La cancérologie, de la biologie à l'officine

Académie nationale de Pharmacie (2 février 2011) La cancérologie, de la biologie à l'officine Pr. Alain GOUYETTE alain.gouyette@u-psud.fr

Voies de signalisation Invasion Récepteur couplé à l adénylate cyclase Division cellulaire Récepteur couplé à la PLC G PLC Adenyl Cyclase DAG Ca G PKC IP3 ATP camp S6 PKA DNA EGF her myc max cell cycle progression PLC cdk SH2 GRB map kinase fos jun cyclins p21/p16 Récepteurs TK SH3 SOS ras gap raf p190 p62 farnésylation mrna Angiogenèse Facteurs de croissance 3

Famille des récepteurs des facteurs de croissance épithéliale humains EGF, TGFa β-celluline Amphiréguline HB-EGF Pas de ligand spécifique - agit souvent en partenaire de dimères Herégulines NRG2 NRG3 Herégulines β-celluline TK TK TK 4 erbb1 HER1 EGFR erbb2 HER2 neu erbb3 HER3 erbb4 HER4

Stimulation d EGFR (suite) TK TK TK Hétérodimérisation erbb1 HER1 EGFR erbb2 HER2 neu erbb3 HER3 erbb4 HER4 5 Risque de cancer

L activation d EGFR est à l origine de plusieurs effets biologiques clinicaloptions.com/oncology PI3-K Shc Grb2 Sos-1 AKT MEKK-1 Ras Raf mtor MKK-7 MEK JNK ERK 6 Apoptose Résistance Prolifération Angiogenèse Métastases

Inhibiteurs de tyrosine kinases EGFR Stratégies visant à inhiber EGFR AcM anti-egfr AcM anti-ligand AcM bi- spécifiques Cellule effectrice immunitaire ATP TK TK TK TK - - - - 7

Anticorps monoclonaux en cancérologie (France) 8 Anticorps monoclonaux Nom de spécialité Pathologies Cible Cétuximab Erbitux Côlon métastatique EGFR Rituximab MabThera Lymphomes folliculaires et non hodgkiniens CD20 Trastuzumab Herceptin Sein HER-2 Alemtuzumab Mabcampath Leucémies lymphoïdes chroniques CD52 Bévacizumab Avastin Côlon métastatique VEGF Ibritumomab tiuxétan ( 90 Y) Gemtuzumab ozogamicin Zévalin Lymphomes non hodgkiniens Leucémies aiguës myéloïdes Panitumumab Vectibix Cancer colorectal métastasé (Kras non muté) CD20 CD33 EGFR

La famille EGFR/HER HRG (NRG1) Ligand binding domain Transmembrane Tyrosine kinase domain erb-b1 EGFR HER1 neu Erb-b2 HER2 Erb-b3 HER3 Erb-b4 HER4 9 Mendelsohn and Baselga. Oncogene. 2000;19:6550. Olayioye et al. EMBO J. 2000;19:3159. Prigent and Lemoine. Prog Growth Factor Res. 1992;4:1. Harari and Yarden. Oncogene. 2000;19:6102. Earp et al. Breast Cancer Res Treat. 1995;35:115.

IMMUNOHISTOCHIMIE (IHC) Surexpression du récepteur HER2 Score 0 1 2 3+ Facteur PRÉDICTIF : Patiente éligible pour un traitement par trastuzumab : anticorps spécifique de ce récepteur membranaire 10

Traitement systémique des cancers du sein invasifs les moyens existants Hormonothérapie Tamoxifène Anti-aromatases Facteur prédictif de la réponse Expression de : RE : récepteur des œstrogènes RP : récepteur de la progestérone Herceptin Trastuzumab Chimiothérapie(s) Surexpression de la protéine HER2 Amplification du gène HER2 Cancers du sein triple-négatifs Inhibiteurs de PARP? 11

Angiogenèse nécessaire pour une tumeur à croissance soutenue Cellules tumorales Interaction du ligand avec le récepteur Facteurs angiogéniques Prolifération Invasion et migration 12

Rôle central du VEGF dans l angiogenèse physiologique durant le développement Le VEGF est essentiel pour le développement embryonnaire, puis pour le développement post-natal précoce L inactivation d un seul allèle conduit à la mort de l embryon [1,2] Nécessaire à la formation de l ossification endochondrale 13 1. Carmeliet P, et al. Nature. 1996;380:435-439. 2. Ferrara N, et al. Nature. 1996;380:439-442.

L angiogenèse est impliquée dans les processus de croissances tumorale et métastatique Stade prétumoral Tumeur maligne Croissance tumorale Invasion vasculaire Micrométastases dormantes Métastases détectables Tumeur avasculaire Switch angiogénique Tumeur vascularisée Intravasation des cellules tumorales Ensemencement à distance Angiogenèse secondaire Stades auxquels l angiogenèse intervient dans la progression tumorale 14 Poon RT, et al. J Clin Oncol. 2001;19:1207-1225. Reproduced with permission from the American Society of Clinical Oncology.

FLUX SANGUIN Avant traitement Après traitement 15

La famille VEGF et ses récepteurs PIGF VEGF-A VEGF-B VEGF-C VEGF-D VEGFR-1 (Flt-1) VEGFR-2 (Flk-1/KDR) VEGFR-3 (Flt-4) Angiogenèse Angiogenèse Lymphangiogenèse Lymphangiogenèse 16 Neufeld G, et al. FASEB J. 1999;13:9-22.

Bévacizumab (Avastin ): rhumab VEGF anticorps monoclonal humanisé recombinant qui se lie au VEGF 93 % humain, 7 % murin reconnaît toutes les isoformes du VEGF, K D = 8 x 10-10 M demi-vie terminale de 17 à 21 jours 17

Construction de aflibercept Bévacizumab AcM humanisé ~ 160,000 MW Kd = 0,8-5 nm Bloque le VEGF simien avec une forte affinité VEGFR1 VEGFR2 VEGF-Trap Demi-vie observée chez l Homme : ~ 17-21 jours 1 2 1 2 2 2 VEGF Trap : protéine de fusion avec des domaines de VEGFR1 et VEGFR2 avec la partie Fc d une IgG Uniquement des séquences humaines 3 4 5 3 4 5 3 3 Fc ~ 110,000 MW K D < 1 pm Bloque le VEGF chez tous les mammifères (ainsi que le PIGF) 6 7 6 7 Demi-vie observée chez l Homme : ~ 17 jours Kinase Kinase 18 Economides AN, et al. Nat Med. 2002;9:47-52. Holash J, et al. Proc Natl Acad Sci US A. 2002;99:11393-11398.

Tumeur Aflibercept bloque la croissance tumorale et l angiogenèse chez la souris Tumeur Taille de la tumeur, mm 3 300 200 100 0 Contrôle VEGF-Trap Tumeur - contrôle Tumeur traitée par aflibercept 19 Grosse tumeur vascularisée Petite tumeur non vascularisée

Inhibiteur de tyrosine kinases 20

Conversion du proto-oncogène abl en oncogène dans la leucémie myéloïde Ph + Gène bcr (Chr. 22) Gène abl (Chr. 9) Point de cassure TRANSLOCATION Ph + Point de cassure TRANSCRIPTION Gène de fusion bcr/abl ARNm bcr/abl TRADUCTION Protéine de fusion BCR/Abl 21

Imatinib est la Preuve du Principe pour ces médicaments L imatinib cible très spécifiquement la tyrosine kinase bcr-abl La fonction de bcr-abl est la cause essentielle de la leucémie myéloïde chronique 22

APPROCHE RAISONNÉE : agents ciblant bcr-abl Produits naturels leads empiriques CO 2 H OH OH OH OH NHCHO N HO OH OH HO OH HO erbstatine lavendustine picéatannol Première génération de produits de synthèse OH OH NH AG957 CO 2 Me HN AG1112 CN HN N CN NH 2 N Seconde génération de produits testés en N N NH Me N clinique 23 NH O CGP 57148B = STI571 ou imatinib N Me

Sunitinib (maléate) : Sutent H 3 C O N H N CH 3 CH3 F N H N H O CH 3 25

Sunitinib : un inhibiteur multi-cibles des récepteurs à tyrosine kinases IC 50 (mm) [1] VEGFR-1 VEGFR-2 FLT4 Fms PDGFR-a PDGFR-b CSF1R KIT FLT3 VEGFR2 : 4 PDGFRβ : 39 KIT : 1 FLT3 (WT) : 8 EGFR : > 10 000 Actif sur VEGFR, PDGFR, KIT et FLT3 à des concentrations micromolaires Les récepteurs-cibles sont impliqués à la fois dans la prolifération des cellules tumorales et l angiogenèse Pas d activité significative sur d autres RTK (i. e., EGFR) ; testé sur plus de 40 RTK et protéines kinases Activité sur les GIST, cancers du rein et du sein 26 1. Chow LQ, et al. J Clin Oncol. 2007;25:884-896.

Sorafénib (Nexavar ) Inhibiteur de récepteurs à tyrosine kinases (TKI) [1] Inhibe VEGFR2, VEGFR3, FLT-3, PDGFR, c-kit, Raf kinases [1] Posologie : 400 mg deux fois par jour en continu [2] Approuvé par la FDA en décembre 2005, pour le traitement du carcinome rénal 27 1.Wilhelm SM, et al. Cancer Res. 2004;64:7099-7109. 2.Nexavar [package insert]. West Haven, Conn: Bayer Pharmaceutical Corporation; and Emeryville, Calif: Onyx Pharmaceuticals; 2005.

Nexavar : une double inhibition 28 Wilhelm SM, et al. Cancer Res 2004;64:7099 109

29 en pratique

Sorafénib dans le carcinome hépatocellulaire : étude de Phase III N = 321 patients (143 H / 178 F) Survie moyenne : 10,7 vs 7,9 mois Survie globale : 44 % d amélioration Temps jusqu à progresssion : 5,5 versus 2,8 mois Effet secondaire majeur : diarrhée Sorafénib : 11 % Placebo : 2 % 2008 : approuvé, par la FDA et par l EMEA, dans l hépatocarcinome inopérable 30 Llovet J, et al. ASCO 2007. Abstract LBA1.

Lapatinib (ditosylate) : Tyverb H 3 C O S N H O N HN N O Cible : - HER2/neu Cl F 31

Mécanisme d action du lapatinib Liaison au site ATP intracellulaire de EGFR (ErbB-1) et de HER2 (ErbB-2) inhibant la réaction de phosphorylation et l activation de la cascade de signalisation, du fait de son interférence avec : - les homodimères et, Lapatinib 1+1 2+2 1+2 32 - les hétérodimères de EGFR (ErbB-1) et de HER2 (ErbB-2) Rusnak et al. Mol Cancer Ther 2001;1:85-94 Xia et al. Oncogene 2002;21:6255-6263; Konecny et al. Cancer Res. 2006;66:1630-1639 Blocage des voies de signalisation

Cellule endothéliale VEGF-B VEGF-A VEGF-C VEGF-D VEGF-R1 (Flt-1) VEGF-R2 (KDR) VEGF-R3 (Flt-4) MIGRATION PROLIFERATION MIGRATION Ras Raf MEK PI3K Akt Caspase-9 enos p38mapk ERK 33 ANGIOGENESIS VASCULOGENESIS CELL ACTIVATION / SURVIVAL LYMPHANGIOGENESIS

Bévacizumab VEGF-B VEGF-A VEGF-C VEGF-D VEGF-R1 (Flt-1) VEGF-R2 (KDR) VEGF-R3 (Flt-4) MIGRATION PROLIFERATION MIGRATION Ras Raf MEK PI3K Akt Caspase-9 enos p38mapk ERK 34 ANGIOGENESIS VASCULOGENESIS CELL ACTIVATION / SURVIVAL LYMPHANGIOGENESIS

Bévacizumab VEGF-B VEGF-A VEGF-C VEGF-D VEGF-R1 (Flt-1) VEGF-R2 (KDR) VEGF-R3 (Flt-4) Vandétanib Valatinib Sunitinib MIGRATION Motésanib PROLIFERATION MIGRATION Sorafénib p38mapk Ras Raf MEK ERK PI3K Akt Caspase-9 enos 35 ANGIOGENESIS VASCULOGENESIS CELL ACTIVATION SURVIVAL LYMPHANGIOGENESIS

Angiogenèse tumorale : cellules et voies de signalisation Péricyte PDGF Facteurs de croissance angiogéniques Cellules endothéliales O 2 Cellule tumorale Secrétions paracrines 36

Angiogenèse tumorale : bévacizumab et les agents multi-cibles Péricyte Facteurs de croissance angiogénique Cellules endothéliales O 2 Cellule tumorale 37

Angiogenèse tumorale : bévacizumab et les agents multi-cibles Péricyte PDGF Cellules endothéliales O 2 Cellule tumorale 38

Péricyte PDGF-b PDGF-bR Ras Raf MEK Caspase-9 PI3K Akt enos p38mapk ERK 39 CELL ACTIVATION VESSEL MATURATION

Péricyte PDGF-b PDGF-bR Valatinib Sorafénib Vandétanib Sunitinib Motésanib Ras Raf PI3K Akt MEK Caspase-9 enos p38mapk ERK 40 CELL ACTIVATION VESSEL MATURATION

Angiogenèse tumorale : bévacizumab et les agents multi-cibles Péricyte Cellules endothéliales O 2 Cellule tumorale Secrétions paracrines 41

Cellule tumorale KIT RET Flt-3 Facteurs de croissance multiples Src Rac1 JNK Ras Raf MEK PI3K Akt p38mapk ERK 42 CELL PROLIFERATION SURVIVAL

Cellule tumorale KIT RET Flt-3 Facteurs de croissance multiples Sorafénib Sunitinib Valatinib Vandétanib Motésanib Src Rac1 JNK Ras Raf MEK PI3K Akt p38mapk ERK 43 CELL PROLIFERATION SURVIVAL

Conclusions L inhibition du système VEGF - VEGFR apparaît être une stratégie valide pour traiter de multiples formes de cancer Les modèles précliniques ont mis en évidence l activité des inhibiteurs en monothérapie et leur synergie avec les chimiothérapies classiques, dans plusieurs types de tumeurs Entre autres, le bévacizumab, le sunitinib, et le sorafénib valident l hypothèse de Judah Folkman [1] de même que leur utilisation en clinique confirme tout l intérêt de cette thérapie anti-angiogénique dans le traitement des cancers (souvent orphelins : rein, estomac, pancréas, ) 44 1. Folkman J. N Engl J Med. 1971;285:1182-1186.

Avantages des inhibiteurs d EGFR Efficaces par voie orale Meilleure qualité de vie Pas de pré-médication, ni de nécessité de monitorage Faible toxicité hématologique Potentialité d administration au long cours Pas de résistance croisée avec la radiothérapie ou l hormonothérapie 45

Toxicités des inhibiteurs de tyrosine kinases multi-cibles Hypertension Fatigue Problèmes de coagulation Saignements (épistaxis, hémorragies pulmonaires associées à la tumeur) Maux de tête Neurotoxicité Douleurs au site de la tumeur Protéinurie Hypothyroïdisme? Démangeaisons Myélosuppression Nausées / vomissements Diarrhées Toxicités cutanées, 46

Comment la résistance apparaît-elle? Mutations dans le gène BCR-ABL Surexpression of BCR-ABL Surexpression des Src-tyrosine kinases Efflux de l imatinib, médié par le système de résistance pléiotrope (MDR : multidrug resistance) Cytogénétique (réarrangements chromosomiques) 47

Mutations de la protéine ABL et liaison de l imatinib Mutations contribuant à la résistance à l imatinib (en vert) Tokarski, J. S. et al. Cancer Res 2006;66:5790-5797 48 Copyright 2006 American Association for Cancer Research

Thr Ile Glu Lys,Val 49

imatinib Type sauvage Mutant T315I (modèle) 50 Figure 16.26b The Biology of Cancer ( Garland Science 2007)

Stratégies pour surmonter la résistance au Glivec Inventer de nouveaux inhibiteurs de kinases Cibler d autres parties de la protéine BCR-ABL Inhiber la signalisation en aval (Ras, Raf, ) 51

52 Nilotinib (Tasigna )

Nilotinib (Tasigna ) Traitement LMC (Ph+) chez les patients intolérants ou résistants à l imatinib http://www.nilotinib.org/ 53

Après 10 années de développement de thérapies ciblées, où en sommes-nous? Quelques vrais succès! Globalement, les données sont encore fragmentaires, mais les cliniciens sont très impliqués dans le développement Certes, cette nouvelle classe montre des effets secondaires, mais certains de ces effets délétères peuvent être utilisés comme biomarqueurs de l activité La toxicité est variable parmi des composés qui semblent similaires, elle peut influencer la posologie, notamment dans les polychimiothérapies L efficacité et la toxicité devront être évaluées sur le long terme (cancer = maladie chronique) La connaissance des mécanismes de résistance permettra de nouveaux succès 54

55 Médicaments des thérapies «ciblées»

56 Petites molécules (chimie médicinale)

Macules pigmentées sous vandétanib (Zactima ) 57 Site : http://www.igr.fr/index.php?p_id=3035

Hyperkératose sous sorafénib (Nexavar ) 58 Senellart H., DU Oncogériatrie, Nantes (2008-2009)

Syndrome mains pieds hyperkérastosique sous sorafénib 59 C. Mateus et C. Robert, La Revue de médecine interne, 2009, 30, 401-410

Alopécie de type «androgénique», avec modification de texture, sous erlotinib 60 C. Mateus et C. Robert, La Revue de médecine interne, 2009, 30, 401-410

Trichomégalie ciliaire sous erlotinib 61 C. Mateus et C. Robert, La Revue de médecine interne, 2009, 30, 401-410

62 Anticorps monoclonaux

Effets secondaires du cétuximab Réactions allergiques (Erbitux ) Toxicités cutanées : folliculite, «acné», rash, sécheresse cutanée, prurit, atteinte des phanères Rash acnéiforme du visage et du dos 63 D. E. Gerber, American Academy of Family Physicians, 2008; 77(3): 311-319.

64 L observance du traitement par imatinib décline au cours du temps

65 Changement de spécialité au cours du traitement