INTRODUCTION LA CELLULE CANCEREUSE Mécanismes impliqués dans la transformation oncogénique et dans l interaction des cellules cancéreuses avec leur micro-environnement Dr Eric GUERIN Laboratoire de Biochimie et de Biologie Moléculaire Hôpital de Hautepierre (Pr. P. Oudet) DEFINITION D UNE TUMEUR Tumeur = masse tissulaire résultant de la prolifération excessive de cellules +/- différenciées (c est à dire ressemblant +/- aux cellules du tissu d origine) ayant tendance à persister et à croître de façon autonome (c est à dire en l absence de stimuli extérieurs) Unité Inserm U682 Développement et Physiopathologie de l Intestin et du Pancréas (Dr M. Kedinger) INTRODUCTION CLASSIFICATION DES TUMEURS En fonction de leur degré de malignité INTRODUCTION CLASSIFICATION DES TUMEURS En fonction des cellules ou du tissu d origine Tumeurs bénignes Bien limitée, encapsulée Bien différenciée (histologiquement semblable au tissu d origine) Tumeurs malignes Mal limitée, non encapsulée Degré de différenciation variable (bien, moyennement, peu différenciée) Cellules ou tissus d origine Tumeur maligne correspondante Cellules épithéliales Carcinome Epithélium glandulaire Adénocarcinome Epithélium de surface Carcinome épidermoïde Croissance lente Refoulement sans destruction des tissus voisins Croissance rapide Envahissement des tissus voisins Cellules du tissu conjonctif tissus mous tissus osseux Sarcome Rhabdomyosarcome (muscles striés) Ostéosarcome Pas de récidive locale après exérèse complète Pas de métastase Exérèse complète difficile, d où récidive locale possible Métastase possible Cellules du système hématopoïétique Leucémie (si prolifération cellulaire au niveau moelle osseuse) Leucémies lymphoïdes ou myéloïdes Lymphome (si prolifération cellulaire au niveau des organes lymphoïdes périphériques = ganglions, )
BASES MOLECULAIRES DU CANCER L ensemble du processus de cancérogenèse L ensemble du processus de cancérogenèse correspond à l accumulation d altérations génétiques conduisant à la dérégulation de la prolifération cellulaire et de l homéostasie tissulaire transformation oncogénique & progression tumorale Schématiquement, 3 classes d altération : Cellule normale Cellule cancéreuse Invasion locale et dissémination à distance repose sur une accumulation d altérations génétiques simples mutations ponctuelles anomalies chromosomiques majeures Dérégulation de la prolifération cellulaire et de l homéostasie tissulaire (1) activation d oncogènes - souvent impliqués dans de nombreuses voies de signalisation intracellulaires assurant la transmission de signaux de prolifération aux cellules - activés par mutation, amplification (multiplication du nombre de copies de gène) ou translocation hyperactivité constitutive - effet dominant (modification de l une des 2 copies du gène est suffisante) sur la prolifération cellulaire via la transmission constitutive de stimuli mitogènes aux cellules L ensemble du processus de cancérogenèse correspond à l accumulation d altérations génétiques conduisant à la dérégulation de la prolifération cellulaire et de l homéostasie tissulaire Les 6 caractéristiques fonctionnelles acquises par les cellules tumorales (2) inactivation de gènes suppresseurs de tumeurs - impliqués dans les mécanismes de contrôle négatif de la prolifération cellulaire - inactivés par délétion ou mutation récessive touchant les deux copies du gène # $ %&!&% - dérégulation de la prolifération cellulaire (perte de signaux de contrôle négatif)!" (3) altération de gènes impliqués dans le maintien de l intégrité du génome - gènes des différents systèmes de réparation de l ADN - inactivation facilite l accumulation des altérations génétiques ' % (
CROISSANCE AUTONOME INDEPENDANTE DE L APPORT DE FACTEUR DE CROISSANCE 1 ) Synthèse autocrine de facteurs de croissance Exemple : production de PDGF dans les glioblastomes I Acquisition d une possibilité de croissance autonome 2 ) Surexpression des récepteurs membranaires pour les facteurs de croissance indépendante de l apport de facteurs de croissance Cellule peu sensible aux facteurs de croissance extérieurs Cellule hyper réceptive à la même quantité de facteurs de croissance extérieurs Exemple : Surexpression de EGFR (récepteur de l Epidermal Growth Factor : EGF) dans les cancers du colon ou du poumon Surexpression de ErbB2 (autre membre de la famille des récepteurs de l EGF) dans les cancers du sein 2 ) Surexpression des récepteurs membranaires pour les facteurs de croissance Moyens thérapeutiques CROISSANCE AUTONOME INDEPENDANTE DE L APPORT DE FACTEUR DE CROISSANCE 3 ) Activation constitutive des voies de signalisation intracellulaires ANTICORPS MONOCLONAUX ciblant la partie extracellulaire des récepteurs de facteurs de croissance blocage de la fixation du ligand Herceptin (trastuzumab) efficace dans les cancers du sein métastatiques Erbitux (cetuximab) efficace dans les cancers du colon métastatiques 2 exemples mutation de Ras et activation de la voie des MAP kinases translocation t(9;22) protéine de fusion BCR-ABL à activité TK augmentée INHIBITEURS DE TYROSINE KINASE = inhibiteurs de l activité enzymatique intracellulaire du récepteur induite par la fixation du facteur de croissance blocage de la transmission du signal de prolifération Tarceva (erlotinib) ou Iressa (gefitinib) efficace dans les cancers du poumon
Exemple 1 La voie des MAP kinases induite par Ras Exemple 1 Voie de signalisation des récepteurs aux facteurs de croissance La voie des MAP kinases induite par Ras Voie de signalisation des récepteurs aux facteurs de croissance Facteur de croissance Récepteur des facteurs de croissance Dimère de récepteurs Récepteur avec un domaine intracellulaire à activité tyrosine kinase (TK) intrinsèque SOS entraîne l activation de Ras Echange GDP GTP Partie intracytoplasmique phosphorylée par l activité TK du récepteur [Tyrosine Kinase : Phosphorylation de Protéines sur AA Tyrosine ] Dimérisation du récepteur Ras-GTP Forme ACTIVE de Ras Au contact des tyrosines phosphorylées : Activation du domaine TK Recrutement de molécules adaptatrices initiant la signalisation intracellulaire Autophosphorylation de la partie intracellulaire du récepteur sur ses AA Tyrosine Activation de la voie des MAP Kinases Transmission de l information à l intérieur de la cellule La voie des MAP kinases induite par Ras CROISSANCE AUTONOME INDEPENDANTE Voie de signalisation des récepteurs aux facteurs de croissance DE L APPORT DE FACTEUR DE CROISSANCE Exemple 1 Facteur de croissance [MAP : Protéine Activée par signaux Mitogènes] Cascade des MAP Kinases 3 phosphorylations successives (1) Ras-GDP INACTIF Ras-GTP ACTIF Cellules tumorales : dérégulation de l activation de Ras Mutation de Ras (codon 12,13 ou 61) Cancers du pancréas (80 à 90%), du colon (30%), (2) Maintien de Ras sous forme ACTIVE liée au GTP (3) NOYAU Retour de Ras à l état inactif (lié au GDP) Hydrolyse du GTP en GDP Activité GTPasique intrinsèque de Ras stimulée par liaison à des protéines activatrices (GAP) Synthèse de protéines stimulant la division cellulaire (cycline, ) Réduction de l activité GTPasique de Ras Activation constitutive des voies de signalisation (MAP Kinases, ) Prolifération cellulaire indépendante de la présence de facteurs de croissance
IMPLICATIONS THÉRAPEUTIQUES Ac anti-récepteurs de facteurs de croissance (Erbitux, ) FC Facteur de croissance CROISSANCE AUTONOME INDEPENDANTE DE L APPORT DE FACTEUR DE CROISSANCE 3 ) Activation constitutive des voies de signalisation intracellulaires 2 exemples RTKI Inhibiteurs de l activité TK des récepteurs (Tarceva, ) RTKI Ras Muté GTP Voie des MAP kinases SURACTIVEE de façon intrinsèque mutation de Ras et activation de la voie des MAP kinases translocation t(9;22) protéine de fusion BCR-ABL à activité TK augmentée Anticorps anti-récepteurs de facteurs de croissance Petites molécules inhibitrices de l activité TK des récepteurs de facteurs de croissance INEFFICACES SUR LES CELLULES CANCEREUSES AYANT UNE MUTATION DE RAS Inutile d utiliser ces molécules chez les patients ayant une tumeur mutée sur Ras CROISSANCE AUTONOME INDEPENDANTE DE L APPORT DE FACTEUR DE CROISSANCE 3 ) Activation constitutive des voies de signalisation intracellulaires translocation t(9;22) protéine de fusion BCR-ABL qui présente une activité Tyrosine Kinase constitutive (phosphorylation de protéines sur acides aminés Tyrosine) ABL activité TK contrôlée Propriétés de la protéine de fusion BCR-ABL Point de fusion avec BCR Contrôle inhibiteur translocation t(9;22) Chromosome Philadelphie > 95% des LMC (Leucémie Myéloïde Chronique) Elément du diagnostic positif 10 à 20% des LAL (Leucémie Aiguë Lymphoblastique) Pronostic très péjoratif (9q34) (22q11) réciproque Juxtaposition des gènes BCR et ABL BCR-ABL activité TK constitutive Dimérisation auto phosphorylation Transcription et traduction d une protéine de fusion BCR-ABL
Ciblage thérapeutique de l activité Tyrosine Kinase de BCR-ABL Glivec (imatinib) Développement de l imatinib = Glivec 1er traitement par VOIE ORALE de la Leucémie Myéloïde Chronique Imatinib (STI571) Possibilité de traitement des patients en ambulatoire Efficacité initiale +++ dans les LMC en phase chronique - taux de rémission hématologique complète : > 95% (normalisation des GB et des plaquettes, absence de blastes circulants, ) - taux de rémission cytogénétique complète : ~ 80% (disparition des cellules avec chromosome Philadelphie sur caryotype) Principal problème : Résistance Secondaire - amplification du gène et/ou surexpression de BCR-ABL Imatinib = inhibiteur compétitif de la liaison de l ATP au domaine kinase L imatinib se lie et stabilise BCR-ABL dans une conformation inactive, dans laquelle le site catalytique est inaccessible à l ATP et au substrat Inhibition de la phosphorylation des substrats par la kinase BCR-ABL - MUTATIONS dans le domaine kinase de BCR-ABL qui altèrent la fixation de l inhibiteur Développement d inhibiteurs de 2ème génération (voie orale) - dasatinib = Sprycel - nilotinib = Tasigna RAPPEL DU CYCLE CELLULAIRE II Echappement aux mécanismes de contrôle du cycle cellulaire Mitose division cellulaire 1 ) Rappels sur le cycle cellulaire et sa régulation Les complexes cycline CDK Les inhibiteurs des CDK 2 ) Exemples de mécanismes d échappement au contrôle du cycle cellulaire Surexpression de la cycline D Inactivation de p16 (inhibiteur de CDK) Inactivation de Point de contrôle mitotique Facteurs de croissance M Transition G2/M Préparation à la mitose G0 (état quiescent) précoce G2 (réparation des erreurs de réplication de l ADN) S tardive Synthèse et duplication de l ADN Transition /S Préparation à la réplication de l ADN (synthèse des enzymes nécessaires à la réplication de l ADN) Point de restriction Cellule irrémédiablement engagée dans le cycle
LA RÉGULATION DU CYCLE CELLULAIRE Exemple : Déroulement de la phase et transition /S Le déroulement du cycle cellulaire est contrôlé par des protéines spécifiques : les CYCLINES qui s associent à des partenaires catalytiques, les CDK (kinases dépendantes des cyclines) Phase Point de restriction Transition /S Phase S Cycline D-CDK4 Cycline E-CDK2 Cycline A-CDK2 L abondance des CYCLINES varie en fonction des différentes phases du cycle cellulaire Facteurs de croissance Voies de signalisation (MAPK) Amplification de la phosphorylation de Cdk2, Cdk1 Différents complexes cycline CDK sont activés de façon séquentielle et régulent la progression au cours du cycle cellulaire en phosphorylant différents substrats spécifiques Cyc D Cycline D Cyc D CDK4 Phosphorylation de la protéine (retinoblastoma protein) E2F P P P E2F Le facteur de transcription E2F libéré de devient actif Cyc E CDK2 Cycline E Cellule irrémédiablement engagée dans le cycle (même si arrêt du stimulus facteur de croissance) Protéines nécessaires à la phase S Cycline A (déroulement phase S) ADN polymérase (réplication de l ADN) Thymidine synthase (synthèse des bases) LA RÉGULATION DU CYCLE CELLULAIRE LA RÉGULATION DU CYCLE CELLULAIRE Les inhibiteurs de CDK (CDKI) 2 familles de molécules : p15/p16 et p21/p27 Si une cellule reçoit des stimuli de prolifération inappropriés Exemple : cellule en voie de «transformation» cancéreuse avec activation autonome de voies de signalisation stimulant sa prolifération ATTENTION : DANGER!!! Cycline B - CDK 1 Transition G2/M M Stimuli mitogéniques inappropriés (activation autonome de voies de signalisation) précoce p15, p16 Cycline D - CDK 4 Cycline A - CDK 1 G2 Activation de systèmes de régulation bloquant la progression du cycle cellulaire Cycline A - CDK 2 S tardive Point de restriction Cycline E - CDK 2 INHIBITEURS DE CDK (CDKI) Transition /S
CELLULE CANCEREUSE = DÉRÉGULATION DU CYCLE CELLULAIRE Suppression des mécanismes de contrôle du cycle cellulaire Stimuli mitogéniques inappropriés (activation autonome de voies de signalisation) CELLULE CANCEREUSE = DÉRÉGULATION DU CYCLE CELLULAIRE 1 er mécanisme : Inactivation des inhibiteurs de CDK (CDKI) Stimuli mitogéniques inappropriés (activation autonome de voies de signalisation) Cycline B - CDK 1 p16, p15 Transition G2/M G2 M précoce Transition G2/M Cycline A - CDK 1 G2 M précoce Cycline D - CDK 4 S tardive Point de restriction S tardive Point de restriction Cycline A - CDK 2 Cycline E - CDK 2 Transition /S Transition /S CELLULE CANCEREUSE = DÉRÉGULATION DU CYCLE CELLULAIRE 2 ème mécanisme : Hyperactivation des cyclines et/ou des CDK Stimuli mitogéniques inappropriés (activation autonome de voies de signalisation) II Echappement aux mécanismes de contrôle du cycle cellulaire Cycline B - CDK 1 Transition G2/M Cycline A - CDK 1 G2 M S précoce tardive p16, p15 Cycline D - CDK 4 Point de restriction 1 ) Rappels sur le cycle cellulaire et sa régulation Les complexes cycline CDK Les inhibiteurs des CDK 2 ) Exemples de mécanismes d échappement au contrôle du cycle cellulaire Surexpression de la cycline D Inactivation de p16 (inhibiteur de CDK) Inactivation de Cycline A - CDK 2 Cycline E - CDK 2 Transition /S
Surexpression du gène codant pour la cycline D1 Exemple : Translocation t(11;14) Translocation associée à une variété particulière de Lymphome Malin Non Hodgkinien = lymphome à cellules du manteau (zone périphérique des ganglions) Inactivation de p16 (inhibiteur de CDK) Inactivation des 2 copies du gène p16 dans de très nombreux cancers - Perte homozygote des deux copies du gène cycline D1 11q13 Cµ IgH 14q32 Surexpression de la cycline D1 sous l influence des séquences régulatrices qui stimulent l expression des chaînes lourdes des Ig 11q- 14q+ Cµ IgH cycline D1 Cµ : séquences régulatrices des chaînes lourdes des Ig Ces séquences régulatrices des Ig sont naturellement hyperactives dans les lymphocytes Surexpression massive de la cycline D1 dans les lymphocytes Dérégulation du cycle cellulaire des lymphocytes avec prolifération +++ Lymphome - Perte d une seule copie du gène mais associée à une mutation inactivant la copie restante du gène OU une méthylation du promoteur du gène restant (inhibition de l expression) L inhibiteur de CDK p16 : Exemple type d un GENE SUPPRESSEUR de TUMEUR inactivé dans les cancers On peut considérer la CYCLINE D1 comme une protéine ONCOGENIQUE La surexpression de la cycline D1 est un élément essentiel pour établir le diagnostic de lymphome du manteau Inactivation de (protéine rétinoblastoma) Autre exemple type de gène suppresseur de tumeur Délétions/Mutations des 2 copies du gène INACTIVATION DES COMPOSANTS DE LA VOIE DANS LES CANCERS - Rétinoblastome (tumeur maligne de la rétine) héréditaire ou sporadique - Certains carcinomes du poumon - Cancer du sein - Ostéosarcome - Glioblastome (tumeur cérébrale) Evénement essentiel à la transformation cellulaire pour assurer l inactivation des signaux inhibiteurs contrôlant la transition /S du cycle cellulaire Interaction avec des oncoprotéines virales - E7 des papilloma virus humains (HPV) Cancer du col utérin p16 Cyc D CDK4 E2F Phase S Conséquence : Perte des capacités d interaction entre et E2F E2F E2F gènes spécifiques de la phase S exprimés de façon non régulée Prolifération cellulaire +++ Stratégie thérapeutique Restaurer l effet antiprolifératif par des inhibiteurs synthétiques des CDKs (inhibiteurs pluri-cdk ou inhibiteurs + sélectifs) Exemples : flavopiridol, roscovitine,
III Echappement au processus d apoptose 1 ) Rappels sur les mécanismes de l apoptose La voie intrinsèque et le rôle de la protéine p53 2 ) Echappement au processus d apoptose Inactivation de Bax (protéine pro-apototique) Surexpression de Bcl2 (protéine anti-apoptotique) Inactivation de p53 3 ) Stratégies thérapeutiques pour restaurer l apoptose Activation de la voie extrinsèque des récepteurs de mort Inhibition de Bcl2 Restauration de p53 Activation de la voie intrinsèque de l apoptose Si une cellule en voie de «transformation» cancéreuse 1 ) a acquis une capacité autonome de prolifération 2 ) a inactivé les systèmes de contrôle inhibiteurs du cycle cellulaire ATTENTION : DANGER IMMINENT!!! Nécessite urgente d ELIMINER CETTE CELLULE «ANORMALE» Activation d un processus de mort cellulaire programmée = APOPTOSE Activation de la voie intrinsèque de l apoptose En présence de signaux «d activation inappropriés» (Activation d oncogènes ou suppression de signaux antiprolifératifs) Accumulation de la protéine p53 III Echappement au processus d apoptose 1 ) Rappels sur les mécanismes de l apoptose La voie intrinsèque et le rôle de la protéine p53 Gènes cibles de p53 Bax Libération de cytochrome c de la mitochondrie p21 ARRÊT DU CYCLE CELLULAIRE (transitions /S et G2/M) Bcl2 (inhibiteur de la libération de cytochrome c) 2 ) Echappement au processus d apoptose Inactivation de Bax (protéine pro-apototique) Surexpression de Bcl2 (protéine anti-apoptotique) Inactivation de p53 Voie intrinsèque mitochondriale Activation des caspases effectrices (caspases 3, 6, 7) Activation de caspases initiatrices (caspase 9) [Caspase = Protéase à Cystéine clivant les protéines après un résidu Aspartate] Destruction des structures cellulaires Activation de DNase (Fragmentation de l ADN) MORT CELLULAIRE APOPTOTIQUE 3 ) Stratégies thérapeutiques pour restaurer l apoptose Activation de la voie extrinsèque des récepteurs de mort Inhibition de Bcl2 Restauration de p53
ECHAPPEMENT AU PROCESSUS D APOPTOSE Les cellules cancéreuses doivent échapper au processus d apoptose INACTIVATION ou EXPRESSION de BAX Accumulation de la protéine p53 Bax Libération de cytochrome c de la mitochondrie p21 Activation de caspases initiatrices (caspase 9) ARRÊT DU CYCLE CELLULAIRE (transitions /S et G2/M) Bcl2 Signaux inhibiteurs de la libération de cytochrome c (via Bcl2) sont favorisés ECHAPPEMENT AU PROCESSUS D APOPTOSE Les cellules cancéreuses doivent échapper au processus d apoptose Accumulation de la protéine p53 Bax Libération de cytochrome c de la mitochondrie p21 Activation de caspases initiatrices (caspase 9) ARRÊT DU CYCLE CELLULAIRE (transitions /S et G2/M) Bcl2 SUREXPRESSION de Bcl2 t(14;18) des lymphomes folliculaires Activation des caspases effectrices (caspases 3, 6, 7) Destruction des structures cellulaires Activation de DNase (Fragmentation de l ADN) MORT CELLULAIRE APOPTOTIQUE Activation des caspases effectrices (caspases 3, 6, 7) Destruction des structures cellulaires Activation de DNase (Fragmentation de l ADN) MORT CELLULAIRE APOPTOTIQUE ECHAPPEMENT AU PROCESSUS D APOPTOSE Les cellules cancéreuses doivent échapper au processus d apoptose III Echappement au processus d apoptose MUTATIONS de p53 (> 50% de tous les cancers) Accumulation d une protéine p53 mutée non fonctionnelle Activation des caspases effectrices (caspases 3, 6, 7) Bax Libération de cytochrome c de la mitochondrie p21 Activation de caspases initiatrices (caspase 9) ARRÊT DU CYCLE CELLULAIRE (transitions /S et G2/M) Bcl2 Signaux inhibiteurs de la libération de cytochrome c (via Bcl2) sont favorisés Destruction des structures cellulaires Activation de DNase (Fragmentation de l ADN) MORT CELLULAIRE APOPTOTIQUE 1 ) Rappels sur les mécanismes de l apoptose La voie intrinsèque et le rôle de la protéine p53 2 ) Echappement au processus d apoptose Inactivation de Bax (protéine pro-apototique) Surexpression de Bcl2 (protéine anti-apoptotique) Inactivation de p53 3 ) Stratégies thérapeutiques pour restaurer l apoptose Activation de la voie extrinsèque des récepteurs de mort Inhibition de Bcl2 Restauration de p53
Stratégies thérapeutiques pour restaurer l apoptose Activer la voie des récepteurs de mort Ligand TRAIL soluble Ac agonistes des R de TRAIL Voie des récepteurs de mort (voie extrinsèque) Restauration de p53 p53 Voie mitochondriale (voie intrinsèque) Favoriser la libération mitochondriale de cytochrome c Inhibition de Bcl-2 Oligonucléotides anti-sens Peptides bloquants IV Maintien d un potentiel de réplication illimité Death Inducing Signaling Complex 1 ) L érosion des télomères 2 ) Maintenance des télomères IV Maintien d un potentiel de réplication illimité Une cellule en voie de «transformation» cancéreuse ayant 1 ) acquis une capacité autonome de prolifération 2 ) inactivé les systèmes de contrôle inhibiteurs du cycle cellulaire 3 ) acquis la capacité d échapper au processus de mort par apoptose est «équipée» pour proliférer de façon autonome sans contrainte Mais problème : La division d une cellule n est pas un processus qui peut se poursuivre à l infini Pourquoi? Érosion des télomères au cours de la réplication de l ADN 5 3 5 3 Amorce ARN 3 5 3 5 Progression de la fourche de réplication Extrémité 3 des télomères 5 3 5 3 Zone d ADN non répliquée Érosion progressive des séquences télomériques d environ 50 à 100-200 nucléotides à chaque division cellulaire En dessous d un seuil critique ==> Fusions chromosomiques bout à bout Anomalies caryotypiques majeures entraînant une mort cellulaire massive
Maintien d un potentiel de réplication illimité REACTIVATION de la TELOMERASE V Activation du processus d angiogenèse Toute cellule, au sein d un tissu, a besoin pour sa survie et son fonctionnement : Séquences répétées (TTAGGG)n - d un apport adéquat en oxygène et en nutriments métaboliques - d un système efficace pour l élimination des «déchets» du métabolisme cellulaire Enzyme associée à un petit ARN de séquence complémentaire à celle des télomères La cellule doit résider à proximité d un réseau vasculaire Maintien de la longueur des télomères Phases précoces du développement tumoral Vaisseaux du tissu normal environnant Développement au delà d une certaine taille (~2 mm3) Recrutement de nouveaux vaisseaux ANGIOGENESE TUMORALE «switch» angiogénique En l absence d angiogenèse Lésions tumorales de petite taille, avasculaires maintenues en l état de «dormance» Recherche d inhibiteurs de télomérase est actuellement explorée comme piste thérapeutique Facteurs déclenchant le switch angiogénique Facteurs pro-angiogéniques Hypoxie intratumorale Oncogènes Cytokines Facteurs de croissance (Angiopoïétine) (Platelet Derived Growth Factor) Vascular Endothelial Growth Factor Fibroblast Growth Factor Facteurs pro-angiogéniques
Activation des cellules endothéliales vasculaires Maturation et stabilisation des nouveaux vaisseaux Bourgeonnement de nouveaux vaisseaux Stratégies thérapeutiques ciblant l angiogenèse Anticorps anti-vegf Bevacizumab =Avastin Anticorps anti-vegfr-2 VEGF VEGF P P P VEGFR-2 sur les cellules endothéliales Inhibiteurs de tyrosine kinase Sunitinib = Sutent Inhibe l activité TK de plusieurs récepteurs (VEGFR-2 et 1, PDGF-R, c-kit, FLT3, )
Stratégies thérapeutiques ciblant l angiogenèse Stratégies thérapeutiques ciblant l angiogenèse Bévacizumab = Avastin Sunitinib = Sutent traitement de 1ère intention des cancers du colon métastatiques en association avec une chimiothérapie à base de 5-fluorouracile +/- irinotécan (inhibiteur de topoisomérase I) ou oxaliplatine (sel de platine) dans les cancers du sein métastatiques en association avec le paclitaxel (poison du fuseau, dérivé du taxol) (Avril 2007) cancers du rein métastatiques (effet anti-angiogénique) dans les tumeurs stromales gastro-intestinales (GIST) : tumeurs surexprimant des formes activées du récepteur c-kit ou PDGF-R, en 2ème intention, après échec du Glivec (inhibiteur de l activité TK de c-kit et de PDGF-R en plus de BCR-ABL) dans les cancers du poumon non à petites cellules, en association avec le carboplatine (sel de platine) et le paclitaxel (poison du fuseau) (Août 2007) dans les cancers du rein avancés ou métastatiques, en association avec l interféron LE PROCESSUS METASTATIQUE LA MATRICE EXTRACELLULAIRE La matrice extracellulaire est composée par l'association de 3 types de molécules : - des fibres : collagène et élastine (rôle de soutien et d élasticité) - des glycoprotéines : fibronectine, laminine, (rôle dans l adhérence cellulaire) - des polysaccharides : glycosaminoglycanes et protéoglycanes (gel de remplissage) Modification de l expression des molécules d adhérence cellulaire LA MEMBRANE BASALE : structure spécialisée de la matrice extracellulaire - formée d un réseau organisé de collagène de type IV, laminine, entactine/nidogène (glycoprotéine), perlécan (protéoglycane) - située à la base de tous les épithélium : sépare les cellules épithéliales du tissu conjonctif environnant Remodelage intense de la matrice extracellulaire au cours du processus métastatique Pour métastaser, les cellules qui composent la tumeur vont devoir exprimer un ensemble d enzymes protéolytiques leur permettant de dégrader les composants de la membrane basale et de la matrice extracellulaire
LE SYSTÈME PLASMINOGÈNE - PLASMINE VI Invasion tissulaire et dissémination métastatique 1 ) Le système plasminogène - plasmine 2 ) Le système des métalloprotéases matricielles LE SYSTÈME DES MÉTALLOPROTÉASES MATRICIELLES (MMPs) LES METALLOPROTEASES MATRICIELLES (MMPs) Famille de protéases extracellulaires (>20 membres actuellement) Présence d un atome de Zinc au niveau du site catalytique Après activation dégradation de la matrice extracellulaire (collagène, laminine, fibronectine, ) + d autres substrats non matriciels (protéines de liaison de facteurs de croissance, ) La plupart des MMPs sont exprimées par les cellules du stroma tumoral présentes au voisinage des cellules cancéreuses (fibroblastes, cellules inflammatoires, MAC, cellules endothéliales, ) Importance fondamental du STROMA TUMORAL qui est distinct d un simple stroma interstitiel le stroma tumoral présente des propriétés particulières induites au contact des cellules cancéreuses et développées au profit des cellules cancéreuses Rôle direct dans l invasion des cellules tumorales et le processus de métastase - dégradation des composés structuraux de la MEC et de la membrane basale - dégradation de molécules d adhésion (E-cadhérine) Rôle dans la régulation du micro-environnement au profit des cell. cancéreuses - libération de facteurs de croissance stockés dans la MEC (EGF-like, FGF, TGF, ) - activation de cytokines (précurseur de l IL-1β) - clivage de protéines de liaison de facteur de croissance Exemple : IGFBP biodisponibilité des IGFs (facteurs de croiss. dérivés de l insuline) favorise la survie et la prolifération des cellules cancéreuses dès les stades précoces Rôle activateur de l angiogenèse MMP-2 et MMP-9 activent l angiogenèse biodisponibilité du VEGF invasion de la MEC par les cell. endoth.
Les inhibiteurs de MMPs CONCLUSION La transformation oncogénique d une cellule normale en cellule cancéreuse repose sur la sélection d une combinaison d altérations génétiques permettant aux cellules 1 ) de bénéficier en continu de signaux intracellulaires de prolifération 2 ) d échapper aux mécanismes de contrôle négatif du cycle cellulaire 3 ) d échapper aux mécanismes de mort cellulaire par apoptose 4 ) d assurer le maintien de la longueur des télomères Émergence de clones cellulaires présentant un avantage de croissance susceptibles de survivre et proliférer de façon autonome Peu d efficacité prouvée dans les 1 ers essais cliniques (réalisés sur des tumeurs de stades avancés, en monothérapie) A réévaluer dans de nouveaux essais cliniques (stades plus précoces, en association avec chimiothérapie classique) (TSG = Tumor Suppressors Genes) CONCLUSION La progression tumorale (expansion de la tumeur et éventuellement sa dissémination métastatique) nécessite l acquisition de nouvelles propriétés qui reposent sur l interaction des cellules tumorales avec leur micro-environnement Activation de l angiogenèse Activation de systèmes protéolytiques de la MEC Modification des molécules d adhésion cellulaire L ensemble de ces mécanismes constituent des cibles pour le développement de nouvelles thérapeutiques plus spécifiques, dirigées contre les cellules tumorales Un des enjeux actuels de la recherche en cancérologie est de définir les combinaisons d altérations génétiques associées au développement des tumeurs Programmes CIT (Cartes d Identité des Tumeurs) Identifier des combinaisons de marqueurs d intérêt pronostic ou prédictif de la réponse thérapeutique traitements «à la carte»