TYROSINES KINASES ET CANCER

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1 I/ GÉNÉRALITÉ SUR SIGNALISATION CELLULAIRE TYROSINES KINASES ET CANCER Les cellules fonctionnent en harmonie via des transferts d information, c est la signalisation. Le signal passe directement dans la cellule ou par un récepteur, entrainant une cascade de signalisation. Ceci aboutit à une réponse cellulaire variable en fonction des besoins, elle n est pas univoque mais dépend du contexte Le devenir de la cellule repose sur la balance prolifération/apoptose : il existe de nombreuses voies de signalisation fonctionnant en parallèle et à bas débit, et à un moment donné l une d entre elle peut être activer entrainant la vie (prolifération) ou bien la mort (apoptose) de la cellule. L intérieur de la cellule est encombré (de nombreux éléments sont présent dans le cytoplasme) c est pourquoi il existe des protéines échafaudages qui vont former des complexes multiprotéiques augmentant la probabilité de rencontres de protéines interagissant entre elles. Ces complexes multiprotéiques permettent également l embranchement avec une autre voie de signalisation (1 protéine d une voie peut aller activer une voie B), l amplification d une voie (1 protéine A peut activer plusieurs protéines B) II/ LES RECEPTEURS À ACTIVITÉ TYROSINE KINASE (RTK) A) STRUCTURE DES RTK ROLE : transfert d un phosphate à partir d ATP sur un résidu tyrosyl d une protéine RTK : il en existe de très diverses familles, ce sont des molécules dimériques avec - une partie extracellulaire très hétérogène ce qui permet une grande diversité de facteurs les activant - une partie cytoplasmique relativement homogène et contenant le domaine tyrosine kinase STRUCTURE TRIDIMENSIONNELLE : - site actif (rond) accueille ATP + substrat - sites variables (triangles) assurent la spécificité du récepteur pour son substrat (ces sites variables sont des insertions de 5 à 100 acides aminés) B) SIGNALISATION VIA LES RTK FONCTIONNEMENT : ces protéines fonctionnent comme des commutateurs (switch on/off) Le signal entre dans la cellule, la protéine cible est phosphorylée par une kinase et va avoir soit une activité accrue soit diminuée. Il existe un mode de régulation négatif par une phosphatase qui va dephosphoryler la protéine À l état basal ce cycle fonctionne en permanence ce qui permet une grande souplesse de régulation. Plus le cycle est rapide plus la cellule va être réactive en changeant le statut de phosphorylation de toute une population cellulaire et donc mieux elle va s adapter au changement réponse immédiate

2 DIFFERENTS MODE D ACTIVATION : - par un ligand dimérique - par double stimulation avec 2 ligands Ceci entraine une dimérisation du récepteur puis transphosphorylation (1 sous unité d une partie du récepteur phosphoryle une sous unité de l autre partie du récepteur et vice versa) le récepteur est activé Ensuite il y a liaison des protéines cibles cytoplasmiques aux phosphotyrosines du récepteur activé via un domaine SH2 propagation et amplification du signal DOMAINE SH2 : module de branchement aux résidus phosphotyrosines. Il y a une certaine spécificité (n importe quel domaine SH2 ne va pas se lier à n importe quel résidu phosphotyrosine) DOMAINE SH3 : permet à une protéine d intéragir avec une autre protéine présentant des sites riches en proline (séquence consensus : AA aliphatique - Proline p - AAa - P) REGULATION DES VOIES DE SIGNALISATION : pour éviter l emballement des voies des voies de signalisation - Séquestration du récepteur dans le cytoplasme - Dégradation du récepteur (lysosome, protéasome) - Inhibition du récepteur - Inhibition des protéines avales de signalisation - Boucle de rétrocontrôle Mais pas toujours efficace et dans ce cas on a une prolifération cellulaire III/ LE RÉCEPTEUR AU FACTEUR DE CROISSANCE ÉPIDERMIQUE (EGFR) A) FAMILLE EGFR Le récepteur à l EGF n est actif que sous forme dimérique, du coup on a diverses combinatoires possibles Remarque : on ne connaît pas de ligand propre à ErbB2 Lorsque EGFR est activé on a activation de différentes voies qui concourrent à la prolifération cellulaire (voie des MAPK, voie PI3K, voie STAT et PLC ) mais aussi l angiogénèse, la chimio et radiorésistance, et l invasion des métastases, nottament lors de surexpression de ErbB2 B) LES EFFETS DE ERBB2 ErbB2 peut s associer avec n importe quel autre membre de la famille et former des hétérodimères et lorsqu il y a une surexpression de ErbB2 cela perturbe totalement la manière dont la cellule répond aux facteurs de croissance épidermiques hypersensibilité des cellules aux EGFR ( et donc angiogénèse, chimio/radiorésistance, invasion métastatique) EN CLINIQUE, dans les cancers du sein on recherche constamment la présence de ErbB2 (recherche via des Ac spécifiques par immunohistochimie) et on regarde si le gène de ErbB2 est amplifié car sa surexpression est de mauvais pronostic. - sans amplification de ErbB2 traitement du cancer du sein par chirurgie puis hormonothérapie

3 - avec amplification de ErbB2 traitement du cancer du sein par chimiothérapie + thérapie ciblée (ciblant uniquement les cellules qui surexpriment ErbB2, comme trastuzumab qui empeche la dimérisation de l EGFR) C) VOIES DE SIGNALISATION DE L EGFR VOIE DES MAP KINASES : Activation du récepteur Grb2 (protéine adaptatrice) facilite l accès de SOS au récepteur activation de Ras (protéine G) activation de Raf cascade d activation de kinases avec amplification En pathologie : mutations activatrices de ces protéines entrainent des cancers (ce sont des proto-oncogènes) - Ras muté dans 90% des cancers pancréatiques - B-Raf muté dans 70% des mélanomes - EGFR muté dans 20% des glioblastomes Traitement : l industrie pharmaceutique découvre de plus en plus d inhibiteur spécifiques de ces protéines (ex PLX4032 qui bloque spécifiquement B-Raf et est donc utilisé spécifiquement chez les patients atteint de mélanome et présentant la mutation B-Raf) VOIE DE LA PI3 KINASE : PI3 kinase phosphoryle PIP2 PIP3 qui va activer Akt ce qui entraine l activation de différentes voies qui ont pour finalité :- inhibition de l apoptose - survie cellulaire VOIE DE LA PHOSPHOLIPASE C (PLC) : VOIE STAT : Le facteur épidermique via EGFR va aller activer préférentiellement STAT3 Lorsque les STAT sont phosphorylées par les JAK ellles forment des homodimères qui vont dans le noyau pour activer/inhiber la transcription REMARQUE : Les voies de signalisation sont toujours en action, le signal les accélère

4 Une même voie n a pas toujours le meme effet dans la cellule (dépend du contexte) C) LA PROTÉINE KINASE SRC PROTEINE KINASE SRC : protéine kinase cytoplasmique présente sur l EGFR STRUCTURE : 3 domaines avec une courte région Nter et un court domaine Cter - domaine SH3 - domaine SH2 - domaine kinase ACTIVATION : 1. Une phosphatase retire le phosphate inhibiteur 2. Une kinase phosphoryle un résidu tyrosine au niveau de la boucle d activation 3. Nef vient se fixer sur SH3 (modification tridimensionnelle) Il faut donc 3 info différentes pour activer cette protéine src, cette activation dépend de l intégration de signaux spécifiques, c est à dire : - le phosphate inhibiteur a t il été enlevé? oui = 1 ; non = 0 - le phosphate activateur a t il été ajouté? oui 1, non 0 - Nef est il présent? oui 1, non 0 seule la réponse 111 permet la transduction du signal FONCTON : - Src vient se fixer au niveau du carboxyle terminal de l EGFR elle va phosphoryler la tyrosine 845 ce qui induit l activation des voies mitogènes (si src est mutée elle va promouvoir à qui mieux mieux l effet prolifératif de l EGF) - Src phosphoryle Cbl (importante pr induire la dégradation de l EGFR par le protéasome) ce qui entraine la dégradation de Cbl (donc pas de dégradation de EGFR) - Src peut induire ses propres signaux mitogènes et de survie IV/ RTK ET CANCERS STRATÉGIE D INHIBITION DES RTK Stratégie - Ac anti ligand (empeche la liaison du ligand au récepteur) - Ac empêchant la dimérisation du récepteur - Inhibiteur pharmacologique de l activité tyrosine kinase But - Atteindre spécifiquement les cellules tumorales - Utiliser des cibles ou marquers spécifiques des cellules tumorales A) ANTICORPS ANTI EGFR Il en existe plusieurs, qui agissent spécifiquement sur l EGFr en empêchant sa dimérisation, à savoir trastuzumab, pertuzumab On observe que la survie sans rechute chez des patientes atteintes de cancer du sain localisé avec surexpression de Erb2, traitées au trastuzumab + chimiothérapie est supérieur à la survie sans rechute des patientes traitées avec une chimiothérapie seulement Il existe néanmoins des LIMITES : - il existe de nombreux récepteurs différents dans la famille de l EGF - la fixation d anticorps n entraine pas nécessairement une inhibition du récepteur (mutations!!!) - la cellule peut développer des mécanismes compensateurs (mutation hyperactivatrice des voies de signalisation sousjacentes) - l inhibition de l EGFR peut être toxique pour l organisme - traitement très cher (une perf = 1000 /sem)! Les anticorps anti EGFR sont INEFFICACES s il y a mutation activatrice du gène KRAS (KRAS = protéine en aval du récepteur, si ce dernier est inactivé mais que KRAS est hyperactive, inhiber le récepteur ne sert à rien). L AMM impose donc de rechercher ces mutations somatiques fréquentes (il y en a 7 en tout) avant tout traitement par Ac antiegfr (si présence de la mutation pas de traitement) COMMENT RECHERCHER CES MUTATION? Pas par séquençage : car technique très peu sensible (il y a un mélange de tissu sain et de tumeur) Mais par PCR : à partir de pièces d exérèse incluses en paraffine puis colorées à l HES, la zone tumorale est ensuite délimitée par l anatomopathologiste, puis on extrait et quantifie l ADN. Après cela on applique la technique de Taqman avec une sonde qui va se fixer sur la sequence normale avec une fluorescence donné et avec une sonde qui va se fixer sur la séquence mutée (généralement on essaie de placer le fluorophore le plus puissant au niveau de la séquence mutée

5 B) INHIBITEURS DE TYROSINE KINASE pr essayer d augmenter la détection des régions mutées). On regarde alors la fluorescence du signal à chaque cycle d amplification Il en existe de différent types (naturels comme la curcumine, artificiels le gleevec). Un problème existe, il y a un manque de spécificité de ces inhibiteurs (spécificité dépend de la dose + présence d effets secondaires) La LMC à cause du chromosome Philadelphie (translocation entre chromosome 9 et 22) donne une molécule hybride Bcr-Abl que l on cherche à inhiber. Bcr-Abl cytoplasmique favorise la prolifération et Bcr-Abl nucléaire (suite à un stress genotoxique) a un rôle pro-apoptotique. Lorsqu elle est anormale elle dérégule la cellule en interagissant avec de nombreuses autres voies (PI3K, MAPK etc ) L imatinib a donc été conçue pour inhiber l action de Bcr-Abl anormal MAIS les cellules ont fini par développer de nombreux mécanismes de résistance à ce médicament.

6 Blocage d un facteur transcriptionnel comme STAT3 par un oligonucléotide leurre. Quand STAT 3 est activé il va se fixer sur des séquences consensus situées dans le promotteur de certains gènes et donc réguler la transcription. Le but est de faire pénétrer dans la cellule des oligonucléotides leurres contenant la séquence consensus de STAT3 qui se fixe alors sur ces oligonucléotides dans le cytoplasme (il n active donc plus sa cible dans le noyau)