Hormonothérapie du cancer du sein et du cancer de la prostate
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Cancérologie Coralie Holstein Le 18/11/11 16h-18h Fanny Helali Hormonothérapie du cancer du sein et du cancer de la prostate Objectifs du cours : Les signalisations des oestrogènes et des androgènes Les principales sources des hormones stéroïdes chez la femme et chez l'homme les modes d'action des récepteurs hormonaux Les caractéristiques moléculaires des tumeurs importantes pour une prise en charge par hormonothérapie les mécanismes d'action des molécules thérapeutiques les mécanismes de résistance I. Cancer du sein A. Epidémiologie (sources de l'Institut National du Cancer-INCa) Le plus fréquent des cancers féminins 53.000 nouveaux cas en France en 2011 33% de l'ensemble des cancers féminins 11 500 décès/an en France >> Problème de santé public B. Les facteurs de risques Sexe : sexe féminin, le cancer du sein existe aussi chez l'homme, mais il est beaucoup plus rare. Age: environ 8 cancers du sein sur 10 concernent des femmes de >50ans Parité : risque plus élevé chez les femmes nullipares ou chez elle ayant eu une première grossesse tardive ( après 30ans) Génétique : mutations au niveau des gènes BRCA1 et BRCA2 ( 5 à 10% des cancers du sein) Antécédents familiaux : plusieurs cas de cancer du sein dans la même famille (20 à 30 % des cancers du sein) >> est-ce du à un mode de vie commun? Alimentation : surpoids, et en particulier l'obésité après la ménopause (source importante d'oestrogènes à partir du tissu adipeux). C. Les oestrogènes Les enzymes, qui participent à la synthèse de l'oestrogène, sont la cible de l'hormonothérapie. 1.Sources des oestrogènes chez la femme Chez la femme non ménopausée: L'oestrogène provient : - d'une part du follicule en maturation et du corps jaune - d'autre part de l'aromatisation périphérique de l'androstènedione d'origine surrénalienne en dehors des pics (pour 50%). Chez la femme ménopausée: la principale source d'oestrogènes est l'androstènedione d'origine surrénalienne. Conversion de l'androsténedione en oestrogène au niveau des tissus périphériques (adipocytes, ostéoblastes, stroma tumoral et cellules cancéreuses mammaires). 2. Biosynthèse des oestrogènes au niveau tumoral Observation: Les concentrations locales d'oestrogènes dans les cancers du sein sont plusieurs fois plus élevées que les concentrations plasmatiques chez les femmes ménopausées. Dans le tissus tumoral, l'activité aromatase est plus élévée dans le tissu mammaire tumoral que dans le tissu normal.La présence de cette activité est mesurable dans 95% des cancers du sein. L'aromatase est exprimée par les cellules stromales (fibroblastes et adipocytes) et pas les cellules épithéliales tumorales. D.Recepteurs des hormones stéroïdes 1.Les avancées de la recherche L'hormono-dépendance du cancer du sein a été mise en évidence par les travaux de Lacassagne (1932). Ces travaux ont montré que l'administration d'oestrogènes pouvait induire un cancer du sein chez la souris. Donées biochimiques et de biologie moléculaire 1960 : découverte des recepteurs hormonaux ( Jensen, Gorski) 1984 : Clonage du gène du récepteur des oestrogènes (Chambon) 1988 : Clonage du gène du récepteur des androgènes (Chang, Lubahn) >> Nouvelles bases moléculaires de l'hormono-dépendance du cancer du sein et du cancer de la prostate. Les nouvelles techniques permettent de rechercher l'expression de récepteurs spécifiques à la tumeur afin d'adapter le traitement. 2.Récepteur hormonaux et cancer du sein La caractérisation moléculaire des tumeurs mammaire est basée sur : L'expression ou non du récepteur des oestrogènes (RE) >> Tumeur RE+ ou RE- L'expression ou non du récepteur de la progestérone (RP) Cancer du sein triple négatif : RE-, RP- et HER2-. Ces critères sont importants pour le choix de l'option thérapeutique et de la réponse clinique. 3.Récepteurs des oestrogènes Les RE sont des facteurs transcriptionels ligands-dépendants appartenant à la superfamille des récepteurs nucléaires. Structure général d'un récepteur à oestrogène: - une extrémité N-term - un domaine AF-1 - un domaine DBD : liaison à l'ADN - un domaine LBD/AF-2 - un domaine C-term : activation transcriptionelle Il existe deux types de récepteurs aux oestrogènes : REalpha et RE beta codés par deux gènes différents.Ils ont des actions différentes et contrôlent l'expression de gènes. Schéma général des actions du RE a) Mode d’action classique : activation par liaison du ligand et activités nucléaires b) Interconnexions avec les voies de signalisation de facteurs de croissance. c) Mode d’action non génomique, cytoplasmique. a)Mode d'action classique : l'hormone se fixe sur son récepteur et il se forme un complexe hormone-récepteur qui reconnaît le promoteur de gènes cibles.Ceci entraine l'activation ou la répression de l'expression de gènes. Sur l'ADN on trouve des éléments de réponses comme ERE reconnu par la partie centrale du récepteur.Le récepteur se fixe sur les éléments de réponse et recrutent des partenaires pour former un complexe d'initiation à la transcription. Les histones acétylases sont recrutées et acétylent les histones afin de déplier la chromatine pour initier la transcription. b)Interconnexions avec les voies de signalisation de facteurs de croissance: Le recepteur membranaire EGFR actif va activé différentes voies de signalisation intra-cellulaire ( voie RAS/Erk, voie PI3K/Akt ). Il y a alors phosphorylation de RE qui mène à sa translocation nucléaire. c) Mode d'action non génomique, cytoplasmique: Dans ce mode d'action le récepteur à oestrogène reste au niveau membranaire, il n'a pas besoin de rentrer dans le noyau pour avoir une action. Il active une cascade ( Akt, Erk) qui va activer des facteurs de transcriptions qui vont se fixer sur les gènes cibles du récepteur (gènes impliqués dans la croissance cellulaire). E. Effets prolifératifs des oestrogènes dans les tissus cibles 1.Inductions de l'entrée des cellules dans le cycle cellulaire et contrôle positif du déroulement du cycle Les effets qui sont observés lors d'une stimulation par des oestrogènes après ce sevrage sont : Augmentation de MYC Augmentation des cyclines D1, D3, E et A Phosphorylation de la protéine RB Augmentation de l'expression et des activités de CDK4 et CDK2 Diminution des inhibiteurs de CDKs : p21 et p27 Diminution de G0 Augmentation des index de prolifération (BrDU, phase S, PCNA, Ki67...) 2. Impact sur les voies de régulation de la prolifération cellulaire a. activation de voies de signalisation des facteurs de croissance (FC) - Augmentation de l'expression de FC autocrines, paracrines ou exocrines : TGFalpha, FGF, IGF-1, IGF- Augmentation de l'expression de récepteurs de FC : HER2 - Augmentation de l'expression de facteurs facilitant la prolifération : ex : augmentation de la cathepsine D qui supprime les signaux négatifs émanant de la matrice extra-cellulaire. b. Répression de voies d'inhibition de la prolifération cellulaire : - diminution de l'expression de facteurs inhibiteurs autocrines, paracrines ou exocrines : TGFbeta - diminution de l'expression des récepteurs de TGFbeta. F.Hormonothérapie 1.Historique Première hormonothérapie du cancer du sein >>Travaux de Sir Georges Beatson (1890) >>Régression tumorale par ovariectomie. Première Hormonothérapie du cancer de la prostate >>Travaux de Charles Huggins (Prix Nobel, 1966) en 1941. >>Castration chirurgicale réalisée chez un patient atteint d'un cancer de la prostate avancé. >>Nette régression des douleurs osseuses liées à la tumeur, signe d'une régression de la maladie. 2.Hormonothérapie du cancer du sein et du cancer de la prostate Ce sont des hormonothérapies dites suppressives : Ce qui est visé c'est la suppression ou la neutralisation de l'effet de l'hormone qui soutient la prolifération tumorale. >>Suppression de la production de l'hormone d'origine gonadique >>Suppression de la synthèse périphérique d'hormone chez les sujets ménopausés ou catsrés >>neutralisation à l'aide d'antagoniste de l'effet de l'hormone au niveau tumoral : anti-oestrogène ou anti-androgène. 3. Blocage de la production des oestrogènes Par ovariectomie et par agonistes LH-RH, on bloque la production d'oestrogène. On peut donner des anti-oestrogènes qui se fixent sur le site de liaison de l'oestrogène et empêchent donc l'interaction oestrogène-recepteur et son action. La corticothérapie permet de supprimer la sécrétion de l'ACTH, facteur clé dans la production d'hormones. a. Suppression de la synthèse des oestrogènes d'origine ovarienne chez la femme avant la ménopause : Ovariectomie : -Chirurgicale > endoscopie -Radique > 15-20Gy Inhibtion de l'axe hypophyso-gonadique (castration médicale) - par agonistes LH-RH d'action prolongée (ex : Décapeptyl ) >>Désensibilisation des récepteurs de la GnRH au niveau de l'hypophyse >>Diminution de la sécrétion de FSH et de LH - par antagonistes purs b. Suppression complémentaire de la synthèse périphérique d'oestrogènes à partir des précurseurs d'origine surrénalienne comme : Les corticoïdes Les anti- aromatases : Inhibiteurs de l’aromatase Inhibiteurs stéroïdiens (type I) - Formestane - Exemestane Site de liaison au substrat Androgène Aromatase Estrogène Réductase NADPH + H+ O2 Activité réductase (Cytochrome P450) NADP+ Inhibiteurs non stéroïdiens (type II) - Aminoglutéthimide - Fadrazole - Vorozole - Anastrozole - Letrozole L'aromatase est une multi-protéine constituée de deux sous-unités : - Une sous unité à activité aromatase : au niveau de son site actif se trouve le site de liaison à l'androgène. L'androgène sera converti en oestrogène par l'activité aromatase. On peut inhiber la liaison de l'androgène au niveau de son site actif. - Une sous unité à activité réductase par l'enzyme cytochrome P450 qui transforme NADPH+H+ en NADP+. On peut bloquer l'activité de la cytochrome P450 par des inhibiteurs sépcifiques. - Les inhibiteurs stéroïdiens doivent avoir une structure proche de l'androgène afin de se fixer dans son site actif et de bloquer son action : c'est une interaction suicide, c'est-à-dire une absence de conversion androgène en oestrogène. ex : formestane, exemestane. - Les inhibiteurs non stéroïdiens inhibent l'activité réductase. ex: aminoglutéthimide, fadrazole, vorozole, anastrozole, letrozole. Les anti-aromatases chez les pré-ménopausées: Les anti-aromatases n'agissent pas sur l'aromatase ovarienne et doivent être utiliser chez la femme pré-ménopausée après castration. L'ovaire est relativement résistant au blocage par les anti-aromatases en raison du rétro-contrôle des gonadotrophines hypophysaires : - La LH qui augmente la sécrétion d'androstènedione par les cellules de la thèque. - La FSH qui augmente la synthèse d'aromatase par les cellules de la granulosa. Les anti-aromatases ne diminuent que peu ou pas les taux d'estrogènes circulants Elles sont par contre efficaces en association avec un agoniste LH-RH et font chuter les taux résiduels d'estradiol circulant à des valeurs très basses ou indosables. La place des anti-aromatases dans l'hormonothérapie du cancer du sein : L'aromatase des cellules stromales et tumorales n'est pas régulée par la FSH et peut par conséquent être inhibée par les anti-aromatases. Les anti-aromatases diminuent très significativement la concentration en oestrogènes de synthèse locale et en oestrogènes de provenance systémique dans le tissu cancéreux mammaire. Blocage de l’action des oestrogènes au niveau tumoral Oestrogènes ovariens Anti-œstrogènes Progestatifs DHEA Androstènedione Aromatase Oestrogènes d'origine périphérique 1. Les anti-oestrogènes Les anti-œstrogènes sont des inhibiteurs compétitifs des œstrogènes : - in vitro : l'augmentation de la concentration de -estradiol réverse leur effet - in vivo : ceux-ci doivent donc être utilisés chez la femme ménopausée, ou ovariectomisée. L'inhibition du récepteur à l'oestrogène par un inhibiteur compétitif qui se fixe sur le site de l'oestrogène et empêche l'interaction oestrogène-récepteur. Les principaux anti-oestrogènes ont une structure similaire à celle de l'oestrogène. Mode d'action des anti-oestrogènes : 1. Les anti-oestrogènes Mode d’action des anti-œstrogènes Source : Astra-Zeneca L'oestradiol se fixe sur son recpeteur.La formation de ce complexe entraîne la libération du domaine AF-2 qui permet l'activation de la transcription.Le domaine AF-2 permet de recruter des partenaires nécessaire à la transcription. Avec le tamoxifène : celui-ci se fixe sur le recepteur et empêche l'exposition du domaine AF-2 donc pas de recrutements de partenaires. Ceci entraîne une diminution de la transcription. Avec le taslodex : on a une interaction avec le récepteur ce qui conduit à une dégradation du récepteur. AF-1 et AF-2 sont alors inactivés ce qui entraine très peu de liaison à l'ADN et peu de recrutements des partenaires de la transcrition. i. MODE D'ACTION DU TAMOXIFENE Le Tamoxifène peut également exercer un effet agoniste des oestrogènes sur certains gènes et dans certains tissus. Ces effets "agonistes" dépendent : -des gènes considérés -des tissus -de la concentration d'oestrogènes circulants -de récepteur considéré (REalpha ou RE beta) -de l'interaction avec d'autres facteurs transcriptionels. Le tamoxifène peut avoir une action inhibitrice indirecte sur les cellules cancéreuses mammaires qui n'expriment pas de RE. Il entraine une inhibtion des effets paracrines des cellules stromales RE+.On aura donc une diminution de la synthèse des facteurs de croissance estrogéno-dépendants par les cellules stromales. Sur les cellules RE+ : > A l'échelon transcriptionnel, le tamoxifène entraine : - une diminution de l'expression de : TGF ?, IGF-1, IGF-2 - une augmentation de l'expression de TGF? - une augmentation de IGFBPs par les cellules stromales (IGFBP2 surtout) > A l'échelon cellulaire, il entraine: - une inhibition de la prolifération cellulaire induite par les oestrogènes : diminution de la phosphorylation de Rb, diminution de cyclines D, A et E, augmentation de p21, p27 (anti-ptolifératifs) ii. Les mécanismes d'échappement au Tamoxifène >> Emergence de clones dont la croissance est indépendante des oestrogènes: - RE mutés actifs en l'absence d'oestrogènes : mutants fonctionnels autonomes - RE mutés non fonctionnels : la mutation touche soit le site de liaison du ligand soit le site de liaison à l'ADN soit le domaine d'activation transcriptionnelle AF-1. - RE non exprimés : émergence de clones RECes clones surexpriment généralement des facteurs de croissance , des récepteurs pour les facteurs de croissance ( par autocrinie ou paracrinie) ou la cycline D1. La présence de ces clones qui expriment un récepteur qui est en permanence activé même en l'absence d'oestrogène. - RE normaux exprimés mais by-pass de la voie de l'E2 par activation pathologique d'une ou plusieurs autres voies de prolifération (ex: mutation de Ras). >> Emergence de clones cellulaires répondant aux effets agonsites du tamoxifène : Il y a expression anormale de coactivateurs spécifiques répondant aux effets agonistes du Tamoxifène ( TAM), expression par la cellule de facteurs intermédiaires qui se subtituent à l'activité de l'AF-2. La prolifération de telles cellules "TAM dépendante" peut être interrompue à l'arrêt du TAM ou inhibée par des anti-oestrogènes purs qui interfèrent avec l'activité AF-1. >> Anomalies du métabolisme du TAM conduisant à des modifications pharmacologiques dans les cellules résistantes : - Il y a isomérisation du 4-OH trans TAM en 4-OH cis TAM, ce qui entraine un moindre effet anti-oestrogénique, l'effet agoniste est donc plus important. - Il peut aussi y avoir un polymorphisme du gène CYP2D6. iii. LE FULVESTRANT ( FASLODEX) - c'est un anti-oestrogène stéroïdien, pure agoniste - Il aténue la dimérisation du RE - bloque les deux fonctions d'activation transcriptionnelle de RE, AF-1 et AF-2 - réduit la translocation nucléaire de RE -conduit à la dégradation de RE : il y a alors moins de récepteur disponible pour les interactions avec les voies de signalisation des facteurs de croissance. >> Inhibition totale des activités transcriptionnelle de RE Conclusion : Ciblage thérapeuthique de la voie de signalisation des oestrogènes Synthèse des oestrogènes par l'aromatisation de l'androstènedione et de la testostérone au niveau des gonades mais aussi en périphérie. Castration chirurgicale ou médicale pour éliminer la synthèse ovarienne des oestrogènes Recours à des inhibiteurs de l'aromatase pour bloquer l'aromatisation des précurseurs oestrogéniques Recours à des anti-oestrogène pour bloquer les fonctions de transactivation du RE Recours à des progestatifs pour diminuer l'expression du RE. Modalités de l'hormonothérapie différentes pour les femmes pré- et post-ménopausées Diverses sources oestrogéniques Différents mode d'action du RE Problème de l'activation oestrogéno-indépendante du RE par des interactions avec d'autres voies de signalisations cellulaire. Mécanismes de résistance au tamoxifène (acquis ou polymorphisme). II. Hormonothérapie du cancer de la prostate A. les bases fondamentales des traitements hormonaux du cancer de la prostate (CaP) La testostérone est sécrétée par les cellules de Leydig au niveau des testicules Il existe des précurseurs androgéniques (DHEA, androstènedione) produits par la glande surrénale Ces précurseurs sont convertis en testostérone dans les tissus périphériques. La testostérone n'est pas l'androgène le plus actif.Elle est convertie en dihydrotestostérone (DHT) au niveau des cellules cibles par la 5alpha-réductase Les androgènes sont indispensables pour le développement et les fonctions sécrétrices de la prostate. Les androgènes contribuent à la morphogénèse prostatique durant le developpement embryonnaire.Ils sont aussi responsables de la croissance et de la fonction de la prostate à l'âge adulte. La communication stroma-épithélium stimule la prolifération des cellules épithéliales. Au niveau des fibroblastes du stroma se trouvent des récepteurs à androgène.La stimulation du récepteur entraine la sécrétion de facteurs de croissance qui conduie à la prolifération et à la différenciation des cellules épithéliales. L'expression du récepteur à androgène permet la production d'enzymes ( ex : PSA) pour la fonction de la prostate. Au niveau du stroma, il permet la production de facteurs de croissance pour l'épithélium.Au niveau de l'épithélium, il permet la production d'enzymes pour le fonctionnement de la prostate. Les cellules épithéliales différenciées se dédifférencient mais restent sensibles aux androgènes mais elles ont moins besoin du stroma : la prolifération augmente et augmentation de la sécrétion de PSA. B. Hormonothérapie du cancer de la prostate La castration chirurgicale, c'est l'ablation des testicules. La castration medicale se fait grâce à l'agoniste LH-RH (traitement de base) auquel on peut rajouter un anti-androgène qui inhibe l'interaction de DHT avec le récepteur. La corticothérapie qui bloque la contribution surrénalienne dans le cancer. 1. Conduite pratique de l'hormonothérapie dans le cancer de la prostate métastatique : 1ère ligne : suppression de la synthèse des androgènes testiculaires + anti-androgènes : >> Castration chirurgicale + anti-androgènes >> Agonistes LH-RH + anti-androgènes 2ème ligne : Suppression complémentaire de la synthèse de précurseurs stéroïdiens sexuels d'origine surrénalienne >> Castration + corticoïdes >> Castration + kétoconazole Après échappement à la castration ( c'est-à-dire après échec), on fait : soit une chimiothérapie + Predmison soit une inhibition de biosynthèse testiculaire et périphérique de testostérone. 2. Mode d'action de l'Arbiratérone C'est un inhibiteur du cytochrome P450 17A1 (CYP17A1) ou 17B-Stéroïdodésydrogénase 17B-HSD 3. Les anti-androgènes de nouvelle génération Il existe des cas de résistances au traitement mais on ne connait pas encore le mécanisme de celles-ci. Il existe trois classes d'anti-androgènes de nouvelle génération : - Les dérivés stéroidiens comme l'acétate de cyprotérone : ils ont une activité antagoniste partielle. - les anti-androgènes non stéroïdiens comme le Nilutamiden Flutamide, Bicalutamide. Ils sont remplacés aujourd'hui par les anti-androgène de 2ème génération. - les anti-androgènes de 2ème génération comme MDV3100. En l'abence d'androgène, le récepteur à androgène est inactif et se trouve dans le cytoplasme. Quand on rajoute l'androgène, on a translocation nucléaire et on a donc un signal fluorescent dans le noyau. L'interaction avec la bicalutamide n'empêche pas la translocation nucléaire donc marquage fluorescent du noyau.Il empêche le recrutement des partenaires. Quand on met de l'androgène, on a une augmentation des capacités d'interaction avec son récepteur.Elle est diminuée en présence de bicalutamide et l'est encore plus avec le MDV3100. 4. Les mécanismes de la résistance à l'hormonothérapie Résistance intrinsèque : les cellules tumorales n'exprimant plus le récepteur des androgènes (rares) Résistance acquise : sélection par l'hormonothérapie de sous population cellulaire qui sont soit insensibles à la technique d'hormonothérapie utilisée soit stimulées par la technique d'hormonothérapie. Présence d'une mutation qui fait que lorsque l'anti-androgène se fixe sur le récepteur il va y avoir un effet agoniste au lieu d'un effet antagoniste. Mécanismes de la résistance acquise (1) Mécanismes impliquant le récepteur des androgènes (RA) Type RA hypersensible Caractéristiques sensibilité aux androgènes Mécanismes Amplification/surexpression du RA Surexpression de coactivateur(s) RA "débauché" Spécificité élargie à d’autres Mutations du RA au niveau de la Stéroïdes endogènes ou exogènes poche du ligand RA "hors la loi" activation indépendante du ligand Phosphorylations activatrices du RA par d’autres voies de signalisation mitogénique Prolifération et survie cellulaires indépendantes du RA Surexpression de BcL2, BcL-XL… RA "court-circuité" D’après Feldman and Feldman, Nature Review Cancer 2001 Bergerat and Céraline, Human Mutation 2009 Toutes les mutations sont répresentées sur la dia "mécanisme de la résistance acquise (2)) .Ce sont des mutations qui ciblent des régions pour le recrutement d'élément. Impact des mutations sur la fonction du récepteur des androgènes : les mutations peuvent affecter : - la liaison du ligand (changement de spécificité ) - la liaison à l'ADN - les interactions avec les co-activateurs ou co-répresseurs - les capacités d'activation de la transcription (AF-1 ou AF-2) Elles peuvent conduire à des récepteurs à androgènes tronqués de leur partie carboxy-terminale.Ces récepteurs sont constitutivement actifs, ligands indépendants. Cela conduit au développement de nouvelles molécules thérapeutiques ciblant les formes mutées du récepteur des androgènes.
