L érythropoïétine recombinante 25 ans d expérience

L érythropoïétine recombinante 25 ans d expérience Nicole CASADEVALL AFSOS, 2013

Subventions Honoraires Advisory Boards AMGEN J & J ROCHE SANDOZ SHIRE QIAGEN

Plus que centenaire.. Séance du 27 Août 1906 C.R. de l Académie des Sciences

En 1977 La protéïne à partir de 2 550 litres d urine sujets aplasiques quelques milligrammes d Epo homogène pure

En 1985 Le gène Nature. 1985;313:806-10.

En 1986 La protéine recombinante humaine: rhuepo 1985 Clonage du gène de l Erythropoïétine (Jacobs et al., Nature Lin FK et Goldwasser E, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1986 Production de rhuepo dans des cellules de mammifères (CHO) (Egrié J. et al., Immunobiology) Masse moléculaire de la partie protéique : 18 400 Da Masse moléculaire de la protéine glycosylée : 30 400 Da Glycosylation nécessaire à l activité biologique in vivo o o 3 chaines de N glycosylation 1 chaine de O glycosylation

Mode d action de l EPO Prolifération Apoptosis Late progenitors Survie +++ Epo po2 Différenciation Kidney Mechanisms? Lignée-Erythroblastique po2 Epo Cellule Souche Erythropoïetine Consommation O 2 Vaisseaux Rein PO 2 Cœur Poumons GR Circulant Apoptosis Epo = facteur antiapoptotique Air inspiré O 2 Régulation par l hypoxie

1989 Clonage du gène du Récepteur à l Epo D Andréa AD, Cell 1989 1999 Cristallisation de l Epo non glycosylée fixée au récepteur Syed et al. Nature 1998 Le R-Epo est pré-dimérisé à la surface cellulaire Livnah O, Science 1999

Expression du R-Epo Epo Cellules érythroblastiques (mégacaryocytes)

Expression du R-Epo Epo Cerveau Rétine Coeur Reins Cellules érythroblastiques (mégacaryocytes)

rhuepo Médicament

rhuepo en thérapeutique Traitement de l anémie de la maladie rénale Epo sérique, mu/ml 1986 Production de rhuepo (Egrié et al., Immunobiology) 1986 Premiers essais thérapeutiques (Winearls et al., Lancet Eschbach et al., NEJM) 5000 1000 100 Réponse Epo appropriée 10 Réponse Epo inappropriée 15 20 25 30 35 40 Hématocrite, %

Traitement de l anémie de la maladie rénale Winearls C.G. et al, The Lancet 1987 Eschbach J.W. et al, NEJM 1987

Traitement de l anémie de la maladie rénale 1988, 1 ère AMM chez l insuffisant rénal hémodialysé Epoetine α Plus de 1 million de patients dans le monde Environ 45 000 hémodialysés en France 80-90 % reçoivent de la rhuepo Peu d effets secondaires notables HTA, crises convulsives si correction trop rapide de l anémie Augmentation de l hémoglobine maximum 1 g / 15 jours Cible d hémoglobine entre 11 et 12 g/dl

Bénéfices Cliniques des ASE Diminution des transfusions et de l hyperimmunisation HLA (Cochrane Database Syst Rev, 2005) Amélioration de la qualité de vie et tolérance à l effort (Cochrane Database Syst Rev, 2005) Diminution de la prévalence de l HVG si l hémoglobine est maintenue > 10g/100ml (Parfrey PS, Clin J Am Soc Nephrol, 2009)

rhuepo Médicament rhuepo de 1 ère génération Epoétine Epoétine Biosimilaires de Epoétine ½ vie 5 à 8 heures (IV) Nécessité d injections fréquentes Stratégies de modification de la molécule afin d augmenter la demi-vie

rhuepo Médicament rhuepo de 2 ème génération, à longue durée d action Darbepoétine 5 chaînes de glycosylation ½ vie 25 heures (IV) Méthoxy polyéthylène glycol Epoétine ½ vie 133 heures (IV) Le groupe européen des recommandations des bonnes pratiques : Agents Stimulant l Erythropoïèse (ASE)

rhuepo immunogène? Protéine Très discrètes différences de glycosylation entre rhuepo et Epo endogène De 1988 à 1998 seulement 3 cas d anticorps anti-epo après traitement par rhuepo Bergrem H et al, 1993 Peces R et al, 1996 Prabhakar SS et al, 1997

Hb (g/dl) Ferritin (ng/ml) Patient 1, 72 ans Néphropathie vasculaire Epoetin 4000 IU/week En 1998 Epoetin 6000 IU/week R B C transfusion PRCA (5.7 RBC per month) 14 12 10 8 1500 1250 1000 6 4 2 Réticulocytes : 7000/mm 3 750 500 250 0 0 3 6 9 12 Time (months) 0 Anticorps anti-epo positif

1997 1998 1999 2000 J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J Since Dec 93 Since Feb 93 Time Course of PRCA Cases 2001 2002 2003 A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J Voie sous-cutanée c Since Dec 95 c

Comment expliquer ces anticorps? En 1998, la sérum albumine humaine (HSA) (stabilisateur de l Epoétine ) est éliminée à la demande des régulateurs européens et remplacée (sauf aux USA) par du Polysorbate 80 (Tween 80)

Erythroblastopénies avec EPO alfa N of EPO alfa PRCA cases 80 70 60 50 40 30 20 10 0 HSA supprimée hors USA <1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Year Epo alfa outside USA Epo alfa in USA Epoetin formulation in US still contains HSA No increase in EPO-associated PRCA in USA

Pourquoi ces anticorps? Nouvelle formulation moins stable, plus immunogène? Sûrement multifactoriel +++ Plusieurs hypothèses : Rupture de la chaîne du froid? Hypothèse des Micelles (Schellekens, 2003) Agrégats - Rôle du Tungstène? (Jiang, 2009) Impuretés? «Hypothèse des Leachates» (Sharma, 2004)

N of EPO alfa PRCA cases Erythroblastopénies avec EPO alfa 80 70 60 50 40 30 20 10 0 HSA supprimée hors USA <1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Year Décembre 2002 Contre-indication Epo par voie souscutanée Piston des seringues recouvert de téflon Epo alfa outside USA Epo alfa in USA Epoetin formulation in US still contains HSA No increase in EPO-associated PRCA in USA

Incidence des érythroblastopénies Incidence pour 10 000 patient années Seringues avec piston caoutchouc ( 2002) 4.61 Seringues avec piston téflon (après 2002) 0.26 Boven et al. Kidney Int 2005; 67:2346 53 P < 0.0001 Contre-indication levée en 2006

Maladie Rénale - PRIMS PRospective IMmunogenicity Surveillance Registry Registre observationnel (J and J) (2005) 15 000 patients répertoriés en 4 ans Incidence des anticorps anti-epo après administration souscutanée d Epoétine, Epoétine β ou Darbépoétine Pas d excès d anticorps anti-epo avec Epoétine

Les anticorps Anti-Epo en 2013 Dans l insuffisance rénale Les érythroblastopénies avec Ac-anti érythropoïétine sont rares (1 à 3 /100 000 patients.année) observées avec tous les ASE En dehors de l insuffisance rénale 3 cas dans des myélodysplasies pas de cas publié en oncologie dans l hépatite C, cas d érythroblastopénies médiées par Ac antiérythropoïétine chez des patients traités par : Interferon Ribavirine Et ASE Rôle immunomodulateur de l Interferon?

sepo (mu/ml) Anémie du Cancer Retentissement +++ chez les patients 300 250 200 150 100 50 Iron deficiency anaemia Cancer Multifactorielle Chimio/radiothérapie Pertes sanguines Infiltration moelle Déficit nutritionnel Hémolyse déficit sécrétion d Epo 0 6 7 8 9 10 11 12 Hb (g/dl) Miller et al, NEJM 322:1689, 1990

rhuepo en thérapeutique 1994 AMM pour le traitement de l anémie du cancer patients traités par chimiothérapie contenant des sels de platine élargie ensuite à toute chimiothérapie

Traitement par ASE des anémies du cancer Corriger l anémie Réduire les transfusions Améliorer la qualité de vie 1. Bokemeyer C, et al. Eur J Cancer. 2004;40:2201-2216 2. Rizzo JD, et al. J Clin Oncol. 2008;26:132-149 3. NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology: Cancer and treatment-related anemia. Version 3.2007. www.nccn.org 4. Mikhael J, et al. Curr Oncol -2.

Mais 30 % - 40 % des patients ne répondent pas aux traitements par ASE

Facteurs prédictifs de réponse? avant traitement facteurs favorables taux sérique Epo < 100/200 mu/ml plaquettes > 100 0000/mm 3 avant traitement et à la 2 ème semaine et taux sérique Epo avant traitement < 100 mu/ml augmentation de l Hb > 0.5 g/dl à 2 ème semaine probabilité de réponse = 95 % Ludwig, 2001

Meta analyse = mortalité globale 53 essais 13 933 pts RR = 1.17 (95% IC 1.06-1.30) p = 0.003 Bohlius J, Lancet 2009

Comment expliquer ces effets négatifs? Les effets secondaires Evènements thrombotiques et cardiovasculaires Le design des études Inclusion / exclusion critères Stratification Cible d hémoglobine Expression du R-Epo par les cellules tumorales

Meta analyse évènements thrombotiques Increased risk of VTE RR = 1.57 - IC à 95% (1.31 1.87) Bennett CL; JAMA 2008

Comment expliquer ces effets négatifs? Les effets secondaires Evènements thrombotiques et cardiovasculaires Le design des études Inclusion / exclusion critères Stratification Cible d hémoglobine Expression du R-Epo par les cellules tumorales

Dérives dans l utilisation de rhuepo 59 essais contrôlés de phase III 8 avec complications majeures Chemotherapy 46 studies (N = 12,034) Long-term follow-up 19 studies (N= 8071) 4 studies of concern BEST (N = 939), PREPARE (N = 733), GOG-0191 (N = 109), AMG-20000161 (N = 349) Anemia of Cancer Radiotherapy 4 studies (N = 1314) 2 studies of concern AMG-20010103 (N = 989) EPO-CAN-20 (N = 70) 2 studies of concern ENHANCE (N = 351) DAHANCA (N = 522) Aapro M Spivak JL 2009

Meta analyse = mortalité dans les essais avec chimiothérapie 38 essais 10 441 pts RR = 1.10 (95% IC 0.98-1.24) p = 0.12 Bohlius J, Lancet 2009

Analyse par sous-groupe Gleason and Bennet, ASCO 2007 Meta-analyse : Essais selon les recommandations / off label cible Hb < 12 g/dl versus > 12 g/dl 49 essais Mortalité augmentée dans les études «off Label» RR 1.14 (IC 95 % 1.2 1.27) Pas d augmentation du risque si «on label» RR 0.97 (IC 95 % 0.86 1.11) Aapro et al, BJC 2009 12 essais selon les recommandations, 2 297 pts. Epoiétine β Pas d augmentation de la mortalité Pas de progression tumorale

Comment expliquer ces effets négatifs? Les effets secondaires Evènements thrombotiques et cardiovasculaires Le design des études Inclusion / exclusion critères Stratification Cible d hémoglobine Expression du R-Epo par les cellules tumorales?

Expression du R-Epo sur les cellules tumorales Sujet à controverses ++++ Détecter l ARNm de EpoR dans une cellule ne préjuge pas de l expression de la protéine La majorité des anticorps anti-epor ne sont pas spécifiques En utilisant un anticorps spécifique et sensible pas de détection de Epo-R sur tumeurs ou cellules normales Des expériences in vitro et in vivo (lignées tumeurs animal homme) démontrent un effet de l Epo sur la prolifération / protection contre l apoptose. D autres ne mettent en évidence aucun effet

Recommandations Européennes Modifications 2008 Indication Avant Février 2008 Après Février 2008 Traitement de l anémie symptômatique chez le patient adulte avec hémopathie non-myéloïde traité par chimiothérapie Début de traitement 11 g/dl 10 g/dl Cible Hb Non spécifiée 10-12 g/dl Ne pas dépasser 13 g/dl 12 g/dl Arrêt du traitement Hb > 13 g/dl Hb > 13 g/dl Ajustement de la dose évaluation à la 4 ème et 8 ème semaine arrêt 4 semaines après la fin de la chimiothérapie Reduce dose 12 g/dl, Withhold dose 13 g/dl, Reinitiate at reduced dose 12 g/dl réduire la dose pour maintenir Hb à un niveau suffisant pour contrôler les symptômes d anémie

Meta analyse COCHRANE 2012 Erythropoietin or darbepoietin for patients with cancer 91 essais T TONIA - J. BOHLIUS 20 102 patients Augmentation significative de l hémoglobine Diminution significative des transfusions amélioration possible de la qualité de vie Augmentation mortalité (RR 1.17) Augmentation des thromboses (RR 1.52) Effet sur la réponse tumorale insuffisamment documenté

rhuepo Hors AMM

Syndromes myélodysplasiques de faible risque Anémie = la cytopénie la plus fréquente (> 80 %) un patient reçoit en moyenne 11 transfusions/an nombreux essais cliniques avec ASE +/- GCSF

PARK S. (for the GFM) BLOOD 2008 N= 403 pts traités (1998-2006) avec rhuepo+/- G-CSF ou Darbepoetin alpha Hb<10g/dl (54% transfusés) 63% réponse (41% majeure, 22% mineure). (IWG 2000) Durée de réponse médiane : 22 mois

Amélioration de la survie globale S. Park, S.Grabar, C.Kelaidi et al, Blood 2008 Jadersten, JCO 2008 Greenberg, Blood 2009

Protocole thérapeutique temporaire pour les SMD recommandé par l AFSSAPS et l HAS depuis Juin 2010 Hb<10 g/dl ou besoins transfusionnels en GR IPSS de bas risque 0 ou 1 % de blastes < 10% si caryotype non réalisé Essais de phase III d enregistrement (Janssen-Cilag EPO α et Amgen Darbépoétine) en cours

Ce qui est établi Les ASE corrigent le taux d hémoglobine et diminuent les besoins transfusionnels chez les patients avec maladie rénale, avec cancer sous chimiothérapie La mortalité est augmentée en Néphrologie et en Oncologie si l hémoglobine cible est > 12g/dl Une explication probable : surmortalité due aux accidents cardio-vasculaires et à la thrombose veineuse Les ASE ont un rapport bénéfice/risque favorable si utilisés strictement selon les recommandations

Les interrogations Les ASE jouent-ils un rôle dans la progression tumorale?? Effet direct sur les tumeurs? Effet indirect angiogénèse oxygénation redistribution du fer autres facteurs? Quels sont les mécanismes responsables des thromboses? Augmentation de la viscocité? HTA? Effets propres de l Epo? Stimulation des fonctions plaquettaires? Les ASE peuvent-ils améliorer la survie?

Nécessité d études contrôlées avec suffisamment de recul Développement d outils pour clarifier les mécanismes d actions des ASE pour comprendre : - les mécanismes de la thrombose - les éffets potentiels sur la croissance tumorale Identifier les patients à risque

Pre-EPO Post-EPO Ian Mc Dougall, personal comunication

Synthèse rénale (90 %) En 1988 Lieu de synthèse J. Clin. Invest., 1988 cellules interstitielles péritubulaires du cortex rénal et de la médullaire externe fibroblastes de type 1 positifs pour la 5 nucléotidase Synthèse hépatique (10 %) Hépatocytes situés autour des veines centro-lobulaires Cellules de Ito périsinusoïdales Blood, 1994

NESP (Novel Erythropoiesis Stimulating Protein) r-huepo Mutagenèse dirigée NESP Trois chaînes N-glycosylées Jusqu à 14 acides sialiques 30,400 daltons 40% carbohydrates 1/2 vie (IV) 5 à 8 h Cinq chaînes N-glycosylées Jusqu à 22 acides sialiques 38,500 daltons 51% carbohydrates 1/2 vie (IV) 25 à 38 h Macdougall. Semin Nephrol 2000;20(4):375-81

CERA Continuous Erythropoietin Receptor Activator 2 sites: N-terminus Lysine-52 154 152 HOOC D G T R C A E G T Y L K L K G R L F N S Y V R F s L K 140 s R S D C I L R P P A NH 2 F R 20 T V L E R T L L E A K E A E N I T T G C A D s A 45 E s 52 H T W A Y F N V K T D P V T I N G N L S C K I R T M R E V G Q Q A V E V W Q G L A L L S Q A V L 97 L P R A A K D V H L Q L P E W P Q S S N V L L A Q G A V S 116 S A G L R S L T T L L R A L G A Q K E A I S P P D A