Les nouveaux analogues de la somatostatine : perspectives thérapeutiques New somatostatin analogs: therapeutical perspectives P. Jaquet*, A. Saveanu*, A. Barlier* points FORTS ▲ L es récepteurs de la somatostatine s’inscrivent dans une famille de cinq récepteurs transmembranaires liés aux protéines G. ▲ L eur distribution est variable et dépend du type cellulaire, ce qui suggère différentes fonctions pour les ligands endogènes ou les analogues synthétiques. ette variabilité de répartition est illustrée dans ▲C les tumeurs antéhypophysaires humaines. Les adénomes somatotropes expriment constamment les récepteurs 2 et 5. Les adénomes lactotropes expriment constamment les récepteurs 5 et 1. Les adénomes corticotropes expriment constamment le récepteur 5 et faiblement le récepteur 2. Les adénomes non fonctionnels expriment les récepteurs 3 et 2. ette variabilité des récepteurs correspond à des ▲C fonctionnalités différentes. La sécrétion de GH des adénomes somatotropes est freinée par les ligands sst2 préférentiels. Les sécrétions de PRL et d’ACTH, issues respectivement des adénomes lactotropes et corticotropes, sont freinées par les ligands sst5 préférentiels. Cela explique l’efficacité partielle des analogues synthétiques actuels, essentielle- U n grand nombre de tumeurs expriment des récepteurs de la somatostatine (ssts) qui peuvent être des cibles pour les analogues de la somatostatine (SRIF) (1). Actuellement, les drogues utilisées en thérapeutique, l’octréotide (Sandodastine®, Novartis AG, Bâle, Suisse) ou le lanréotide (Somatuline®), ne reconnaissent pas également les cinq sous-types de récepteurs à la somatostatine (sst1-sst5). Ces octapeptides présentent une constante d’affinité préférentielle pour sst2 et se lient de façon plus faible à sst5 et sst3 (2, 3). Ce profil de liaison des analogues synthétiques contraste avec * Laboratoire interactions cellulaires neuroendocriniennes, ICNE-UMR6544CNRS, Institut Jean-Roche, Faculté de médecine Nord, Marseille. ment dirigés vers le récepteur 2, pour contrôler l’hypersécrétion somatotrope dans les adénomes somatotropes faiblement équipés en récepteurs de type 2. ▲C es notions récentes ont conduit à développer de nouveaux analogues de la somatostatine, efficaces sur divers récepteurs (sst2 + sst5 : BIM-23244, sst1 + sst2 + sst3 + sst5 : SOM-230). Ces ligands somatostatinergiques multiples se sont avérés plus efficaces que l’octréotide dans des tumeurs pauvres en récepteur 2. Nouvelles approches Nouvelles approches ▲ L es tumeurs somatotropes, comme les tumeurs corticotropes, coexpriment un récepteur dopaminer­ gique D2 capable d’inhiber les sécrétions de GH ou d’ACTH. La synthèse de ligands chimériques dirigés à la fois vers sst2, sst5 et le récepteur D2 a permis un contrôle plus efficace de la sécrétion de GH des adénomes somatotropes répondeurs partiels à l’octréotide. Ces données récentes permettent d’envisager des thérapeutiques mieux ciblées des tumeurs hypophysaires. Il reste à savoir si ce concept de traitement par des ligands universels ou des ligands chimériques, à la carte, pourra s’appliquer de façon plus générale aux tumeurs neuroendocrines. celui des somatostatines natives, qui se lient également aux cinq sous-types de sst, avec des affinités de l’ordre de la nanomole. L’octréotide et le lanréotide ont été utilisés dans les traitements au long cours de diverses tumeurs neuroendocrines, avec des effets assez variables selon le phénotype tumoral. Par exemple, ces drogues permettent d’obtenir un bon contrôle de l’hypersécrétion d’hormone de croissance (GH) et une réduction de la masse tumorale des adénomes somatotropes (4). Les mêmes analogues sont inefficaces dans le contrôle de l’hypersécrétion de prolactine (PRL) et de la croissance tumorale des adénomes hypophysaires lactotropes (5). Ces observations suggèrent une répartition et une fonctionnalité différentes des Métabolismes Hormones Diabètes et Nutrition (X), n° 3, mai/juin 2006 et n° 4, juillet/août 2006 141 Nouvelles approches Nouvelles approches 142 ssts selon l’origine des tumeurs qui pourraient expliquer l’efficacité variable de l’octréotide ou du lanréotide principalement dirigés vers sst2 (6). Diversité des ssts selon le phénotype tumoral : l’exemple des tumeurs hypophysaires Dans les adénomes hypophysaires humains, les études par PCR quantitative ont illustré cette diversité d’expression des ssts. Dans l’hypophyse normale, comme dans les divers types d’adénomes, tous les sous-types de sst sont exprimés à l’exception de sst4 (6, 7). Les adénomes somatotropes coexpriment de façon constante sst2 et sst5 (8, 9). Sst1 n’est exprimé que lorsque ces adénomes sont mixtes et cosécrètent GH et PRL (10). Sst3 est modérément exprimé dans environ la moitié de ces tumeurs (8). Dans les prolactinomes, deux types de ssts sont essentiellement exprimés, sst1 et sst5 (5). Dans les adénomes corticotropes, le sous-type dominant est sst5, alors que sst2 est toujours faiblement exprimé (11). Les adénomes gonadotropes non fonctionnels expriment de façon prédominante sst3 associé à un moindre degré à sst2 (1). Ces profils d’expression des ssts correspondent à des différences fonctionnelles. L’utilisation de ligands somatostatinergiques préférentiels pour chaque sous-type de récepteur a permis de telles conclusions. Par exemple, le BIM-23268, ligand préférentiel de sst5, inhibe préférentiellement la sécrétion de PRL (5) des prolactinomes et la sécrétion d’ACTH des adénomes corticotropes (11). Ces tumeurs sont équipées de sst5 et de sst1 pour les prolactinomes et de sst2 et de sst5 pour les adénomes corticotropes. Les ligands sst1 préférentiels sont sans effet sur la relâche de PRL des prolactinomes exprimant fortement sst1 (7). L’expression des ssts et leur fonctionnalité peuvent aussi être plus complexes. Dans les adénomes somatotropes, une bonne corrélation a été établie entre l’inhibition de la sécrétion de GH et la quantité de sst2 (7, 9). Cependant, lorsque ces adénomes expriment faiblement sst2, les ligands sst5 préférentiels s’avèrent efficaces pour restaurer l’effet inhibiteur précédemment dévolu à sst2 (7, 9). En outre, lorsque ces adénomes cosécrètent GH et PRL, les ligands sst1 préférentiels sont alors capables d’inhiber à la fois les sécrétions de GH et de PRL (10). Ces observations, témoignant d’une expression différentielle de divers ssts non seulement selon le phénotype cellulaire mais aussi selon le degré de dédifférenciation tumorale, appuient l’idée d’un ciblage par des ligands différents selon le type tumoral (12). De telles localisations des ssts ne sont pas restreintes à l’antéhypophyse. Le pancréas humain exprime sst1 et sst5 dans les cellules bêta. Sst2 est plus sélectivement exprimé dans les cellules alpha et sst5 l’est presque exclusivement dans les cellules delta (13). Une telle sélectivité ne correspond cependant pas à la règle générale. Une étude récente sur différentes aires cérébrales, à l’aide de techniques immunohistochimiques, trouve des nombres de neurones positifs pour sst1, sst2, sst3, sst4 et sst5 peu différents les uns des autres dans le cerveau humain normal (14). Les nouveaux analogues de la somatostatine (tableau) L’hétérogénéité des réponses à l’octréotide dans diverses pathologies tumorales a récemment conduit à l’élaboration de nouveaux analogues de la somatostatine qui puissent présenter une efficacité plus grande. Initialement, quatre aminoacides (Phe-Dtrp-Lys-Thr), en position 710 au sein de la molécule de somatostatine native, sont identifiés comme le site pharmacophore (15). C’est ce motif, avec quelques substitutions, qui se retrouve dans la première génération de drogues telles que l’octréotide, le lanréotide ou le vapréotide. Ces octapeptides cycliques couramment utilisés dans les traitements de diverses tumeurs neuroendocrines présentent essentiellement une affinité pour sst2, comparable à celle de SRIF14. Leur affinité pour sst5 et sst3 est respectivement 10 à 15 et 60 à 160 fois inférieure. Cette sélectivité vis-à-vis de sst2 explique l’absence d’efficacité de ces drogues dans certaines tumeurs exprimant peu sst2. Une première approche, après la découverte des cinq sous-types de ssts, fut de construire des ligands hautement préférentiels pour chaque sst. Les premiers ligands sst2 préférentiels, BIM-23190 et BIM-23197 (2, 3) présentaient une affinité pour sst2 identique à celle de SRIF14 et une affinité 50 à 100 fois inférieure pour sst5. Ces drogues étaient capables de supprimer la sécrétion de GH mais non de PRL (7). Le premier analogue sst5 préférentiel, le BIM-23268 (16, 17), a permis d’obtenir une inhibition de la sécrétion de la PRL (6). Parmi les analogues de sst1, le BIM-23926 a démontré des effets antisécrétoires vis-à-vis de la calcitonine, de la GH, de la PRL et de la sous-unité alpha, respectivement, dans une lignée cellulaire de carcinome médullaire thyroïdien, des adénomes mixtes à GH et PRL et des adénomes non fonctionnels (10, 18, 19). Récemment, le premier effet anti-angiogénique d’un analogue sst3, non peptidique, le L-6796778, a été décrit (20). Ces exemples ne font qu’illustrer l’efficacité potentielle d’analogues sst spécifiques divers développés ces dernières années (21-24). Une seconde approche a consisté en la synthèse de molécules dirigées simultanément vers plusieurs ssts. Le premier peptide, le BIM-23244, sst2 et sst5 préférentiel, s’est révélé actif pour inhiber à la fois GH et PRL (8, 25) dans l’hypophyse normale et les cultures d’adénomes Métabolismes Hormones Diabètes et Nutrition (X), n° 3, mai/juin 2006 et n° 4, juillet/août 2006 Tableau. Structures et affinités des principaux analogues somatostatinergiques. D’après Patel, 1999, et Hofland et al., 2002. Structure IC50 (nmol/l) sst1 sst2 sst3 sst4 sst5 SRIF14 Ala-Gly-c[Cys-Lys-Asn-Phe-Phe-Trp-Lys-Thr-Phe- Thr-Ser-Cys]-OH 2,3 0,2 1,4 1,8 0,9 Première génération Octréotide D-Phe-c[-Cys-Phe-D-Trp-Lys-Thr-Cys]-Thr-OL > 1 000 0,6 34,5 > 1 000 7 SMS201995 sst2 préférentiel BIM-23197 N-[N’-(2-Hydroxyéthyl)piperazinyl]-2-éthylsulfonylD-Phe-c[Cys-Tyr-DTrp-Lys- > 1 000 0,2 26,8 > 1 000 9,8 Abu-Cys]-Thr-NH2 sst5 préférentiel BIM-23268 Cys-Phe-Phe-DTrp-Lys-Thr-Phe-Cys-NH2 18 15 61,6 16,3 0,4 sst1 préférentiel BIM-23926 ND 3,6 > 1 000 > 1 000 833 788 sst2 et sst5 bi- ou multipréférentiels BIM-23244 ND 1 020 0,2 133 > 1 000 0,7 BIM-23A387 ND 293 0,2 77 ND > 1 000 SOM-230 c[2-Aminoéthyl-carbamoyl-oxy-Pro-Phg-Tyr(Bzl)-Trp-Lys-DTrp] 9,3 1 1,5 > 1 000 0,2 Nouvelles approches Nouvelles approches ND = non disponible. hypophysaires. Ce ligand a permis d’obtenir une suppression de la sécrétion de GH plus efficace que celle produite par l’octréotide, dans les adénomes exprimant faiblement sst2. Un autre ligand, le SOM-230, est plus universel car il possède des affinités nanomolaires pour sst1, sst2, sst3 et une affinité pour sst5 supérieure à celle de la somatostatine native (26, 27). Le SOM-230 s’est avéré capable d’inhiber fortement la sécrétion de GH, tant en culture cellulaire qu’in vivo, dans environ 25 % des tumeurs somatotropes résistantes à l’octréotide (9, 28). Récemment, le SOM-230 s’est avéré plus efficace que l’octréotide pour inhiber la sécrétion d’ACTH dans des cultures d’adénomes corticotropes (11). Cet effet est essentiellement médié par sst5, comme le démontre une étude utilisant la lignée cellulaire AtT-20 (29). L’ensemble de ces résultats confirme l’intérêt en thérapeutique de ligands de sst universels. Une autre approche consiste à créer des molécules hybrides dirigées contre des récepteurs différents. Cette approche de ciblage de multiples récepteurs a été développée après constat de l’expression de divers récepteurs dans plusieurs classes de tumeurs neuroendocrines digestives (30). Une cible évidente est l’adénome somatotrope qui est équipé en récepteurs dopaminergiques D2 fonctionnels (31). Chez les patients acromégales, le bénéfice d’une association de l’octréotide à un analogue dopaminergique, la cabergoline, a été récemment démontré (32). Une molécule chimérique porteuse de ligands ssts et dopaminergiques D2, le BIM-23A387, a été récemment développée (33, 34). Elle a permis une suppression de la sécrétion de GH plus efficace que celle produite par l’octréotide dans des séries de culture d’adénomes somatotropes partiellement répondeurs à l’octréotide. De telles chimères présentent un effet antitumoral bien supérieur à celui de leurs constituants somatostatinergique ou dopaminergique isolés ou associés sur l’inhibition de croissance de cellules de carcinomes bronchiques (35). Enfin, une série de triples hybrides sst2, sst5 et dopaminergique D2 paraît encore plus puissante que les molécules précédentes pour inhiber la sécrétion de GH (36). L’ensemble de ces données conflue pour faire présager, dans un futur proche, de l’utilisation, en clinique, de ce type de ligands multiples. Leurs effets adverses, in vivo, restent bien entendu un facteur limitant potentiel à évaluer. À ce jour, les analogues complexes de la somatostatine ont été essentiellement testés dans des pathologies hypophysaires. L’extension de ces études à d’autres tumeurs neuroendocrines reste limitée à des exemples préliminaires (37). Mécanismes d’action des ligands multiples (figure 1) L’effet additif des ligands sst multiples ou des ligands sst-dopaminergiques étaie le concept qu’ils puissent modifier la signalisation cellulaire induite par l’exposition aux constituants individuels de ces ligands. À l’état basal, les récepteurs membranaires sont configurés en monomères ou en oligomères (38). La dimérisation des récepteurs peut se faire lors de leur synthèse et de leur traffic vers la membrane (39). Elle peut aussi s’effectuer Métabolismes Hormones Diabètes et Nutrition (X), n° 3, mai/juin 2006 et n° 4, juillet/août 2006 143 Nouvelles approches Nouvelles approches Figure 1. Présentation schématique des récepteurs sst 1-5 humains. CHO indique les emplacements potentiels pour la glycosylation dans la portion N-terminale et la deuxième boucle extracellulaire (ECL2) ; PO4 indique les emplacements putatifs pour la phosphorylation par la protéine kinase A, la protéine kinase C et les GRKs. Le résidu cystéine situé à 12 acides aminés en aval du 7e passage transmembranaire (TM7) est conservé dans les sst1, sst2, sst4 et sst5 et peut représenter l’emplacement d’ancrage potentiel à la membrane par palmitoylation. La séquence YANSCAN PI/VLY du TM7 est hautement conservée dans tous les membres de la famille sst. Les résidus Asp122, Asn276 et Phe294 des TMs 3, 6 et 7 du sst2A font partie de la poche supposée de liaison du ligand (octréotide) et sont figurés par les cercles noirs pleins. sous l’influence de ligands. Cela a été mis en évidence par l’introduction de sst5 dans des cellules cotransfectées par sst5 et sst1 (40). L’hétérodimérisation de récepteurs distincts est capable d’en modifier les propriétés. Ainsi, l’hétérodimérisation de sst2 avec un récepteur opioïde en modifie l’internalisation et le trafic cellulaire (41). En présence d’un ligand dopaminergique, un récepteur hétérodimérique sst5-dopaminergique provoque une inhibition de l’activité de l’adénylylcyclase plus importante que lorsque ces récepteurs sont à l’état monomérique (42). Ces réarrangements de récepteurs, sous l’effet de ligands, ne vont pas nécessairement dans 144 le sens d’un effet synergique. Le réarrangement de sst2 et sst3 en oligomères peut produire un retard à l’internalisation de sst2 sous l’effet d’un ligand sst2 préférentiel (43). Une telle variabilité dans les réponses suggère que le processus de dimérisation membranaire des récepteurs ne suffit pas à expliquer les modifications dans la qualité des signaux déclenchés par des ligands complexes.­ Ces récepteurs liés aux protéines G se couplent en aval avec diverses protéines, dont les β-arrestines, qui, ellesmêmes, régulent l’activité et le traffic des récepteurs (44-46). Dans des cellules transfectées, sst2 lié à une βarrestine est rapidement recyclé vers la membrane alors Métabolismes Hormones Diabètes et Nutrition (X), n° 3, mai/juin 2006 et n° 4, juillet/août 2006 A B Nouvelles approches Nouvelles approches C Extracellulaire Golgi Golgi Golgi RE RE RE Intracellulaire Figure 2. Trois scénarios possibles pour l’assemblage des récepteurs en dimères/oligomères. A : Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) sont synthétisés dans le réticulum endoplasmique (RE), mûrissent en tant qu’unités monomériques dans l’appareil de Golgi et sont transportés à la surface de cellules comme monomères. L’application d’agoniste induit la dimérisation des récepteurs. B : Les RCPG sont synthétisés dans le RE et se réunissent en unités homo- ou hétérodimériques. Ils sont transportés à la surface de cellules comme dimères. L’application d’agoniste peut déterminer la disso­ciation du dimère en unités monomériques. C : Les RCPG sont synthétisés dans le RE et se réunissent en unités oligomériques. Ils sont transportés à la surface de cellules comme oligomères. L’application d’agoniste détermine des changements du nombre et/ou de la conformation d’oligomères. que sst3 et sst5 sont liés à β-arrestine de façon instable et orientés vers une dégradation lysozomale (47). Ces données récentes montrent bien que les récepteurs membranaires ne sont qu’une part des constituants qui déterminent la transmission des signaux. Prises dans leur ensemble, ces données suggèrent un rôle clef de ligands multiples capables de modifier l’état physique et la fonctionnalité des récepteurs (figure 2). Il est aussi possible que la structure chimique de ces ligands complexes prolonge leur demi-vie et leur efficacité biologique. Il restera à établir, dans diverses situations pathologiques, si les drogues de choix seront plutôt des ligands sst universels ou plutôt des ligands hybrides. Si, dans ce dernier cas, il était aisé de choisir un ligand dopaminergique déjà connu pour être un suppresseur efficace de la sécrétion de GH des adénomes somatotropes, le choix du ligand à associer aux ssts dans des pathologies aussi diverses que les tumeurs neuroendocrines digestives reste, en revanche, problématique. Les prochaines années nous apprendront si un tel ciblage, universel ou à la carte, des tumeurs neuro­endocrines a produit une avancée thérapeutique chez les patients, en n’occultant pas le risque de désensibilisation à de tels analogues administrés à long terme (48). Références 1. Hofland LJ, Lamberts SW. The pathophysiological consequences of somatostatin receptor internalization and resistance. Endocr Rev 2003;24:28-47. 2. Patel YC. Somatostatin and its receptor family. Front Neuroendocrinol 1999;20:157-98. 3. Reubi JC, Waser B, Schaer JC, Laissue JA. Somatostatin receptor sst1-sst5 expression in normal and neoplastic human tissues using receptor autoradiography with subtype-selective ligands. Eur J Nucl Med 2001;28:836-46. 4. Reubi JC. Peptide receptors as molecular targets for cancer diagnosis and therapy. Endocr Rev 2003;24:389-427. Métabolismes Hormones Diabètes et Nutrition (X), n° 3, mai/juin 2006 et n° 4, juillet/août 2006 145 Nouvelles approches Nouvelles approches 146 5. 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L’activation simultanée des récepteurs sst2, sst5, par des ligands ssts multiples tels que BIM-23244 ou le SOM-230 produit un effet synergique sur les récepteurs qui aboutit à une inhibition de la sécrétion de GH et PRL supérieure à celle produite en présence de ligands sst2 et sst5 associés. 4. Les molécules chimériques somatostatine-dopamine, en activant simultanément les récepteurs ssts et dopamine D2, produisent une inhibition des sécrétions hormonales ou une inhibition de la croissance tumorale supérieure à celle des ligands des ssts et dopaminergiques administrés ensembles. 1. Faux. 2. Vrai. 3. Vrai. 4. Vrai. Nouvelles de l’industrie La pompe à insuline : pour une liberté retrouvée En France, 5 % environ des diabétiques de type 1 sont équipés d’une pompe externe qui délivre de l’insuline en continu et des bolus supplémentaires lorsque le corps en a besoin : c’est peu, si l’on se réfère aux 25 % relevés aux États-Unis. Le nombre moyen de patients mis sous pompe est certes en augmentation depuis 2001, ce que l’on doit notamment à l’obtention, en novembre 2000, de son remboursement par l’assurance maladie ainsi qu’aux progrès techniques réalisés, qui rendent le traitement moins contraignant. Cependant, plusieurs freins, liés à une méconnaissance de cette thérapeutique, persistent. La pompe à insuline peut ainsi sembler onéreuse à l’achat ; néanmoins, elle engendre d’importantes économies liées à la prévention des complications. La crainte de dépendre d’une machine constitue un autre frein ; pourtant, l’expérience montre que lorsque les patients ont testé la pompe, ils envisagent rarement d’en revenir aux injections, le taux d’abandon étant inférieur à 5 %. Si les premiers modèles n’étaient certes pas toujours très discrets ni très faciles à manier, ces dispo- sitifs médicaux ont considérablement évolué depuis leur apparition et sont de plus en plus performants en termes de poids, de taille et de fonctionnalité. Reste enfin la peur des dysfonctionnements. Le risque que la canule fixée sous la peau se déloge existe ; d’où la nécessité de continuer à faire au moins quatre mesures quotidiennes de la glycémie. Pour autant, les pompes actuellement disponibles, munies d’un système d’alarme signalant tout problème, ont fait la preuve de leur fiabilité. Les pompes sont équipées d’un système de sécurité qui empêche les enfants de les dérégler, et d’une télécommande permettant une programmation à distance par les parents. Cette méconnaissance de la thérapie par pompe, des performances et du fonctionnement du dispositif empêche nombre de patients qui auraient pourtant tout intérêt à être sous pompe de découvrir cette méthode thérapeutique. Pourtant, celle-ci peut être d’un grand secours pour les diabétiques de type 1 et de type 2 mal équilibrés en dépit d’un suivi rigoureux ou vivant mal les contraintes liées au traitement par multi-injections. Précis et modulable, la thérapie par pompe permet de stabiliser les fluctuations glycémiques, causes majeures de complications, et Communiqués publicitaires des conférences de presse, symposiums, manifestations, organisés par l’industrie pharmaceutique Nouvelles approches Nouvelles approches de normaliser l’HbA1c, comme l’ont montré des études menées chez l’adulte et l’enfant. L’adaptabilité du débit de base, programmable, offre notamment la possibilité d’éviter les fameuses hypoglycémies nocturnes, qui angoissent tellement les patients et leur entourage. Ces modalités de traitement ne s’adressent pas à tous les diabétiques ; mais, pour nombre d’entre eux, la mise sous pompe représente une véritable renaissance. La pompe externe permet d’adapter et d’ajuster les doses d’insuline au rythme de vie du patient, ce qui offre plus de flexibilité tout en réduisant le nombre de piqûres (un simple changement de cathéter tous les trois jours au lieu de 4 à 5 piqûres par jour), pour une liberté retrouvée. Le retard français pourrait être comblé si l’on proposait au patient un choix thérapeutique éclairé. C’est pourquoi l’Association française des diabétiques (www.afd.asso.fr) et la société Medtronic (www.medtronic.fr) s’associent pour informer les diabétiques sur les bénéfices de la thérapie par pompe à insuline externe. Ce partenariat s’inscrit dans une volonté d’éclairer les patients sur un mode de traitement qui peut leur offrir un contrôle glycémique optimisé et une meilleure qualité de vie. ML Métabolismes Hormones Diabètes et Nutrition (X), n° 3, mai/juin 2006 et n° 4, juillet/août 2006 147