Vers l individualisation des prescriptions en oncologie : rôle du génome constitutionnel

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1 Vers l individualisation des prescriptions en oncologie : rôle du génome constitutionnel Jacques Robert I NSERM U916 I nstitut Bergonié Université de Bordeaux

2 Le génome constitutionnel 3 milliards de paires de bases 10 % représentés par des gènes (le reste dans des séquences répétitives) gènes 15 % de la séquence des gènes est codante (exons) (les reste dans des introns, séquences régulatrices, etc.)

3 Altérations des séquences nucléotidiques Mutations ponctuelles Substitutions, insertions, délétions Fréquemment support des maladies héréditaires Silencieuses Mutation sans conséquence au niveau traductionnel ou survenant dans une zone non codante Faux-sens Substitution au niveau de la séquence protéique ou mutation au niveau du promoteur Non-sens Formation d un codon stop dans une séquence codante ou mutation au niveau d un site d épissage

4 Altérations des séquences nucléotidiques SNP (single nucleotide polymorphism) Sur le plan moléculaire Ne se distinguent pas des mutations Au nombre d au moins dans le génome Sur le plan fonctionnel Pas de conséquence pathologique évidente Fréquence des homozygotes > 1 % Peuvent être associés à la susceptibilité à certaines maladies Peuvent être associés à des altérations de protéines impliquées dans l activité des médicaments

5 Epidémiologie moléculaire Association entre une altération génétique constitutionnelle et le risque de développer une maladie Approche SNP candidat Approche gène candidat Approche locus candidat Approche génome entier (GWAS) Nécessité de développer des outils adaptés Panels de SNPs Populations de grande taille Possibilité d analyse à haut débit Distinction entre SNP fonctionnel et «tag» Notion d haplotype

6 Eeles et al., Nat Genet 2009; 41:

7 Pharmacogénétique en oncologie Exemples d enzymes du métabolisme / médicament cytochromes P450 : CYP3A4 taxanes, vincas s, irinotécan CYP2D6 tamoxifène dihydropyrimidine déshydrogénase 5-fluorouracile thiopurine S-méthyltransférase 6-thioguanine aldéhyde déshydrogénase cyclophosphamide N-acétyltransférase 2 amonafide DT-diaphorase mitomycine C UDP-glucuronosyltransférase irinotécan/sn-38 glutathion transférases GSTM nitrosourées glutathion transférase GSTP platines

8 Pharmacogénétique en oncologie Exemples de transporteurs : Pgp/MDR1 variant C3435T : expression Pgp intestinale faible BCRP variations de spécificité de substrat Exemples de cibles de médicaments : thymidylate synthase 5-fluorouracile Exemples d enzymes de réparation de l ADN : ERCC1 platines XPD (ERCC2) platines méthylguanine méthyltransférase nitrosourées

9 Le 5-fluoro-uracile Gène de détoxication : la dihydropyrimidine déshydrogénase Mutation G A dans le SDS flanquant l exon 14 (fréquence : 0,9 %) Absence totale de la protéine chez les homozygotes (1 sur 10000) toxicité létale du 5-FU chez ces patients Toxicité notable du 5-FU chez les hétérozygotes (1,8 % des patients) Mais il existe aussi plusieurs autres mutations! Faut-il génotyper? Faut-il phénotyper? (dosage plasmatique du 5-FU, rapport U/UH 2 )

10 L irinotécan Gène de détoxication : UGT 1A1 Polymorphisme du nombre de TA répétés dans le promoteur 6/6 : 45%, 6/7 : 35% et 7/7 : 20% Le génotype 7/7 (syndrome de Gilbert) correspond à : une diminution de l expression de l enzyme une hyperbilirubinémie non conjuguée une diminution de la glucuronoconjugaison du SN-38 un risque de toxicité accru de l irinotécan Iyer et al., Pharmacogenomics J 2002; 2: 43-7

11 Le tamoxifène Gène d activation : le cytochrome CYP2D6 Plusieurs SNPs sont présents sur le CYP2D6 Il en résulte plusieurs phénotypes : métaboliseurs lents, intermédiaires, rapides et ultra-rapides Risque de rechute accru chez les métaboliseurs lents et intermédiaires Schroth et al., J Clin Oncol, 2007; 25: En outre, le CYP2D6 est inhibé par compétition par les antidépresseurs utilisés dans le traitement des bouffées de chaleur ; l inactivation fonctionnelle du CYP2D6 augmente le risque de rechute Jin et al., J Natl Cancer Inst 2005; 97: 30-9

12 Dans la pratique Recherche de SNPs Consultation des bases de données publiques et privées Choix d une technique (découverte ou génotypage) Sélection d une population Conséquences pharmacologiques (fonctionnalité) Au niveau de l expression du gène Au niveau de l activité de la protéine Au niveau de la fonction biologique

13 Le polymorphisme lys751gln de ERCC2 est prédictif de l activité de l oxaliplatine dans les cancers colorectaux 5-FU oxaliplatine 5-FU irinotécan Survie sans événement Probabilité 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 P = 0,008 Com Var ,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 N.S. Com Var ,0 1,0 Survie globale Probabilité 0,8 0,6 0,4 0,2 Var Com P = 0,016 0,8 0,6 0,4 0,2 Var Com N.S mois mois Le Morvan et al, Pharmacogenomics 2007; 8:

14 En cours de confirmation dans une méta-analyse Survie globale Survie sans progression

15 Peut-on imaginer des modèles précliniques? Lignées cellulaires tumorales humaines de phénotype pharmacologique connu Lignées cellulaires normales humaines de génotype connu

16 Lignées cellulaires tumorales humaines de phénotype pharmacologique connu Deux collections ont pu être identifiées : NCI-60 et JFCR-45 Avantages GIC 50 connues pour les principaux agents anticancéreux Données d expression accessibles Comparaison de deux ethnies différentes, donc possibilité théorique de discerner un SNP fonctionnel d un tag d haplotype Analyse par SNP individuel ou analyse à moyen ou haut débit Inconvénients Echantillonnage limité (100 lignées au total) Tissu tumoral et non tissu normal

17 Exemple du polymorphisme T309G du promoteur de MDM2, prédictif de la sensibilité aux agents alkylants dans les seules lignées p53 sauvages Découvert dans le panel NCI-60 et validé dans le panel JFCR-45 Faur et al., Brit J Cancer 2009; 101: log(ic 50 ) Mutated p53 Wild-type p53 Mutated p53 Wild-type p53 Mutated p53 Wild-type p53 p = n.s. p = p = n.s. p = p = n.s. p = TT TG GG TT TG GG 3.5 TT TG GG TT TG GG 3.5 TT TG GG TT TG GG Cisplatin Carmustine Melphalan En relation avec une surexpression de MDM2 dans les lignées de génotype variant

18 Lignées cellulaires normales humaines de génotype connu Lignées lymphoblastoïdes de trois ethnies (Caucasiens, Yoruban et Asiatiques) Avantages Génotypage réalisé par HapMap et d accès public Données genome-wide non biaisées Echantillonnage plus important (269 lignées au total) Comparaison de trois ethnies différentes, donc possibilité théorique de discerner un SNP fonctionnel d un tag d haplotype Inconvénients Les phénotypes pharmacologiques sont à réaliser soi-même! (Chimiosensibilité et expression des gènes)

19 Exemples de SNPs prédictifs de la sensibilité à l étoposide Relation avec chimiosensibilité et avec expression de certains gènes Huang RS et al., Proc Nat Acad Sci USA 2007; 104:

20 Utiliser ces données pour améliorer la prise en charge individuelle des patients Démarche en trois étapes Première étape : Explorer la pertinence d une association Sur du matériel archivé en paraffine Dans une situation clinique bien définie Avec un groupe contrôle non traité par le médicament étudié Deuxième étape : Valider en situation prospective Sur un prélèvement sanguin En considérant tous les patients du protocole Troisième étape : Démontrer l utilité clinique Dans une étude randomisée dédiée

21 Conception de la SNP Chip 384 Liste de 384 SNP dans 214 gènes d intérêt Approche SNP candidat SNP déjà connus pour être impliqués dans la réponse à la chimiothérapie anticancéreuse ou pour être associés au risque de cancer Approche gène candidat Gènes impliqués dans la réparation de l ADN, Dans le transport et le métabolisme des xénobiotiques, Dans l oncogenèse et la transmission des signaux Préférence pour les SNP «codants» Exclusion de SNP de fréquence allélique < 10 %

22 Mise en uvre de la SNP Chip 384 Réalisation des kit par Illumina Technologie BeadXpress Génotypage réalisé sur la plate-forme de génomique fonctionnelle de Bordeaux En 2009 : 1200 génotypages dans 10 études françaises En 2010 : 2400 génotypages dans 15 études françaises Analyse réalisée sur le logiciel Genome Studio sur un financement Cancéropôle GSO

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