération et la négativité des récepteurs hormonaux sont à prendre en considération dans l évaluation de la possibilité de réponse d une tumeur HER2 amplifiée à la chimiothérapie. Ensuite, le critère majeur de réponse aux thérapies anti-her2 est le niveau d amplification de HER2. En situation néo-adjuvante, il a été montré qu une réponse histologique complète était obtenue dans 22 % des tumeurs présentant un faible niveau d amplification du gène HER2 (compris entre 6 et 10 copies) contre un taux de réponse complète de 56 % lorsque l amplification était de plus de 10 copies (21) [figure 3]. Les autres mécanismes connus de non-réponse aux anti-her2 sont les mécanismes d activation des voies de transduction du signal indépendantes de HER2 telles que les mutations de I3KCA observées dans 22 à 33 % des carcinomes HER2 amplifiés, en particulier ceux avec récepteurs aux estrogènes positifs, ou les pertes de TEN surtout observées dans les carcinomes avec récepteurs aux estrogènes négatifs (22-24). Les analyses pangénomiques fines par séquençage massif permettront encore mieux d affiner les critères de réponses (25). Conclusion Les taux d amplification de HER2 dans les cancers du sein varient de 9 à 30 % en fonction du stade, du grade, du type histologique et de N. La détermination du statut de HER2 dans les cancers du sein en pratique clinique répond à de nombreuses règles soumises à un contrôle de qualité externe indispensable pour assurer la fiabilité et la reproductibilité des tests utilisés. lusieurs types de carcinomes HER2 ont été reconnus comme étant différents sur le plan génomique, phénotypique ou stromal. Ces différences modulent l impact pronostique de l amplification de HER2 et doivent être prises en considération pour dessiner les futurs essais cliniques visant à améliorer les performances thérapeutiques des thérapies ciblées anti-her2. Liens d intérêts. L auteur déclare avoir perçu des honoraires de Roche pour des cours et des participations à des boards. Références 1. Slamon D, Clarck G, Wong S. Human breast cancer: Correlation of relapse and survival with amplification of the HER-2/neu oncogene. Science 1987;235: Baselga J, Swain SM. Novel anticancer targets: revisiting ERBB2 and discovering ERBB3. Nat Rev Cancer 2009;9(7): Kauraniemi, Kuukasjarvi T, Sauter G, Kallioniemi A. Amplification of a 280-kilobase core region at the ERBB2 locus leads to activation of two hypothetical proteins in breast cancer. Am J athol 2003;163(5): Staaf J, Jonsson G, Ringner M et al. High-resolution genomic and expression analyses of copy number alterations in HER2- amplified breast cancer. Breast Cancer Res 2010;12(3):R enault-llorca F, Vincent-Salomon A, Bellocq J et al. Mise à jour des recommandations du GEFICS pour l évaluation du statut HER2 dans les cancers du sein en France. Ann athol 2010;30(5): Wolff AC, Hammond ME, Schwartz JN et al. American Society of Clinical Oncology/College of American athologists guideline recommendations for human epidermal growth factor receptor 2 testing in breast cancer. J Clin Oncol 2007;25(1): Dabbs DJ, Klein ME, Mohsin SK, Tubbs RR, Shuai Y, Bhargava R. High false-negative rate of HER2 quantitative reverse transcription polymerase chain reaction of the Oncotype DX test: an independent quality assurance study. J Clin Oncol 2011;29(32): Bartlett JM, Ellis IO, Dowsett M et al. Human epidermal growth factor receptor 2 status correlates with lymph node involvement in patients with estrogen receptor (ER) negative, but with grade in those with ER-positive early-stage breast cancer suitable for cytotoxic chemotherapy. J Clin Oncol 2007;25(28): Rodrigues MJ, Wassermann J, Albiges L et al. Trastuzumab treatment in t1ab, node-negative, human epidermal growth factor receptor 2-overexpressing breast carcinomas. J Clin Oncol 2010;28(28):e Ignatiadis M, Sotiriou C. Breast cancer: Should we assess HER2 status by Oncotype DX? Nat Rev Clin Oncol 2012;9(1): Cottu H, Asselah J, Lae M et al. Intratumoral heterogeneity of HER2/neu expression and its consequences for the management of advanced breast cancer. Ann Oncol 2008;19(3): Wu JM, Fackler MJ, Halushka MK et al. Heterogeneity of breast cancer metastases: comparison of therapeutic target expression and promoter methylation between primary tumors and their multifocal metastases. Clin Cancer Res 2008;14(7): Vincent-Salomon A, Bidard FC, ierga JY. Bone marrow micrometastasis in breast cancer: review of detection methods, prognostic impact and biological issues. J Clin athol 2008;61(5): Vincent-Salomon A, Jouve M et al. HER2 status in patients with breast carcinomas is not modified selectively by preoperative chemotherapy and is stable during the metastatic process. Cancer 2002;94: Sorlie T, erou CM, Tibshirani R et al. Gene expression patterns of breast carcinomas distinguish tumor subclasses with clinical implications. NAS 2001;98(19): Sorlie T, Tibshirani R, arker J et al. Repeated observation of breast tumor subtypes in independent gene expression data sets. NAS 2003;100(14): Konecny G, auletti G, egram M et al. Quantitative association between HER-2/neu and steroid hormone receptors in hormone receptor-positive primary breast cancer. JNCI Cancer Spectrum 2003;95(2): Jonsson G, Staaf J, Vallon-Christersson J et al. Genomic subtypes of breast cancer identified by array-comparative genomic hybridization display distinct molecular and clinical characteristics. Breast Cancer Res 2010;12(3):R Guedj M, Marisa L, de Reynies A et al. A refined molecular taxonomy of breast cancer. Oncogene 2011;31(9): Staaf J, Ringner M, Vallon-Christersson J et al. Identification of subtypes in human epidermal growth factor receptor 2--positive breast cancer reveals a gene signature prognostic of outcome. J Clin Oncol 2010;28(11): Arnould L, Arveux, Couturier J et al. athologic complete response to trastuzumab-based neoadjuvant therapy is related to the level of HER-2 amplification. Clin Cancer Res 2007;13(21): Saal LH, Gruvberger-Saal SK, ersson C et al. Recurrent gross mutations of the TEN tumor suppressor gene in breast cancers with deficient DSB repair. Nat Genet 2008;40(1): Saal LH, Holm K, Maurer M et al. IK3CA Mutations correlate with hormone receptors, node metastasis, and ERBB2, and are mutually exclusive with TEN loss in human breast carcinoma. Cancer Res 2005;65(7): Dave B, Migliaccio I, Gutierrez MC et al. Loss of phosphatase and tensin homolog or phosphoinositol-3 kinase activation and response to trastuzumab or lapatinib in human epidermal growth factor receptor 2-overexpressing locally advanced breast cancers. J Clin Oncol 2010;29(2): Barretina J, Caponigro G, Stransky N et al. The cancer cell line encyclopedia enables predictive modelling of anticancer drug sensitivity. Nature 2012;483(7391): Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. I - n 2 - avril-mai-juin