HER-2 et trastuzumab : un nouveau paradigme biologique et

HER- et trastuzumab : un nouveau paradigme biologique et thérapeutique dans le cancer du sein
HER-2 et trastuzumab : un nouveau paradigme biologique
et thérapeutique dans le cancer du sein
Pierre-Jean Lamy
Laboratoire d’oncobiologie
Centre Régional de Lutte contre le Cancer Val d’Aurelle-Paul Lamarque
Montpellier.
Résumé
L’oncogène HER2/neu code pour une protéine transmembranaire douée d’une activité
tyrosine kinase intrinsèque, la protéine HER2. Il intervient dans la cancérogenèse mammaire par
amplification génique et/ou surexpression de son produit, la protéine HER2 devenant protéine
oncogénique parce que surexprimée. La PCR quantitative représente une méthode simple et fiable pour l’évaluation de l’activation HER2. En routine, une méthode immunoenzymatique permet le dosage quantitatif de la protéine au niveau tissulaire et sérique. L’amplification et/ou la
surexpression du gène est un facteur de mauvais pronostic dans le cancer du sein et serait, de
plus, utile dans la prédiction de la réponse thérapeutique. HER2 prend une importance considérable en tant que cible thérapeutique potentielle dans le cadre d’une thérapie antitumorale spécifique, le trastuzumab.
Cancer du sein / HER2 / Marqueurs tumoraux / Trastuzumab
INTRODUCTION
ðLe cancer du sein a longtemps été
le seul cancer à bénéficier de marqueurs prédictifs de la réponse à un
traitement adjuvant. En effet, les récepteurs hormonaux ont permis de définir une population de cancers du
sein, les cancers dits hormono-dépendants, répondeurs à un traitement
anti-hormonal. Facteurs prédictifs de
la réponse au tamoxifène, le taux de
récepteurs aux estrogènes et à la progestérone est devenu un paramètre
incontournable de la pratique clinique. Mais ce paramètre fonctionne
par défaut pour les cancers du sein
non hormonodépendants, ne don-
nant comme option thérapeutique
que l’alternative non ciblée d’une chimiothérapie vis à vis de laquelle la
tumeur est peut être résistante. La découverte d’un facteur pronostic péjoratif, proche du récepteur à l’Epidermal Growth Factor (EGF), HER2 palie
à ce déficit d’information. Son hyperexpression est lié à une évolutivité
agressive de la maladie mais aussi à
Correspondance : Pierre-Jean Lamy - Laboratoire d’Oncobiologie - Centre Régional de Lutte contre le Cancer Val d’AurellePaul Lamarque - 34298 Montpellier Cedex 05
Tél. : 04 67 61 31 47 - Fax : 04 67 63 28 73 - email : [email protected]
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l’efficacité d’une thérapeutique originale, le trastuzumab. Le rôle exact de
HER2 se doit d’être encore précisé
pour améliorer la prise en charge du
cancer du sein. Un vaste champ de
travail s’ouvre aussi aux biologistes
pour standardiser le dosage de ce
marqueur. Un dosage qui se devra
d’être simple, rapide, reproductible et
fournissant une information précise
en relation avec les traitements associés, une condition sine qua non de
son utilisation optimisée comme facteur pronostic et prédictif de la réponse au traitement. HER2 et anticorps
anti HER2 se présentent ainsi comme
un nouveau modèle en oncologie,
comme le furent en leur temps les
récepteurs hormonaux et le tamoxifène : un marqueur spécifique et une
thérapeutique ciblée sur un type précis de tumeur. L’accès aux mécanismes moléculaires de l’action de HER2
devrait permettre de comprendre son
rôle dans la tumorigenèse et d’affiner
la réponse thérapeutique à mettre en
place. Deux décennies après sa découverte, HER2 est en train de modifier le concept même de chimiothérapie et confirme l’importance des
informations qu’apportent les marqueurs de sensibilité aux traitements.
HER2 :
un facteur de croissance cellulaire
ðHER2 est le récepteur d’un facteur
de croissance de la famille des récepteurs erbb tyrosine kinase[1]. Cette
famille comporte 4 types de récepteurs : le récepteur de l’epidermal
growth factor (erbb1 ou EGFr), erbb2
(HER2),erbb3 (HER3) et erbb4 (HER4).
Ces récepteurs transmembranaires
possèdent tous une activité tyrosine
kinase dans leur partie intracytoplasmique. Le domaine extracellulaire
forme la partie récepteur de liaison
aux ligands, l’EGF et les neurégulines.
Leur action intervient dans la croissance cellulaire normale aux différents stades du développement de la
glande[2,3]. Le gène qui code pour la
protéine HER2 est un proto-oncogène
appelé c-erbb2 ou HER2/neu. Il est
situé sur le chromosome 17q21. Il
code pour la protéine HER2 de 185
kDa. Il existe 2 copies du gène par
cellule mais son expression est variable d’un tissu à l’autre.
Aucun ligand n’a encore été identifié pour HER2. HER2 existe sous forme
d’hétérodimères avec un autre membre de la famille des récepteurs erbb
tyrosine kinase[4]. Cette dimérisation
nécessite l’action d’un ligand spécifique.Ainsi l’action de l’EGF conduira
à la formation d’un hétérodimère
HER1/HER2. La liaison des neurégulines spécifiques de HER3 et 4 formera
des dimères HER3/HER2 ou HER4/
HER2. Ces dimères présentent une
grande affinité au ligand dont le monomère autre que HER2 est spécifique. Cette liaison entraîne une émission très forte de signaux dans la cellule. HER2 se comporte comme un
amplificateur des signaux de croissance cellulaire des récepteurs erbb.
On comprend ainsi mieux son rôle
dans la cancérogenèse par un mécanisme d’amplification de la croissance cellulaire [5].
mous, l’œsophage, la vessie, le rein,
le pancréas, les glandes salivaires, et
la thyroïde. Il a été montré une amplification ou une surexpression dans
les lésions précancéreuses au niveau
du sein (carcinomes in situ peu différenciés) ou du colon. L’amplification génique est toujours moins fréquente que l’hyperexpression et se
situe entre 15 et 30% en fonction des
cancers. Amplification et surexpression ne sont pas synonymes, bien
que dans le cancer du sein les 2 phénomènes soient le plus souvent
corrélés. 25 à 30 % des cancers du
sein présentent une amplification et/
ou surexpression de HER2.
Une élévation isolée de la protéine
HER2 a des significations encore non
élucidées et résulterait d’une dérégulation transcriptionnelle ou post transcriptionnelle. Il est à noter que quelle
que soit la cause de l’hyper-expression, la protéine des cellules cancéreuses est analogue à la protéine des
cellules normales, aucune mutation
de HER2 n’ayant été encore décrite.
CANCERS ET SUREXPRESSION
DE HER2
ðDes études in vitro et in vivo ont
démontré le rôle de HER2 dans la prolifération cellulaire, la transformation
maligne de lignées en culture et la
mobilité cellulaire intervenant dans
le potentiel métastatique [6]. L’amplification et l’hyperexpression du gène
sont en cause dans le processus de
transformation cancéreuse. On parle
d’amplification avec un nombre de
copie du gène supérieur à 5 ou 10.
Cette amplification entraîne une augmentation de la production d’ARNm
et une synthèse accrue de HER2 protéine.A la surface des cellules, le nombre de HER2 est alors multiplié par
100 et la forme homodimérique HER2HER2 prédomine. Celle-ci induit une
dérégulation du cycle cellulaire pouvant amener à la cancérisation de la
cellule [7].
MÉTHODES DE DÉTECTION
ET DE DOSAGE
ðIl existe un grand nombre de méthodes de détection et de dosage de
HER2. L’immunohistochimie sur
coupe de tissu frais ou congelé ou
inclus en paraffine et la technique
ELISA dans le sérum ou le cytosol des
tumeurs, permettent de détecter une
surexpression de la protéine. Les techniques d’hybridation par f luorescence in situ (FISH) et le Southern blot
ciblent l’amplification du gène.
D’autres techniques comme la RT
PCR permettent d’accéder à l’ARNm.
Une positivité à l’un ou l’autre de ces
tests ne recouvre pas forcément la
même réalité clinique. Il y a un besoin de standardisation de la méthode
de détermination du statut HER2.
L’amplification et la surexpression de
HER2 ont été retrouvées dans de nombreux cancers chez l’homme. Les localisations retrouvées sont le sein, les
ovaires, l’endomètre, le col de l’utérus, les poumons, le colon, les tissus
L’immunohistochimie couple la fixation d’anticorps spécifiques à une
coloration pour distinguer les cellules carcinomateuses avec hyperexpression de HER2 des cellules sans
hyperexpression (ces cellules présentent un taux faible de HER2 dé-
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tecté par l’immunohistologie). Une
forte coloration apparaît dans les cellules HER2+. Il est à noter qu’une
technique trop sensible peut amener
une coloration dans des cellules sans
amplification et donner des faux positifs. L’autre problème de cette technique est que la coloration est peu
stable dans le temps. Sa décroissance
varie selon la nature et le temps de
fixation, l’anticorps, le temps d’exposition, la durée de conservation. Les
anticorps utilisés induisent aussi une
variabilité des résultats obtenus [8].
La technique FISH, très sensible, cible par des sondes marquées antisens
les régions de l’ADN spécifiques de
HER2. Elle reste la technique de référence. Un anticorps fluorescent dirigé
contre le marqueur de la sonde permet de visualiser la fixation de celleci. Cette technique peut être appliquée sur des cellules tumorales ou
des métaphases et permet de quantifier l’amplification du gène et non
l’expression de protéine HER2. Néanmoins sa réalisation est délicate et
longue et ne permet de l’utiliser que
comme technique complémentaire
de confirmation [9].
Le test ELISA, simple et automatisable,
est adaptable au cytosol tumoral ou
au sérum. Dans le premier cas, la nature tumorale du tissu utilisé pour
l’obtention du cytosol doit être absolument confirmée pour ne pas diminuer la sensibilité et la spécificité
du dosage par "dilution" avec du tissu
sain. Le dosage sérique permet de
détecter un fragment de HER2 libéré
par la tumeur [10]. Or il n’y a pas de
corrélation entre l’expression de
HER2 et la libération de fragment dans
la circulation. Ceci explique les divergences observées entre l’immunohistochimie ou le FISH et les taux
sériques de HER2.
La quantification par PCR ou RT PCR
de l’ADN ou des ARNm de HER2 pourrait devenir une méthode de substitution au FISH dont la sophistication
l’éloigne des laboratoires de routine
[11]. Les techniques de PCR quantitative en temps réel permettent d’accéder à l’amplification du gène de
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façon automatisable, reproductible et
rapide. La corrélation avec la technique FISH semble se confirmer.
HER2 :
une thérapeutique ciblée
UN FACTEUR PRONOSTIC ET
UN FACTEUR PRÉDICTIF
de la réponse au traitement
ðCompte tenu du nombre élevé de
cancers HER2+ et du mauvais pronostic de ce marqueur, de nombreuses
thérapeutiques ont été essayées dans
des phases de développement
précliniques. L’absence naturelle de
ligand à HER2 a conduit à l’utilisation
d’un certain type de molécules.
ðLa positivité de HER2 est de mauvais pronostic dans les cancers et en
particulier dans le cancer du sein. Ce
qui a été démontré pour la première
fois par Salmon et al en 1987[12].
D’autres études confirmèrent le résultat et la méta analyse de Ross et Fletcher[13] regroupant les résultats de
47 études incluant 15000 patientes
montre que l’amplification HER2 est
un paramètre indépendant des autres
facteurs pronostics. Il signe un raccourcissement de la survie globale et
de la survie sans échec.
Le risque métastatique paraît aussi
plus élevé chez les patientes sans atteinte ganglionnaire montrant une
amplification de HER2. Néanmoins
rien n’indique pour l’instant que cette
augmentation du risque nécessite
une thérapie anti-HER2 adjuvante.
HER2 est aussi un facteur prédictif de
la réponse au traitement. Dans le cas
de l’hormonothérapie, il faut considérer les femmes HER2+ comme se
rapprochant d’un phénotype récepteur estrogénique négatif. L’induction
du gène HER2 permet en effet la possibilité d’une croissance cellulaire
indépendante des estrogènes. Le
tamoxifène semble par ailleurs être
moins efficace chez les HER2 + [14].
En revanche les cancers HER2+ semblent plus sensibles à la chimiothérapie adjuvante. Le traitement par FAC
(5fu, doxorubicine, cyclophosphamide), améliore la survie sans échec
des patientes HER2 +. Celles-ci retrouvent même un pronostic comparable
aux femmes HER2- [15]. Si des études à faible puissance statistique ont
montré des résultats contraires,
aucune n’a pu montrer de relation
entre résistance aux antracyclines et
positivité pour HER2.
Des anticorps monoclonaux spécifiques de HER2 murins ou humains,
des oligonucléotides antisens, des
peptides inhibiteurs de la dimérisation et des composés inhibiteurs
de l’activité tyrosine kinase, située au
niveau intramembranaire de la protéine, ont été testés avec des réponses antitumorales variables.
La méthode actuellement la plus avancée est basée sur le concept de l’inhibition d’HER2 par un anticorps
monoclonal spécifique des régions
hypervariables du site de liaison.. Le
trastuzumab (ou rhumabHER2 dont la
spécialité est commercialisée par les
laboratoires Roche sous le nom
d’Herceptin) est un anticorps monoclonal recombinant humain obtenu
à partir d’un anticorps murin humanisé à 95 %. La caractéristique humaine de l’immunoglobuline permet
d’augmenter la réponse immunitaire
et d’éviter la synthèse d’auto-anticorps antisouris. Cet anticorps se lie
spécifiquement au domaine extracellulaire de la protéine inhibant la
prolifération de cellules exprimant
HER2 [16]. Des modèles animaux ont
montré le fort potentiel antitumoral
de trastuzumab sur des tumeurs
transfectées par HER2 [17]. L’anticorps permet aussi de potentialiser
les chimiothérapies comme cela a été
démontré avec le cisplatine, le méthotrexate, la doxorubicine ou le cyclophosphamide dans des modèles de
cancer du sein.
Les mécanismes d’action sont :
- l’antagonisme de la transduction du
signal de croissance cellulaire,
- la stimulation de la dégradation du
récepteur,
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- le recrutement et la stimulation de
cellules cytotoxiques dépendantes
des anticorps,
- la diminution des facteurs angiogéniques.
Les premières études sur des patientes métastatiques multitraitées ont
montré un taux de réponse objective
à l’Herceptin de 11.6 % et 26.7 % en
association avec le cisplatine et ce,
avec une relativement bonne tolérance en comparaison avec les effets
indésirables des chimiothérapies habituelles.
L’ensemble des essais de phase II et
III a conduit à l’usage de Herceptin
- en monothérapies chez les patientes métastatiques HER2+ en échec de
2 protocoles de chimiothérapie classique ayant inclus au moins une
anthracycline et un taxane,
- ou en association avec le paclitaxel
pour les patientes non prétraitées et
chez lesquelles les antracyclines sont
inenvisageables.
L’autorisation de mise sur le marché
reste actuellement restreinte à ces indications mais des essais sont en
cours pour déterminer les bénéfices
d’une administration adjuvante
d’Herceptin  chez les patientes
HER2+ non métastatiques avec atteinte
ganglionnaire isolée.
Les effets indésirables les plus fréquents sont la fièvre, les frissons, les
douleurs musculaires, des syndromes
grippaux et ceux liés à la chimiothérapie associée. Le traitement est donc
bien toléré. En revanche, le produit
présente une toxicité cardiaque qui
se manifeste dans 5 % des cas (myocardiopathie, insuffisance cardiaque
congestive, baisse de la fraction
d’éjection supérieure à 10 %) et dont
la gestion doit tenir compte des chimiothérapies aux antracyclines
préalablement administrées.
CONCLUSION
ðLa découverte d’un proto-oncogène
a rarement abouti à l’utilisation d’un
test prédictif à la réponse d’un traitement ciblé sur le gène. C’est le cas
avec HER2, facteur de mauvais pronostic du cancer du sein qui pourrait s’avérer devenir un élément de
pronostic bénéfique si l’on considère
qu’il ouvre la voie à une thérapeutique efficace. HER2 est un modèle
pour l’étude des altérations d’autres
oncogènes permettant de développer
des outils tant diagnostics que thérapeutiques. Le développement d’anticorps anti-HER2 vecteurs de molécules cytotoxiques ou radioactives ou
la mise au point d’anticorps bi-spécifiques anti-HER2/anti-cellules effectrices de l’immunité antitumorale est la
prochaine étape dans l’obtention de
thérapeutiques plus sélectives et plus
efficaces.
HER-2 and trastuzumab :
new one biologic and therapeutic paradigm for breast cancer
The HER2/neu oncogene codes for a membrane protein HER2 with a tyrosine kinase
activity. It is involved in the development of breast cancer by amplification and/or overexpression
of its product, the HER2 protein. The quantitative PCR represents a simple and reliable method
for the evaluation of the activation of HER2. In practice, an immunoenzymatic assay allows the
quantitative dosage of the protein level in tumor tissus or in plasma. The amplification and/or the
overexpression of the gene is a bad prognostic factor for breast cancer and would be, furthermore,
useful in the prediction of response to treatments. HER2 takes a considerable importance as a
potential therapeutic target with a specific antitumoral therapy called trastuzumab.
Breast cancer / HER2 / Tumors markers / Trastuzumab,
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RÉFÉRENCES
1.
Gullick WJ, Berger MS, Bennett PL,
Rothbard JB, Waterfield MD. Expression of the c-erbb-2 protein in normal and transformed cells.Int J
Cancer. 1987 ; 40(2):246-54.
8.
2. Carraway 3rd KL, Weber JL, Unger
MJ et al. Neuregulin-2, a new ligand
of erbb3/erbb4-réceptor tyrosine kinases. Nature 1997 ; 387 :512-6.
3.
Schroeder W, Lee DC. Dynamic expression and activation of erbb
receptors in the developing mouse
mammary gland. Cell growth differ.
1998 ;9 :451-64.
4.
Karunagaran D, Tzahar E, Beerli RR
et al. Erbb-2 is a common auxiliary
subunit of NDF and EGF receptors :
implication for breast cancer. Embo
J 1996 ; 15 : 254-64.
5.
Schroeder W, Biesterfeld S, Zillessen
S, Rath W. Epidermal growth factor
receptor-immunohistochemical
detection and clinical significance
for treatment of primary breast cancer.Anticancer Res 1997 ;17 :2799802.
6.
Di Fiore PP, Pierce JH, Kraus MH.
Erbb-2 is a a potent oncogene when
overexpressed in NIH/3T3 cells.
Science 1987 ; 237 : 178-82.
7.
Kraus MH, Popescu NC, Amsbaugh
SC, King CR,. Overexpression of the
EGF receptor related protooncogene erbb-2 in human
mammary tumor cell lines by
50
9.
different molecular mechanisms.
Embo J 1987 ; 6 : 605-10.
plification of the HER-2/neu oncogene. Science 1987; 235 (4785): 17782.
Jacobs TW, Gown AM, Yaziji H,
Barnes MJ, Schnitt SJ.Comparison
of fluorescence in situ hybridization
and immunohistochemistry for the
evaluation of HER-2/neu in breast
cancer. J Clin Oncol. 1999 ;17:197482.
13. Ross JS, Fletcher JA.The HER-2/neu
oncogene in breast cancer :
prognostic factor, predictive factor,
and target for therapy. Stem Cells
1998 ; 16 : 413-28.
Ratcliffe N, Wells W, Wheeler K,
Memoli V.The combination of in situ
hybridization and immunohistochemical analysis: an evaluation of
Her2/neu expression in paraffinembedded breast carcinomas and
adjacent normal-appearing breast
epithelium. Mod Pathol 1997 ; 10 :
1247-52.
10. Zabrecky JR, Lam T, McKenzie SJ,
Carney W.The extracellular domain
of p185/neu is released from the
surface of human breast carcinoma
cells, SK-BR-3.J Biol Chem. 1991 ;
266 :1716-20.
11. Fina F, Vuaroqueau V, Romain S,
Ouafik L’H, Martin PM. Developpement d’un dosage permettant la
mesure d’amplification génique du
gène HER2 par PCR quantitative en
temps réel dans des cancers du sein.
2 ièmes rencontres Light cycler. Institut Pasteur de Paris. 4 oct 2001.
12. Slamon DJ, Clark GM, Wong SG,
Levin WJ, Ullrich A, McGuire WL.
Human breast cancer : correlation
of relapse and survival with am-
14. Newby JC, Johnson SRD, Smith IE,
Dowset M. Expression of epidermal
growth factor receptor and c-erb B2
during the development of
tamoxifen resistance in human
breast cancer.Clin Cancer Res 1997 ;
3 : 1643-51.
15. Paik S, Bryant J, Park C et al. erbB2 and response to doxorubicin in
patients with axillary lymph nodepositive, hormone receptor negative
breast cancer. J Natl Cancer Inst
1998 ; 90 : 1361-70.
16. Lewis GD, Figari I, Fendly B, Wong
WL, Carter P, Gorman C, Shepard
HM. Differential responses of
human tumor cell lines to antip185HER2 monoclonal antibodies.
Cancer Immunol Immunother.
1993 4 : 255-63.
17. Pegram M, Hsu S, Lewis G, Pietras
R, Beryt M, Sliwkowski M, Coombs
D, Baly D, Kabbinavar F, Slamon
D. Inhibitory effects of combinations of HER-2/neu antibody and
chemotherapeutic agents used for
treatment of human breast
cancers.Oncogene. 1999 ; 18:224151.
Médecine Nucléaire - Imagerie fonctionnelle et métabolique - 2002 - vol.26 - n°1