Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d`un traitement ciblé
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Communication intercellulaire et signalisation: Principes et Applications - Jérôme SOLASSOL - Régulations hormonales et Chronobiologie 04/2009 - PCEM2 1 PLAN DU COURS Généralités L’intégration du message Les récepteurs intracellulaires Les récepteurs membranaires: introduction Les récepteurs tyrosine kinase Voies de signalisation et cancer 2 PLAN DU COURS Généralités L’intégration du message Les récepteurs intracellulaires Les récepteurs membranaires: introduction Les récepteurs tyrosine kinase Voies de signalisation et cancer 3 Généralité: Comment les cellules communiquent avec leur environnement 1- Les systèmes de communication Les modes de communication sont variés intercellulaires Organisme= 10 13 à 10 14 cellules > organe > tissus> cellules Soit ~ 200 types cellulaires ⇒ échange de signaux en permanence •Cellules épithéliales •Cellules du tissu conjonctif: fibroblaste , ostéoblaste •Cellules sanguines: érythrocytes, lymphocytes •Cellules musculaires •Cellules du système nerveux… 4 Généralité: Comment les cellules communiquent avec leur environnement Récepteur émet des signaux Intégration su signal Effet biologique reçoit des signaux L’environnement cellulaire= cellules, MEC, fluides aqueux Généralité: Comment les cellules communiquent avec les autres cellules 1- Les cellules sont proches 1- Les systèmes de communication intercellulaires La signalisation passe par l’envoie de signaux à courte distance (sans sécrétion) Via les jonctions communicantes (gap) 6 Généralité: Comment les cellules communiquent avec les autres cellules 1- Les cellules sont proches 1- Les systèmes de communication intercellulairesVia les jonctions communicantes (gap) (formé de 6 connexines) 7 Généralité: Comment les cellules communiquent avec les autres cellules 1-1 Les cellules sont proches 1- Les systèmes de communication intercellulaires La signalisation passe par l’envoie de signaux à courte distance (sans sécrétion) Via les jonctions communicantes (gap) Via les structures responsables de la reconnaissance et de l’adhérence entre les cellules cell. rétiniennes Marquage fluorescent différent Co-culture cell. hépatiques reconnaissance et adhérence grace aux molécules d’adhésion 8 Généralité: Comment les cellules communiquent avec les autres cellules 1- Les sont proches 1Lescellules systèmes de communication intercellulaires 2- Les cellules sont +/- éloignées Les cellules ont développées des stratégies de communication cellulaire par signaux chimiques 3 classes: 9 Hormones Hormones hydrosolubles liposolubles 2- communication par signaux chimiques: L L L L 10 NO chimiques: 2- communication par signaux NO ENZYME 11 PLAN DU COURS Généralités L’intégration du message Les récepteurs intracellulaires Les récepteurs membranaires: introduction Les récepteurs tyrosine kinase Voies de signalisation et cancer 12 1- Les systèmes de communication intercellulaires Cellule émettrice Rétrocontrôle + ou - Biosynthèse stockage sécrétion Transport +/- élimination Cellule réceptrice 13 Quel message transmis ? Survie Différenciation Prolifération Apoptose 14 1- Les systèmes de communication intercellulaires 15 1- Les systèmes de communication intercellulaires 16 PLAN DU COURS Généralités L’intégration du message Les récepteurs intracellulaires Les récepteurs membranaires: introduction Les récepteurs tyrosine kinase Voies de signalisation et cancer 17 1- Introduction 3- En Lesfait récepteurs nucléaires c’est + complexe ! : La région N-terminale (domaine A / B) est la plus variable en termes de taille. Les domaines AF1 en N-terminal et AF2 en C-terminal interviennent dans l’activation de la transcription (transactivation). Des séquences d’acides aminés permettant la dimérisation des récepteurs, indispensable à l’activité transcriptionnelle, sont localisées dans les domaines C et E / F. 18 La séquence NLS permet au récepteur de rester localisé dans le compartiment 1- Introduction les ligands 19 2- Schéma général du mécanisme d’action des RN 20 4- L’activation des récepteurs nucléaires Transconformation: modification de structure du récepteur - ligand + ligand Helice α Feuillet β cofacteurs (nécessaires à l’activation de la transcription) 21 4- L’activation des récepteurs nucléaires Transconformation: modification de structure du récepteur 22 4- L’activation des récepteurs nucléaires Fixation à l’ADN DIRECTE INDIRECTE courbure ADN ⇒ favorise interaction AB / E avec complexe de transcription HRE 5- L’activation de la transcription Rôle des co-activateurs et répresseurs 24 6- Réponse cellulaire Amplification du signal 25 7- Récepteurs nucléaires et pathologies Pathologies associées à des mutations des récepteurs: mécanisme rare !! Quelques exemples: •androgènes: résistance aux androgènes ⇒ testicule feminisant (phénotype feminin, caryotype XY) •Estrogène: mutation inactivatrice ⇒ arret croissance chez l’ho ⇒ osteoporose… •Thyroidienne ⇒ hypothyroidies •Vit D ⇒ rachitisme vitamino-resistant 7- Récepteurs nucléaires et pathologies Les hormones androgènes et leur récepteurs Cancer de la prostate Les hormones estrogènes et leurs récepteurs Cancer du sein 7- Récepteurs nucléaires et pathologies IL existe une stratégie thérapeutique en cancérologie qui utilise la compréhension des mécanismes d’action des récepteurs nucléaires 7- Récepteurs nucléaires et pathologies Car la présence d’hormone active les récepteurs nucléaires ⇒ prolifération des cellules tumorales et favorise la cancérogenèse associée au cancers hormonodépendants 7- Récepteurs nucléaires et pathologies L’objectif thérapeutique est de bloquer l’activation et le fonctionnement hormonothérapie des récepteurs: c’est 7- Récepteurs nucléaires et pathologies Les 3 principaux mécanismes d’intervention hormonale pour les cancers hormono-dépendants sont: 1- supprimer la production des hormones sexuelles d’origine gonadique : - par interférence avec l’axe hypothalamo-hypophysaire-gonadique par les agonistes de la LH-RH - par castration physique 2- supprimer la production périphérique d’hormones sexuelles dérivées de précurseurs surrénaliens chez les sujets ménauposés ou castrés - par blocage surrénalien via les gluco-corticoides (K prostate) - par inhibition de la synthèse périphérique d’estrogènes à partir des précurseurs surrénaliens au moyen d’anti-aromatase (K sein) 3- supprimer l’effet des hormones sexuelles au niveau des récepteurs nucléaires des cellules tumorales au moyen d’inhibiteurs compétitifs: - par anti-androgène (prostate) - par anti-estrogène (sein) Les hormones androgènes et leurs récepteurs dans le cancer de la prostate 32 Les hormones androgènes et leurs récepteurs dans le cancer de la prostate Il y a trois possibilités pour réduire les effets de la testostérone : 1- soit réduire sa production, 2- soit inhiber sa transformation en dihydrotestostérone, 3- soit inhiber ses effets au niveau des récepteurs. 33 Les hormones androgènes et leurs récepteurs dans le cancer de la prostate Il y a trois possibilités pour réduire les effets de la testostérone : 1- soit réduire sa production, On peut obtenir cette diminution par des moyens différents : - en inhibant la sécrétion de LH par l'administration d'une gonadoréline GnRH de manière continue ou d'un antigonadotrope. - en inhibant la synthèse de testostérone au niveau du testicule même. Parmi les inhibiteurs, on peut citer le kétoconazole, antifongique qui, à doses élevées, inhibe la synthèse de testostérone. 34 Les hormones androgènes et leurs récepteurs dans le cancer de la prostate Il y a trois possibilités pour réduire les effets de la testostérone : 2- soit inhiber sa transformation en dihydrotestostérone, Le finastéride (finastéride) est un inhibiteur de la 5-a-réductase, notamment de type 2, présente au niveau du tractus urogénital mâle. En inhibant sélectivement la transformation de la testostérone en dihydrotestostérone, il laisse intact l'effet de la testostérone sur la force musculaire et la libido, et réduit celui de la dihydrotestostérone dont il inhibe la synthèse. Le finastéride est indiqué dans le traitement de l'hypertrophie bénigne de la prostate mais ses effets bénéfiques n'apparaissent qu'au bout de quelques mois de traitement. 35 Les hormones androgènes et leurs récepteurs dans le cancer de la prostate Il y a trois possibilités pour réduire les effets de la testostérone : 3- soit inhiber ses effets au niveau des récepteurs. Antagoniste puissant Cyprotérone (50 mg) ANDROCUR* Cp dérivé de synthèse de la progestérone ayant un effet antiandrogène Flutamide EULEXINE* Cp :anti-androgène non stéroïdien 36 Les hormones estrogènes et leurs récepteurs dans le cancer du sein Dès la fin du siècle dernier, il est connu que l’ovariectomie bilatérale diminue très significativement le risque de cancer du sein EN 1941, Huggins montre que la castration bilatérale améliore considérablement les douleurs osseuses des cancers métastatiques. Les hormones estrogènes et leurs récepteurs dans le cancer du sein Les relations entre le cancer du sein et le statut hormonal sont complexes MAIS il existe une relation forte entre niveau élevé d’estrogène et apparition du cancer du sein 1. 2. Femmes sans enfants, ou ayant eu des règles précoces, ou une ménopause tardive Impact de la pilule contraceptive: il existe autant d’étude prouvant (faiblement) un effet nocif qu’un effet bénéfique. En fait il semble que se soit le déséquilibre entre oestrogènes et progestérone qui est en cause Les hormones estrogènes et leurs récepteurs dans le cancer du sein Utilisation de traitement anti-estrogène • Le traitement ne bloque pas la production d’E2 mais bloque l’activation du RE • On utilise des modulateurs sélectifs des récepteurs des estrogènes : SERM Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Structure biochimique des SERM: Les SERM sont des analogues structuraux de l’estradiol N O N N O O OH I Cl HO Estradiol N OH Toremifene Droloxifene O OH O N O HO Tamoxifen S Idoxifene OH Raloxifene HO (CH 2) 9SOC 5 H4 F7 ICI 182,780 Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Les SERM se comportent comme des agonistes partiels ou des antagonistes des estrogènes de façon variable en fonction du tissu considéré. Exemple : Effets agonistes ou antagonistes des SERM sur le sein •ICI, EM652 Effets antagonistes •Tamoxifène •17b estradiol •raloxifène •phytoestrogènes + RE Effets agonistes Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Mode d’action des SERM Les SERM peuvent moduler l’action des récepteurs aux estrogènes à plusieurs niveaux : 1. Du fait de leur affinité différente pour les RE, (E2) (RLX) balance Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Mode d’action des SERM Les SERM peuvent moduler l’action des récepteurs aux estrogènes à plusieurs niveaux : 1. Du fait de leur affinité différente pour les RE, 2. En induisant, après liaison au RE, conformationnelles différentes du récepteur, des modifications Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Mode d’action des SERM H10 H10 H9 H9 N H4 H4 H5 H8 H5 H1 H6 H11 H12 S1 H7 N H3 H8 H11 H6 H3 H2 S2 OESTRADIOL Brzozowski AM et al.Nature.389:753-758, 1997. H12 S1 H7 S2 RALOXIFENE H1 H2 Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Mode d’action des SERM Les SERM peuvent moduler l’action des récepteurs aux estrogènes à plusieurs niveaux : 1. Du fait de leur affinité différente pour les RE, 2. En induisant, après liaison au RE, conformationnelles différentes du récepteur, 3. ⇒ module le recrutement transcriptionnelle des RE, des des cofacteurs modifications et l’activité Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Mode d’action des SERM Les SERM peuvent moduler l’action des récepteurs aux estrogènes à plusieurs niveaux : 1. Du fait de leur affinité différente pour les RE, 2. En induisant, après liaison au RE, conformationnelles différentes du récepteur, 3. ⇒ module le recrutement transcriptionnelle des RE, des des cofacteurs modifications et l’activité 4. En modulant d’autres voies de signalisation (MAP Kinase, P38 Akt) activés dans ces cellules Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Mode d’action des SERM Les SERM peuvent moduler l’action des récepteurs aux estrogènes à plusieurs niveaux : 1. Du fait de leur affinité différente pour les RE, 2. En induisant, après liaison au RE, conformationnelles différentes du récepteur, 3. ⇒ module le recrutement transcriptionnelle des RE, des des cofacteurs modifications et l’activité 4. En modulant d’autres voies de signalisation (MAP Kinase, P38 Akt) activés dans ces cellules, 5. Par ailleurs, un niveau de complexité supplémentaire est lié à l ’existence de 2 isoformes des récepteurs aux estrogènes (isoformes RE α et RE β) qui réagissent différemment vis-à-vis des SERM. Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Les SERM sont des molécules ayant des effets estrogéniques variables en fonction du tissu cible. E2 - Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Le Tamoxifène (Nolvadex): C’est un agoniste-antagoniste, présentant des effet à la fois: - antagoniste (-) au niveau de certains tissus et en particulier au niveau de l’épithélium mammaire normal et tumoral. - agoniste (+) au niveau d’autres tissus tels que l’os et l’endomètre Cet effet agoniste ou antagoniste est propre à chaque type de cellule et résulte principalement par un recrutement spécifique des différents co-activateurs et co-répresseurs Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Le Tamoxifène (Nolvadex): C’est un agoniste-antagoniste, présentant des effet à la fois: - antagoniste (-) au niveau de certains tissus et en particulier au niveau de l’épithélium mammaire normal et tumoral. - agoniste (+) au niveau d’autres tissus tels que l’os et l’endomètre Ceci explique que leurs indications médicales sont larges: - traitement des cancers estrogéno-dépendants - mais aussi le traitement substitutif de la ménopause Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Le Tamoxifène (Nolvadex): EFFETS POSITIFS Effet antagoniste sur la prolifération tumorale : Il diminue le risque de cancer du sein en pré et post-ménopause Il est utilisé dans les tumeurs métastatiques ou avancées du sein. Le taux de réponse ≈ 50% chez malades RE+ Effet agoniste sur les os: en diminuant la perte de masse osseuse ce qui lui confère des propriétés de lutte contre l’ostéoporose Diminue le cholestérol LDL EFFETS NEGATIFS Effets secondaires minimes: nausées, œdème, bouffées de chaleurs, hémorragies vaginales, phlébites ou autres embolies veineuses. L’effet le plus gênant est l’augmentation de la fréquence d’apparition de cancer de l’endomètre (mais risques faibles / bénéfice). Toute métrorragie doit entraîner la réalisation d’un examen gynéco Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Le Raloxifène (Evista) Pour pallier aux effets délétères du tamoxifene, ce nouveau SERM a été développé: -SERM de seconde génération dont les bénéfices sont proches du Tam avec une diminution notable des effets néfastes. Il possède un effet anti-estrogénique au niveau du sein et de l’endomètre et un effet estrogénique sur l’os. Il abaisse aussi le cholestérol. -Effets indésirables: aggravation des bouffées de chaleur, crampes au mollet, risque accru de thrombo-embolies veineuses - FDA (1997) pour la prévention de l’ostéoporose post-ménopausique Techniques d’hormonothérapie compétitive chez la femme Les nouveaux type d’anti-estrogène: régulateurs négatifs séléctifs du récepteurs aux estrogènes SERD: Fulvestran (Faslodex) • Il forme un complexe avec le RE mais il ne le dimérise pas, il ne recrute pas les co-activateurs et n’entraîne pas de translocation dans le noyau du complexe. • Après liaison avec le RE, celui-ci est complètement altéré ⇒ donc une nouvelle synthèse est nécessaire par la cellule cancéreuse, à la différence du Tam. • Ce produit parait aussi actif que les anti-aromatases utilisés en seconde ligne après échec du Tam, et de ce fait parait très intéressant pour les années à venir. • FDA (2002) pour le traitement du cancer du sein chez les femmes ménopausées échappant au Tam. Échappement à l’hormonothérapie L’hormonothérapie n’est efficace qqfois que pendant une certaine période. Les tumeurs initialement hormonosensibles deviennent résistantes. Pourquoi? Échappement à l’hormonothérapie 1. Augmentation de la synthèse intra-tumorale d’hormone (augmentation de l’expression de la 5 alpha réductase dans le cancer de la prostate, de l’aromatase dans le cancer du sein) 2. Acquisition d’une sensibilité accrue à de faibles doses d’hormone permettant aux cellules de proliférer en période de castration (sur-expression des RE, modulation de l’expression des coactivateurs, synergie avec d’autres voies de signalisation) Échappement à l’hormonothérapie 3. L’activation soutenue de la prolifération et de la survie des cellules par des facteurs de croissance semble être un éléments dominant d’échappement au traitement hormonal qui à l’extrême peut se traduire par la persistance de la prolifération cellulaire même lorsque l’expression des RE est perdue. 4. La sur-expression de gènes anti-apoptotique (bcl2) ou l’inactivation de gènes pro-apoptotiques (P53) Échappement à l’hormonothérapie 5. Expression de récepteurs mutants: • mutants extrêmement sensibles à des doses infimes d’hormone • mutation rendant le RN insensible à l’action des anti-hormones • mutation engendrant un RN activable par les anti-hormones expliquant que des rémissions transitoires peuvent être observées lors d’échappements hormonaux à l’arrêt des anti-hormones. Les inhibiteurs de l’aromatase Rappels: production E2 Estradiol: produit par ovaire + production transformation par tissus périphérique via l’aromatase Après la ménopause, les androgènes d'origine surrénalienne (andostenedione et testostérone) sont convertis en œstrogènes par l'aromatase présente dans le foie, le muscle, les follicules pileux, le tissue adipeux et les cellules tumorales. Les inhibiteurs de l'aromatase suppriment cette activité Ce que j’avais déjà retenu • Les différents ligands des RN • La structure générale d’un RN • Je peux expliquer le schéma suivant (mode d’action en 5 étapes) Ce que j’ai retenu aujourd’hui • Je connais les différents niveaux d’intervention thérapeutique hormonale pour les cancers hormono-dépendants • Je peux expliquer la différence entre un traitement par antiandrogène stéroïdien et non stéroïdien pour le cancer de la prostate • Je peux dire à quoi correspond le traitement anti-hormonal du cancer du sein et décrire le mécanisme d’action d’un SERM • Je connais les indications d’un traitement par tamoxifène ou raloxifene ou fulvestran et je sais pourquoi ces effets varient d’un tissu à l’autre • J’ai compris pourquoi un traitement anti-hormonal peut ne plus être efficace. PLAN DU COURS Généralités L’intégration du message Les récepteurs intracellulaires Les récepteurs membranaires: introduction Les récepteurs tyrosine kinase Voies de signalisation et cancer 63 Les récepteurs membranaires: introduction Les ligands: Hormones hydrosolubles : facteurs de croissance peptidiques les cytokines les chimiokines … Petites molécules hydrosolubles amino-acides monoamines … Hormones liposolubles : Prostaglandines 64 Les 1- récepteurs Les systèmesmembranaires: de communicationintroduction intercellulaires Biosynthèse Cellule émettrice Rétrocontrôle + ou - stockage sécrétion Transport +/- élimination Cellule réceptrice 65 Les récepteurs membranaires: introduction Transduction Transformation d’un message d’origine extracellulaire en un message intracellulaire et une réponse appropriée de la cellule Signalisation cellulaire L’ensemble des mécanismes intracellulaires qui permettent à un message d’être reçu, interprété et utilisé par la cellule 66 Les récepteurs membranaires: introduction Les récepteurs membranaires: introduction Cascade de signalisation 68 Les récepteurs membranaires: introduction Cascade de signalisation 1 Cytosol: protéines modifiées ⇒ régulation de voie métabolique, ⇒ modification du cytosquelette Noyau: régulation de l’expression génique 69 Les récepteurs membranaires: introduction 70 PLAN DU COURS Généralités L’intégration du message Les récepteurs intracellulaires Les récepteurs membranaires: introduction Les récepteurs tyrosine kinase Voies de signalisation et cancer 71 Les récepteurs tyrosine kinase (RTK) STRUCTURE ligand N Ter REGIONS extracellulaire transmembranaire* mb plasmique intracellulaire (domaine kinase) cytosol C Ter * 25 à 30 aas * unique Recrutement des protéines de la signalisation 72 73 Les récepteurs tyrosine kinase 74 Les récepteurs tyrosine kinase La voie ras ou la voie des MAP-Kinases Protéines adaptatrices 75 Les récepteurs tyrosine kinase La voie ras ou la voie des MAP-Kinases Protéines adaptatrices 76 Les récepteurs tyrosine kinase La voie ras ou la voie des MAP-Kinases 77 Les récepteurs tyrosine kinase La voie ras ou la voie des MAP-Kinases 78 Les récepteurs tyrosine kinase Cascade des MAP Kinase GTPase active MKKK MKK MK MKKK MKK MK P P Cibles membranaires P Cibles cytoplasmiques Cibles nucléaires 79 Les récepteurs tyrosine kinase CASCADE Cascade des MAP Kinase GTPase active MKKK MKK MK MKKK MKK MK P P Cibles membranaires P Cibles cytoplasmiques Cibles nucléaires 80 Les récepteurs tyrosine kinase CASCADE Cascade des MAP Kinase GTPase active MKKK MKK MK MKKK MKK MK P P Cibles membranaires P Cibles cytoplasmiques Cibles nucléaires 81 Les récepteurs tyrosine kinase La voie ras ou la voie des MAP-Kinases 82 Les récepteurs tyrosine kinase La voie ras ou la voie des MAP-Kinases 83 Les récepteurs tyrosine kinase La voie ras ou la voie des MAP-Kinases 84 Erk1/2 induit l’expression de c-fos Erk1/2 P noyau Erk1/2 P Elk1 Facteur de transcription inactif Elk1 P actif P Elk1 ++ Gène c-fos Expression de c-fos La voie des Jnk Facteur de croissance Ras Rac Raf MEKK1 • Rac comme Ras est une petite GTPase Rac MKK1 MKK4 Erk1/2 Jnk Elk1 c-jun Rac GDP Inactif GTP Actif La voie des Jnk MEKK1 Inactif Rac MEKK1 actif MKK4 inactif MKK4 actif Jnk inactif P Jnk actif P Migration dans le noyau de la cellule Les récepteurs tyrosine kinase Erk1/2 Erk1/2 Induction de l’expression c-fos P P Les récepteurs tyrosine kinase Erk1/2 P P Jnk cytoplasme noyau Erk1/2 P Jnk Induction de l’expression Phosphorylation de c-jun P c-fos P c-fos c-jun Les récepteurs tyrosine kinase Erk1/2 P P Jnk cytoplasme noyau Erk1/2 P Jnk Induction de l’expression Phosphorylation de c-jun P c-fos P c-fos c-jun Activation du facteur de transcription AP1 Les récepteurs tyrosine kinase P c-fos c-jun Gène cycline D Cycline D Cycline D Cycline D Cycline D Cycline D Activation du cycle cellulaire Les récepteurs tyrosine kinase Les récepteurs tyrosine kinase Les récepteurs tyrosine kinase ↑ Prolifération cellulaire ↑ Prolifération cellulaire 94 Les récepteurs tyrosine kinase Cascade p38 Cascade ERK Cascade JNK ↑ Prolifération cellulaire ↑ Prolifération cellulaire différenciation différenciation Angiogénèse ↓ apoptose 95 Les récepteurs tyrosine kinase La voie ras ou la voie des MAP-Kinases 96 Les récepteurs tyrosine kinase Voie Pi(3)K = voie AKT 97 Les récepteurs tyrosine kinase 98 Rétrocontrôle de la voie PI3-Kinase/Akt Akt PI(4,5)P2 PI(3,4,5)P3 PTEN PTEN déphosphoryle les lipides membranaires Décrochage de Akt de la membrane plasmique Inactivation de Akt et arrêt du signal Résumé PDGF Voie de la PI3 kinase/Akt Voie des MAP kinases P P P Active le facteur NF-κB Prolifération Augmente la quantité de cycline D Les récepteurs tyrosine kinase Les 2 voies à retenir 101 La famille des tyrosines kinases Forme cellulaire Famille Src Forme oncogénique c-Src c-Yes Fyn c-Fgr Lck Hck Lyn Blk Yrk Laloo v-Src et Src531 v-Yes Famille Fps c-Fps/Fes Fer Flk v-Fps/Fes Famille Abl Abl Arg v-Abl et BCR-Abl Famille Csk Csk Mtk, Hyl, Isk, Ctk, Htk Famille Syk Syk ZAP70 Famille Jak Jak1 Jak2 Jak3 Tyk2 Famille Btk Btk, Atk, Bpk Tek Itk Famille Fak Fak Pyk2 v-Fgr HSB2 Lck 102 La famille des tyrosines kinases 103 Voies de signalisation et cancer: introduction Les principaux traitements en cancérologie Thérapie ciblée 104 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: liens • Les RTK sont souvent surexprimés dans les cancers: L1 CR1 L1 L1 L1 CR 1 CR1 CR1 L2 L2 CR 2 CR2 L2 L1 L1 CR2Y Y Y Y Y Y Y Y - HER2 dans le cancer de la vessie, poumon, colon sein, pancréas… Y CR1 L1 Y Y L1 Y Y Y CR1 Y Y L2 CR1 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y YL2 Y Y YCR2 Y L2 CR2 Y Y Y L1 CR2 CR1 L2 Y Y Y Y Y Y CR2 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y L1 Y CR2 Y CR1 L1 CR2 Y Y Y CR2 L2 L2 Y Y Y L2 CR2 Y YL2 Y CR1 CR1 CR2 Y Y CR1 CR1 L2 CR2 L2 L1 L2 CR2 L1 L1 CR1 Y Y Y Y Y Leur surexpression est souvent synonyme de mauvais pronostic EGF EGFEGFEGF EGF EGF EGF EGF • Les RTK sont activés par un trop grand nombre de liguant (phénomène d’autocrinie propre aux cellules tumorales) L1 CR1 L2 CR2 • Les RTK sont mutés en activation constitutive Y Y Y Y Y 105 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé Le principe des thérapies ciblées Actuellement, les chercheurs étudient des agents anti-tumoraux distinguant les cellules saines des cellules malignes car ces agents sont plus efficaces et moins toxiques par rapport aux anciennes thérapies (-spécifiques). Ainsi la compréhension de ces nouvelles stratégies thérapeutiques ne peut se faire sans la compréhension des différentes voies moléculaires et biochimiques différenciant les cellules saines des cellules malignes. 106 . Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé Les différents types de EGFR Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé 108 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé Les principaux inhibiteurs de TRK en clinique sont: HER1 ou 2 Anticorps bloquants ex: Cetuximab (erbitux®) L1 Trastuzumab (Herceptin ®) CR1 L2 CR2 Inhibiteurs de l’activité kinase exs: Gefitinib (Iressa®), Y Y Y Y Erlotinib (Tarceva®) Y 109 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé Les principaux inhibiteurs de TRK en clinique sont: 1- Les inhibiteurs des récepteurs de type EGFR Iressa (Gefitinib) -Molécules chimiques: (inhibiteur enzymatique) Tarceva (Erlotinib) Molécules qualifiées d’inhibitrices de l'EGFR, permettant de bloquer l’activité de la tyrosine kinase. Ils rentrent en compétition pour le site de liaison à l’ATP au niveau de la queue cytosolique. Elles sont efficaces sur ces tyrosines kinases et possèdent peu d’effets sur les cellules normales. 110 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé Les principaux inhibiteurs de TRK en clinique sont: 1- Les inhibiteurs des récepteurs de type EGFR Iressa (Gefitinib) -Molécules chimiques: (inhibiteur enzymatique) Tarceva (Erlotinib) Thérapie ciblée du cancer du poumon (CBPNPC), du pancréas 111 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé 112 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé TARCEVA (Erlotinib) 113 Différentes mutations possibles des récepteurs à activité tyrosine kinasique. (W. Pao et all.). Ces mutations sont toutes situées dans le domaine TK (dans le cas des cancers NSCL). Les différentes mutations sont représentées en trois couleurs distinctes, selon leur sensibilité aux divers traitements : en jaunes les mutations sur EGFR qui les rendent sensible à l'Iressa, en rouge les mutations qui les rendent sensibles au Terceva, et en noir les mutations qui n’ont pas encore été traitées avec un inhibiteur des tyrosines kinases. Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé Les principaux inhibiteurs de TRK en clinique sont: 1- Les inhibiteurs des récepteurs de type EGFR -Molécules chimiques: IRESSA (Gefitinib) - Anticorps monoclonaux (le suffixe « mab » signifie « murine antibody »): anti HER2, indiqué dans le cancer •Herceptin ® (Trastuzumab): anticorps TARCEVA (Erlotinib) du sein métastatique (à condition qu'il y ait suffisamment de récepteurs exprimés à la surface des cellules cancéreuses) 115 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé Trastuzumab : Herceptin®: mode d’action N Engl J Med 2007;357:39-51. 116 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé Les principaux inhibiteurs de TRK en clinique sont: 1- Les inhibiteurs des récepteurs de type EGFR -Molécules chimiques: IRESSA (Gefitinib) - Anticorps monoclonaux (le suffixe « mab » signifie « murine antibody): anti HER2, indiqué dans le cancer • Herceptin ® (Trastuzumab): anticorps TARCEVA (Erlotinib) du sein métastatique (à condition qu'il y ait suffisamment de récepteurs exprimés à la surface des cellules cancéreuses) • Erbitux™ (Cetuximab) : anticorps anti HER1 , indiqué dans le traitement du cancer du colon métastatique (en association avec irinotecan) 117 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé Les principaux inhibiteurs de TRK en clinique sont: 1- Les inhibiteurs des récepteurs de type EGFR -Molécules chimiques: IRESSA (Gefitinib) - Anticorps monoclonaux (le suffixe « mab » signifie « murine antibody): anti HER2, indiqué dans le cancer • Herceptin ® (Trastuzumab): anticorps TARCEVA (Erlotinib) du sein métastatique (à condition qu'il y ait suffisamment de récepteurs exprimés à la surface des cellules cancéreuses) • Erbitux™ (Cetuximab) : anticorps anti HER1 , indiqué dans le traitement du cancer du colon métastatique (en association avec irinotecan) • Mabthera ® (Rituximab): anticorps anti CD20, indiqué le traitement des lymphomes folliculaires en rechute 118 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé Les principaux inhibiteurs de TRK en clinique sont: 1- Les inhibiteurs des récepteurs de type EGFR 2- Les inhibiteurs des récepteurs de type PDGFR - STI-571: GLEEVEC (Imatinib®) Inhibiteur très puissant et sélectif des tyrosines kinases abl. En absence d'activation de la tyrosine kinase, les substrats nécessaires pour la prolifération cellulaire ne sont pas phosphorylés et la prolifération n'intervient pas. 119 Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé La leucémie myéloïde chronique: Structure de la protéine oncogénique p210bcr-abl c-BCR c-BCR H3+N tétramérisation Liaison liaison SH2 SH2 homologie DBL domaine GAP H3+N H3+N tétramérisation Liaison liaison SH2 SH2 COO- c-ABL c-ABL SH3 SH3 SH2 SH2 tyrosine homologie tyrosine SH3 SH2 SH3 SH2 DBL kinase kinase tyrosine tyrosine kinase kinase liaison ADN liaison actine liaison ADN liaison actine COO- p210bcr-abl 120 COO- Pour détecter cette maladie, on utilise la technique de PCR qui amplifiera la séquence que si le gène ABL est fusionné avec BCR: Une amorce sur BCR et une sur ABL: si pas d’ABL, pas d’amplification, si pas d’amplification, pas de maladie et si pas de maladie…euh, pas de maladie! Pour suivre la maladie on utilise la PCR quantitative en temps réel. Rappel: ABL code pour une tyrosine kinase, qui à un rôle dans la prolifération cellulaire. Lorsque BCR et ABL sont fusionné, ABL dépend du promoteur de BCR qui est un promoteur fort, c’est-à-dire qu’il induit toujours une activation du gène (ici BCR et ABL) ABL est donc un proto-oncogène. Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé La protéine BCR-ABL induit la transformation maligne de cellules in vitro et l'indépendance des progéniteurs hématopoïétiques vis-à-vis des facteurs de croissance. Ces processus impliquent des voies de signalisation intracellulaires multiples. 1. La voie Ras Le mécanisme moléculaire d'activation de la voie Ras par BCR-ABL commence par l'autophosphorylation du résidu tyrosyl 177 de BCR qui fournit un site d'ancrage à l'adaptateur Grb2. Grb2, après liaison à la protéine SOS, stabilise Ras dans sa forme active (RasGTP). Le Gleevec empêche la fixation de Grb à bcr-abl Ras GDP GTP Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé La voie Ras L'expression constitutive des facteurs de transcription Fos et Jun suit l'introduction de BCR-ABL dans des lignées cellulaires et est corrélée avec la transformation de ces cellules. ↑ prolifération Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé La protéine BCR-ABL induit la transformation maligne de cellules in vitro et l'indépendance des progéniteurs hématopoïétiques vis-à-vis des facteurs de croissance. Ces processus impliquent des voies de signalisation intracellulaires multiples. 2. La voie de la PI3 kinase BCR-ABL forme des complexes avec la PI3-kinase, Cbl et les adaptateurs Crk et Crkl. Cbl est phosphorylée sur un résidu tyrosyl par BCR-ABL et peut alors se lier au domaine SH2 de Crkl. Akt phosphorylée, phosphoryle la protéine Bad. La protéine Bad phosphorylée est alors incapable de lier les protéines antiapoptotiques BCLX et est neutralisée par la protéine 14-3-3. ↓ apoptose Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé La protéine BCR-ABL induit la transformation maligne de cellules in vitro et l'indépendance des progéniteurs hématopoïétiques vis-à-vis des facteurs de croissance. Ces processus impliquent des voies de signalisation intracellulaires multiples. 3. La voie Jak-STAT La famille des Jak-kinases, composée de tyrosine kinases intracellulaires, et les protéines STAT sont impliquées directement dans la transduction du signal à partir des membres des récepteurs aux cytokines. Dans les lignées BCR-ABL positives, les protéines STAT1 et STAT5 sont tyrosine phosphorylées de manière constitutive et leur activité de liaison à l'ADN est maximale. STAT5 présente une activité anti-apoptotique en activant la transcription des gènes codant les protéines anti-apoptotiques BCLX. Récepteurs tyrosine kinase et cancer: base d’un traitement ciblé Les principaux inhibiteurs de TRK en clinique sont: 1- Les inhibiteurs des récepteurs de type EGFR 2- Les inhibiteurs des récepteurs de type PDGFR 3- Les inhibiteur du VEGF - AVASTIN (Bevacizumab®) • Anticorps humanisé spécifique du VEGF, bloque la fixation du VEGF au VEGFR • Traitement du cancer métastatique du colon et du rectum ainsi que celui du rein (car il faut des tumeurs très vascularisées). 126 Récepteurs tyrosine kinase et cancer • Il existe un impact thérapeutique des thérapies ciblées, en particulier avec les anticorps monoclonaux. • Leur toxicité est modérée (plan cutané) • Leur coût est important. • Leur efficacité démontre: - l’importance de la compréhension de la diversité des voies de signalisation associées aux récepteurs. - l’existence de réseaux de signalisation dont l’étude s’avère éminemment complexe. • Les associations de thérapies ciblées vont présenter dans l’avenir un intérêt tout particulier. •Dans cet esprit, des inhibiteurs pan-HER sont en cours de développement ainsi que des stratégies ciblant à la fois la voie REGF 127 et les processus de néoangiogenèse * Les voies de signalisation dans une cellule 128 * Les voies de signalisation dans une cellule 129 Dans l’avenir 130
