LMC : Traitements et suivi moléculaire

Journal Identification = ABC Article Identification = 1233 Date: March 29, 2017 Time: 4:1 pm
doi:10.1684/abc.2017.1233
129
Pour citer cet article : Sorel N, Cayssials É, Brizard F, Chomel JC. Actualisation des traitements et du suivi moléculaire dans la prise en charge de la leucémie myéloïde
chronique. Ann Biol Clin 2017 ; 75(2) : 129-45 doi:10.1684/abc.2017.1233
Synthèse
Ann Biol Clin 2017 ; 75 (2) : 129-45
Actualisation des traitements et du suivi
moléculaire dans la prise en charge
de la leucémie myéloïde chronique
Treatment and molecular monitoring update
in chronic myeloid leukemia management
Nathalie Sorel1
Émilie Cayssials2
Franc¸oise Brizard3
Jean-Claude Chomel1
1Service de cancérologie biologique,
CHU de Poitiers, Poitiers, France
<[email protected]>
2Service d’oncologie hématologique
et thérapie cellulaire, CHU de Poitiers,
Poitiers, France
3Service d’hématologie biologique,
CHU de Poitiers, Poitiers, France
Article rec¸u le 21 mars 2016,
accept´ e le 11 mai 2016
Résumé. La leucémie myéloïde chronique (LMC) est une hémopathie maligne
du groupe des néoplasies myéloprolifératives. Elle est la conséquence de la
translocation t(9;22)(q34;q11) qui est à l’origine du gène de fusion BCR-ABL1
codant une protéine à fonction tyrosine kinase exacerbée. Sa prise en charge
a été exceptionnellement améliorée grâce à l’utilisation d’inhibiteurs de tyro-
sine kinase ou ITK (imatinib, dasatinib, nilotinib, bosutinib, ponatinib). En
effet, la plupart des patients diagnostiqués aujourd’hui ont une espérance de vie
voisine de celle de la population générale. L’efficacité thérapeutique peut être
régulièrement contrôlée grâce à un suivi moléculaire adapté, basé sur la quan-
tification des ARNm BCR-ABL1 par RT-PCR en temps réel et par la recherche
des mutations du domaine kinase de BCR-ABL à l’origine de résistances plus
ou moins sévères à la thérapie ciblée. Des recommandations internationales per-
mettent au clinicien, en se basant sur les paramètres biologiques, d’apprécier
la réponse au traitement et d’envisager, si nécessaire, un changement d’ITK.
Dans certaines circonstances, appelées « réponses moléculaires profondes de
longue durée », une interruption du traitement peut être proposée, et environ
la moitié des patients reste en rémission moléculaire. Pour l’autre moitié des
patients, l’observation de rechutes moléculaires pourrait provenir de la persis-
tance de cellules souches leucémiques (CSL). Comment prévoir ces rechutes ?
Comment éradiquer les CSL résiduelles ? Est-ce vraiment nécessaire ? De nom-
breux travaux de recherche fondamentale ou clinique tentent de répondre à ces
questions afin de pouvoir envisager une véritable guérison de la LMC, idée
révolutionnaire pour une affection maligne chronique.
Mots clés : leucémie myéloïde chronique, inhibiteurs de tyrosine kinase, suivi
moléculaire, BCR-ABL1, résistance
Abstract. Chronic myeloid leukemia (CML) is a myeloproliferative neoplasm
resulting from the t(9;22)(q34;q11) translocation. It is characterized by the
presence of the BCR-ABL1 fusion gene encoding the BCR-ABL oncoprotein
characterized by a deregulated tyrosine kinase activity. Targeted therapies using
tyrosine kinase inhibitors (TKI) such as imatinib, dasatinib, nilotinib, bosutinib,
or ponatinib have profoundly changed the natural history of the disease with a
major impact on survival. Indeed, most patients diagnosed today can enjoy a
near normal life expectancy. The efficacy of TKI treatment can be accurately
evaluated by a molecular monitoring based on the quantification of BCR-ABL1
mRNA transcripts and the detection of resistance mutations in the BCR–ABL
kinase domain. International recommendations for an optimal management of
CML using biological parameters are regularly published. They were designed
to evaluate the response to the treatment and to consider, if necessary, a switch
Tirés à part : J.-C. Chomel
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Synthèse
to another TKI. A sustained and deep molecular response is obtained in a
significant percentage of patients. Clinical trials of TKI discontinuation were
performed in such a population, and half of patients do not relapse. In the
remaining patients, a rapid appearance of the malignant clone was observed,
undoubtedly the consequence of the persistence of residual leukemic stem cells
(LSCs). How to discriminate patients who may safely stop TKI? How to target
residual LSCs, and do we have to eradicate all these cells? Additional research
investigation and clinical trials are needed to answer these questions in order
to consider a potential cure of CML.
Key words: chronic myeloid leukemia, tyrosine kinase inhibitors, molecular
monitoring, BCR-ABL1, resistance
La leucémie myéloïde chronique (LMC) est une hémo-
pathie maligne faisant partie du groupe des néoplasies
myéloprolifératives comprenant également la polyglobulie
de Vaquez, la thrombocytémie essentielle et la myélofibrose
primitive [1]. En France, la LMC représente 600 à 700 nou-
veaux cas par an (environ 1 cas pour 100 000 habitants)
et 15 % des leucémies de l’adulte (Fi-LMC, France Inter-
groupe de la leucémie myéloïde chronique). L’âge médian
au diagnostic est de 59 ans. Dans les premiers temps de
la maladie, l’état général du patient reste conservé. Il peut
cependant éprouver de la fatigue et présenter une spléno-
mégalie. De nos jours, le diagnostic se fait fréquemment
au cours d’un examen de routine. La numération formule
sanguine met alors en évidence une hyperleucocytose (à
polynucléaires neutrophiles), une myélémie, ainsi qu’une
basophilie. Le diagnostic de LMC nécessite la mise en
évidence du chromosome Philadelphie ou Ph1 (observé
dans plus de 95 % des cas) et du réarrangement molécu-
laire BCR-ABL1, conséquences directes de la translocation
t(9;22)(q34;q11). En l’absence de traitement, la maladie
évolue d’une phase chronique (3-5 ans) à une phase aiguë
ou blastique, en passant par une phase d’accélération. Nous
détaillerons dans cet article les aspects thérapeutiques ainsi
que le suivi moléculaire, tout en soulignant les probléma-
tiques actuelles de la LMC et en évoquant le futur d’une
maladie devenue au fil du temps un modèle biologique.
Historique de la LMC
Les premières descriptions d’une leucémie myéloïde chro-
nique (sans doute en phase aiguë) ont été réalisées par le
franc¸ais Alfred Donné, l’écossais John Hughes Bennet et
l’allemand Rudolph Virchow au milieu du XIXesiècle [2].
Les autopsies pratiquées par Bennet semblaient montrer la
présence de matières purulentes dans le sang des patients.
En se basant sur des observations microscopiques, Virchow
apporta la preuve qu’il s’agissait en fait d’un large excès de
leucocytes. Plus de cent ans après, Peter Nowell et David
Hungerford mettaient en évidence un petit chromosome res-
semblant au chromosome Y et présent dans les cellules
sanguines des patients atteints de LMC (figure 1 A). Cette
anomalie chromosomique a été la première décrite dans
une pathologie maligne. Ce chromosome, appelé chromo-
some Philadelphie (ou Ph1) fut ensuite caractérisé par Janet
Rowley en 1973. Il s’agissait d’un chromosome 22 rac-
courci résultat d’une translocation réciproque et équilibrée,
la translocation t(9;22)(q34;q11).
Les années 1980-90 ont été caractérisées par une intense
activité de recherche dans les domaines de la biologie cel-
lulaire et moléculaire. Il a été démontré que les gènes ABL1
et BCR, localisés respectivement sur les chromosomes 9 et
22, étaient impliqués dans la translocation t(9;22). Il a été
également prouvé que le gène BCR-ABL1 était à l’origine
de la maladie. L’activité tyrosine kinase dérégulée de la pro-
téine BCR-ABL a été décrite comme l’événement majeur
du processus de leucémogenèse et les différentes voies de
signalisation induites par cette oncoprotéine ont été réper-
toriées. En 1998, un premier inhibiteur de tyrosine kinase
(ITK) d’ABL (et donc de BCR-ABL) a été testé avec suc-
cès chez des patients LMC en phase chronique (figure 1A).
Ce médicament (imatinib) a ouvert la voie à une thérapie
ciblée particulièrement efficace. Enfin, plus récemment des
essais d’arrêt de traitement ont montré qu’environ la moi-
tié des patients demeurait en rémission moléculaire malgré
l’absence d’inhibiteur. Ces travaux, ainsi que les études sur
les cellules souches leucémiques, la niche hématopoïétique
et les agents pouvant agir à ce niveau permettent d’envisager
une guérison de la LMC dans un futur proche.
Traitement de la LMC
Thérapies historiques
Le premier traitement symptomatique de la LMC a été
publié par Heinrich Lissauer en 1865. Il préconisait
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Traitement et suivi moléculaire de la LMC
A
B
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
100 %
90 %
80 %
70 %
60 %
50 %
40 %
30 %
20 %
10 %
Survie globale
Années après le diagnostic
Interféron- α
Imatinib
Hydroxyurée
Busulfan
Arsenic
Busulfan
ITK-2
ITK-3
Guérison
1842-1846 : 1ères
descriptions d’une leucémie
1973 : La translocation
t(9;22)(q34;q11)
1983-1995 :
L’oncogenèse BCR-ABL
1998 : 1ère utilisation
d’un inhibiteur
de tyrosine kinase (ITK)
2010 : 1ers essais
d’interruption
de traitement par ITK
1960 : Le chromosome
Philadelphie (Ph1)
Imatinib
Hydroxyurée
Interféron α
Allogreffe de CSH
Irradiation splénique
2010
?
1980
1950
1850
Figure 1. Historique de la leucémie myéloïde chronique (LMC). D’après [2, 62]. A: Les dates clés et les découvertes essentielles sont
représentées, de même que les traitements utilisés. CSH : cellules souches hématopoïétiques, ITK : inhibiteur de tyrosine kinase. B:
Le graphique présente la survie globale en fonction des traitements (busulfan, hydroxyurée, les différents essais utilisant l’interféron-␣et
l’imatinib).
l’utilisation d’une solution d’arsénite de potassium (titrée à
1 % en trioxyde d’arsenic). Ce produit découvert par Tho-
mas Fowler en 1786 (appelé liqueur de Fowler) a été utilisé
pendant plus d’un siècle comme médicament ou tonique [2].
L’irradiation splénique, utilisée dès la fin du XIXesiècle
en tant que traitement palliatif, apportait une améliora-
tion temporaire chez certains patients en phase chronique
de leur maladie. La chimiothérapie conventionnelle
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132 Ann Biol Clin, vol. 75, n◦2, mars-avril 2017
Synthèse
reposant sur le busulfan (dès les années 1950) ou
l’hydroxyurée (années 1970) permettait la normalisation
de l’hémogramme (figure1AetB). Cependant ces traite-
ments ne permettaient pas de stopper l’évolution naturelle
de la maladie vers une leucémie aiguë. De nos jours encore,
l’hydroxyurée est utilisée au diagnostic lorsque le nombre
de leucocytes sanguins est élevé (>80-100×109/L) et
poursuivie jusqu’à la confirmation de la présence du chro-
mosome Ph1 et /ou la mise en évidence d’un réarrangement
BCR-ABL1.
Au début des années 1980, l’allogreffe de cellules souches
hématopoïétiques (CSH) devient le seul traitement curatif
de la LMC. Cependant, du fait des effets secondaires de
la greffe et du manque de donneurs, ce traitement ne peut
concerner qu’un nombre restreint de patients. L’interféron-
␣, introduit par le centre médical MD Anderson (Texas,
USA) au début des années 1980, était capable d’induire des
rémissions cytogénétiques complètes (absence de chromo-
some Ph1) chez une minorité de patients (moins de 20 %).
L’association de la cytarabine (ou cytosine arabinoside), un
analogue nucléosidique de la pyrimidine, à l’interféron-␣
a permis d’améliorer le taux de réponse cytogénétique et
le pourcentage de survie à 3 ans (86 % vs 79 %) [3]. Dans
de rares cas, des rémissions moléculaires de longue durée
(ARNm BCR-ABL1 non détectable dans le sang) ont été
observées, certaines ayant conduit à des arrêts de traitement
sans rechute [4].
Ainsi, depuis les années 1950 et jusqu’au début des années
2000, la survie globale des patients atteints de LMC a été
sans cesse améliorée (figure 1B). Néanmoins les traitements
utilisés ne permettaient, chez la plupart des patients, que de
contrôler la maladie en tentant d’éviter la transformation
aiguë. Seule l’allogreffe de cellules souches hématopoïé-
tiques restait susceptible de conduire à une guérison de la
maladie.
Les protéines à fonction tyrosine kinase
L’oncoprotéine BCR-ABL ayant une fonction tyrosine
kinase exacerbée, une thérapie ciblée était envisageable.
Chez l’homme, plus de 500 protéines kinases ont été
décrites, dont 90 tyrosines kinases [5]. Leur structure,
notamment leur domaine kinase, se ressemble beau-
coup. Dans sa partie N-terminale, la protéine ABL
(non réarrangée) est constituée des domaines régula-
teurs SH2 et SH3 (pour SRC-homology) et des deux
lobes du domaine tyrosine kinase ou SH1 (lobes N et
C-terminaux). Ce domaine comprend une suite d’hélices-
␣et de feuillets-␤. La boucle P permet la fixation du
groupe phosphate de l’ATP, la boucle A est impliquée
dans l’activation de la protéine et le site catalytique
(boucle C) permet la phosphorylation de protéines substrats
(figure 2A).
Les tyrosines kinases sont, le plus souvent, dans une confor-
mation inactive (inaccessible à l’ATP). Pour la protéine
ABL, cette auto-inhibition implique des interactions fortes
entre les domaines de régulation SH2 et SH3 (en amont du
domaine kinase) et le domaine kinase. De plus, le groupe-
ment myristate N-terminal permet de verrouiller la protéine
(sur le site d’insertion du myristate du domaine tyrosine
kinase) en position inactive ou autoinhibée. L’activation se
fait par déverrouillage du groupe myristoyl, déclampage
des domaines SH2/3 et changement de conformation de la
boucle d’activation permettant l’autophosphorylation sur la
tyrosine en position 393 stabilisant la protéine sous sa forme
active (figure 2B).
L’imatinib
Un inhibiteur de BCR-ABL doit pouvoir cibler spécifique-
ment cette protéine (notamment sa fonction enzymatique),
doit avoir une toxicité acceptable et doit pouvoir pénétrer
à l’intérieur des cellules. De plus, son activité doit être
restreinte aux cellules malignes. Un analogue des phényl-
amino-pyrimidines (le STI571) s’est révélé être un puissant
inhibiteur de la phosphorylation de la kinase BCR-ABL. Il
reconnaît la forme inactive de la protéine (inhibiteur de type
II) et fonctionne comme un inhibiteur compétitif de l’ATP
(figure 2C). Dès le début des années 1990, le STI571 a
montré son efficacité sur des modèles cellulaires et murins
[6].
Des résultats spectaculaires chez les patients atteints de
LMC ont été observés dans l’essai de phase I. Enfin, le
STI571 (imatinib) a montré une efficacité supérieure au trai-
tement de référence (interféron-␣+ cytarabine) [7]. Après
6 ans de traitement par imatinib de patients diagnostiqués
en phase chronique, la survie globale est voisine de 90 %
(figure 1B) [8]. L’imatinib est ainsi devenu le traitement
de référence de la LMC et le modèle d’une thérapie ciblée
dans le domaine des affections malignes.
Résistances à l’imatinib
Malgré les résultats extraordinaires apportés par l’imatinib,
des résistances sont rapidement apparues. En dehors d’une
mauvaise compliance, celles-ci dépendent, soit de
l’imatinib (pharmacocinétique, pompes d’influx, pompes
d’efflux), soit de la cellule leucémique (instabilité
génétique, activation d’autres voies de signalisations
oncogéniques), soit de la cible BCR-ABL (amplification
génique BCR-ABL1, mutation du domaine kinase de
BCR-ABL) [9]. Ces mutations représentent environ 25 %
des causes de résistance à l’imatinib. Plus de 100 mutations
ont été répertoriées touchant plus de 70 acides aminés [10].
Les mutations les plus fréquemment retrouvées sont loca-
lisées dans la boucle P (G250E/R, Y253F/H, E255K/V),
la charnière (T315I), la zone de contact SH2, le site
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Traitement et suivi moléculaire de la LMC
A
B
C
Y
N
C
Y
N
C
Y
C
N
Y
C
N
SH3
SH2
TK (SH1)
Lobe C
Lobe N
Inhibiteurs compétitifs
de l’ATP (ITK)
Dasatinib (ITK-2, type I)
Bosutinib (ITK-2, type I)
Inhibiteurs compétitifs
de l’ATP (ITK)
Imatinib (ITK-1, type II)
Dasatinib (ITK-2, type I)
Nilotinib (ITK-2, type II)
Bosutinib (ITK-2, type I)
Ponatinib (ITK-3, type II)
Inhibiteurs
allostériques
ABL001
GNF2
SH3
SH2 TK (SH1)
Lobe C
Lobe N
Site de fixation
de l’ATP
Site de fixation
du myristate
Activation de la
tyrosine kinase ABL
Conformation inactive Conformation active
BCR BCR
Myristate
Boucle P
Zone de
contact SH3
Charnière
Zone de
contact SH2
Boucle C Boucle A
NC
Lobe N-terminal
Boucle d’activation
(boucle A)
β2αCβ3β4αDβ5β6αEβ7-8 β9-12 αFβ13 αGαHαIαJ
Lobe C-terminal
500 450 400 350 250 315 300
Figure 2. Les domaines tyrosines kinases d’ABL et de BCR-ABL. D’après [63, 64]. A: Le domaine kinase d’ABL (ou de BCR-ABL)
est composé d’un enchaînement de feuillets-␤et d’hélices-␣. Il comprend différentes zones fonctionnelles indispensables à l’activité
enzymatique. B: L’activation de la protéine ABL non transloquée nécessite le déverrouillage du groupe myristoyl, la dissociation des
interactions des domaines SH2/3 avec le domaine tyrosine kinase et le changement de conformation de la boucle d’activation. C:La
protéine BCR-ABL peut également se présenter dans un état inactif ou actif. Les inhibiteurs de tyrosine kinase (ITK) peuvent prendre la
place de l’ATP et ainsi inhiber l’activité enzymatique. Les inhibiteurs allostériques peuvent induire un changement conformationnel rendant
l’enzyme inactive.
catalytique (M351T, F359C/I/L/V) ou la boucle
d’activation (H396P/R) (figure 3).
Ces mutations faux sens peuvent altérer des points de liaison
entre l’imatinib et le domaine kinase (perte d’une liaison
hydrogène en T315, perte d’une liaison de van der Walls en
Y253), être à l’origine d’un encombrement de l’entrée de
la poche ATP (G250), d’une modification de la flexibilité
de la boucle P ou d’une déstabilisation de la forme inactive
de la protéine (H396) [11]. Les différentes mutations sont
associées à une réduction plus ou moins importante de la
sensibilité à l’imatinib, objectivée in vitro par les rapports
IC50 mutant/sauvage [12, 13]. Les mutants de la boucle P
et la mutation T315I sont à l’origine d’une résistance totale
à l’imatinib (figure 4).
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