Bases moléculaires de la cancérogénèse
publicité
LE PROCESSUS de CANCERISATION Dr Jacqueline DUFFOUR ONCOGENETIQUE Le cancer une maladie de l’ADN p q Le Processus de Cancérisation La Transformation Cellulaire Caractérisation d’une cellule cancéreuse Etapes de la cancérisation Bases moléculaires de la cancérogénèse Anomalies intrinsèques Génétiques Epigénétiques Facteurs de risque initiateurs Chimiques, physiques, biologiques Facteurs de risque promoteurs Chimiques, hormones, parasites Caractères multi-étapes des cancers Hyperméthylation des promoteurs de certains gènes Modifications des histones Anomalies extrinsèques Les diverses lésions génétiques Les différents gènes impliqués dans l’oncogénèse (oncogènes, gènes suppresseurs de tumeur, de réparation de l’ADN..) Étapes de la transduction du signal de prolifération Exemples: cancer colorectal Les prédispositions génétiques aux cancers Le Processus de Cancérisation Le Processus métastatique L’angiogénèse Le processus de migration cellulaire Les bases moléculaires des thérapies anticancéreuses Les molécules cytotoxiques En amont, au niveau et en aval de l’ADN Les molécules cytostatiques: thérapies ciblées Perspectives thérapeutiques La thérapie génique et l’immunothérapie La Transformation cellulaire Le cancer est lié à la prolifération anarchique et incontrôlée des cellules résultant d’une perturbation de l’homéostasie tissulaire L’Homéostasie tissulaire est Un Fragile équilibre entre: La prolifération cellulaire La différenciation ou la spécialisation irréversible des cellules L’élimination Par sénescence Par apoptose La transformation néoplasique résulte d’une perturbation de ce fragile équilibre I- La Transformation cellulaire Cet équilibre est maintenu par ≠ signaux (facteurs de croissance, hormones, cellules voisines, matrice extracellulaire…) sous la responsabilité de gènes La rupture de cet équilibre Prolifération cellulaire incontrôlée Insensibilité aux signaux extérieurs Les causes de cette rupture: Anomalies des gènes contrôlant la vie et la prolifération des cellules Le cancer est en tout 1er lieu une maladie de l’ADN et l’environnement est associé à ce processus La Transformation Cellulaire 1-2 Caractéristiques d’une tissu cancéreux Le passage d’un tissu normal à un tissu cancéreux passe par diverses étapes: Tissu Normal Dysplasie Cancer in situ C invasif Métastase La Transformation Cellulaire 1-2 Caractéristiques d’une cellule cancéreuse Le passage d’une cellule normale à une cellule cancéreuse passe par diverses étapes: 1- Indépendance vis-à-vis des signaux de prolifération 2- Insensibilité aux signaux anti-prolifératifs Transduction du signal et activation du cycle cellulaire 3- Résistance à l’apoptose 4- Prolifération illimitée: immortalité Réactivation de la télomérase 5- Capacité à induire l’angiogénèse 6- Capacité d’invasion tissulaire et de diffusion métastatique 1 et 2 - Indépendance vis-à-vis des signaux de prolifération et anti-prolifération Transduction du signal cellulaire 1 et 2 - Indépendance vis-à-vis des signaux de prolifération et anti-prolifération Transduction du signal cellulaire et activation cycle cellulaire 1 et 2 - Indépendance vis-à-vis des signaux de prolifération et anti-prolifération Transduction du signal cellulaire et activation cycle cellulaire La cellule cancéreuse 3/ Apoptose la cellule devient enflée la membrane cellulaire éclate Perte de contact avec autres cellules condensation à la fois du noyau et du cytoplasme mitochondries et noyau intacts Modifications mitochondries Condensation noyau Corps apoptotiques La nécrose est une mort cellulaire dite « accidentelle » l'apoptose est considérée comme une mort cellulaire « ordonnée », 1-2 La cellule cancéreuse 3/ Résistance à l’apoptose Arrêt du cycle cellulaire p53 - p21 fasR bcl-x bcl-2 bax Apoptose caspases cytochrome c dégradation de l’ADN Absence d’ancrage Mort des cellules Mitochondrie Bcl2 dérégulé (+++) Apoptose population cancéreuse par insuffisance de destruction La cellule cancéreuse 4/ Immortalisation Immortalisation = Maintien de la faculté de proliférer si milieu adéquat Agents extérieurs Les télomères Evénements mutationnels aléatoires Extrémités des chromosomes constituées de séquences répétées dont l’intégrité est assurée par la télomérase Activité de la télomérase Perdue après la naissance (sauf cellules hémato) Rôle: assurer la stabilité de l’extrémité des rom Perte physio raccourcissements des télomères jusqu’à longueur critique Au delà = les cellules ne sont plus capables de se X Sénescence Réactivation de la télomérase Immortalisation cellules (mais de cellules ± en bon état) La cellule cancéreuse 5/ L’Angiogénèse Definition Formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux existants (capillaires et veinules) = néovascularisation Une tumeur solide ne peut pas se développer au-delà d’une certaine taille (1 à 2 mm3) en l’absence de néovascularisation» Judah Folkman Angiogénèse normale développement embryonnaire, croissance, cicatrisation, menstruations Angiogénèse pathologique hémangiome polyarthrite rhumatoïde rétinopathies vaso-prolifératives développement tumoral La cellule cancéreuse 6/- Capacité d’invasion tissulaire et de diffusion métastatique. Interactions cellule-environnement Interactions cellule-environnement perturbées Perte de l’inhibition de contact Capacité de croissance des cellules transformées Molécules en cause: Protéines de la matrice extracellulaire = Intégrines: reconnaissent fibronectine, collagène, thrombospondine (en rapport avec les récepteurs membranaires) Protéines exprimées par les cellules voisines Cadhérines: protéines transmembranaires reconnaissent les cellules voisines grâce à des molécules intracellulaires de liaison (β caténines reliées au cytosquelette) Elles contribuent à une meilleure adhérence des cellules entre elles Gènes codant pour ces molécules d’adhérence = gènes suppresseurs de tumeurs 1-2 Etapes de la cancérisation Le cancer est du à une prolifération clonale (à partir d’une seule cellule) Le développement d’une tumeur survient par étapes successives une seule altération de l’ADN ne suffit pas. C’est l’accumulation de plusieurs évènements génétiques ou épigénétiques, rares et indépendants qui permettent le développement du cancer Le génome des cellules cancéreuses s’éloigne de plus en plus de celui des cellules normales Avantage sélectif des cellules tumorales/cellules normales Développement de /s populations cellulaires ayant acquis des modifications génétiques supplémentaires conférant à ce clone un pouvoir sélectif (meilleur pouvoir de prolifération de survie ou invasif) Cet avantage sera transmis aux cellules filles Instabilité génétique et cancer Une cellule normale possède divers systèmes de contrôle de l’intégrité de de son génome La cellule cancéreuse est caractérisée par une instabilité génétique ( nombreuses anomalies chromosomiques) liée à une déficience des systèmes de surveillance et de réparation du génome permettant à la cellule d’accumuler les altérations de l’ADN 1-2 Etapes de la cancérisation Conséquences Plus un cancer est dépisté tôt, plus les chances de guérison Au fur et à mesure du développement naturel d’un cancer, la chimiothérapie perd progressivement ses chances d’efficacité: + une tumeur se développe - la fraction de cellules engagées dans le cycle cellulaire est grande + la diversité phénotypique avec apparition de clones ± différenciés ± chimio-résistants Une chimiothérapie a donc d’autant plus de chances d’être efficace qu’elle est appliquée précocement II-Bases moléculaires de la cancérogénèse Le Processus de Cancérisation La Transformation Cellulaire Caractérisation d’une cellule cancéreuse Etapes de la cancérisation Bases moléculaires de la cancérogénèse Anomalies intrinsèques Génétiques Epigénétiques Facteurs de risque initiateurs Chimiques, physiques, biologiques Facteurs de risque promoteurs Chimiques, hormones, parasites Caractères multi-étapes des cancers Hyperméthylation des promoteurs de certains gènes Modifications des histones Anomalies extrinsèques Les diverses lésions génétiques Les différents gènes impliqués dans l’oncogénèse (oncogènes, gènes suppresseurs de tumeur, de réparation de l’ADN..) Étapes de la transduction du signal de prolifération Exemples: cancer colorectal Les prédispositions génétiques aux cancers II-Bases moléculaires de la cancérogénèse Le cancer résulte d’une anomalie intrinsèque de la cellule résultant d’altérations de son génome (ADN) Ces anomalies de l’ADN peuvent être d’origine génétique ou épigénétique Ces anomalies génétiques peuvent être dues à l’intervention de facteurs exogènes ou endogènes (d’exposition) Une lésion au niveau de l’ADN va entraîner une mutation ayant une certaine spécificité pour l'agent Ex 1: agents alkylants atteinte fréquente de l'O6 de la guanine aboutissant à une mutation G->T Ex 2: hydrocarbures polycycliques une mutation base purique vers T Ex 3: radicaux oxydants (ou encore rayons UV) une double mutation CC-> TT II-Bases moléculaires de la cancérogénèse La présence des ces anomalies génétiques à l’origine du cancer surviennent dans les cellules somatiques (90%) Si ces anomalies génétiques surviennent dans les cellules germinales (10% des cas) Cancer héréditaire Près de 300 gènes mutés sont mis en cause dans le processus de cancérisation II- Bases moléculaires de la cancérogénèse II-1 Anomalies intrinsèques II-1-1 Les altérations génétiques survenant au cours de la transformation maligne: II-1-1-1 Diverses lésions génétiques Mutations Délétions chromosomiques Translocations Amplifications et réarrangements géniques Modifications de l’expression ou de la fonction biochimique des gènes touchés • II-1-1-2 Les différents gènes en cause • II-1-2 Les altérations épigénétiques II-Bases moléculaires de la cancérogénèse II-1-1-1 Diverses lésions génétiques Altérations au cours de la réplication (accidentelles ) Altérations en dehors de la réplication (physique, chimique, biologique…) Mutations Par substitution, c’est à dire remplacement d’un nucléotide par un autre Par délétion, c’est à dire suppression d’un ou de plusieurs nucléotides Par insertion, c’est à dire addition d’un ou de plusieurs nucléotides Les délétions et insertions de 1 ou 2 nucléotides, décalant le cadre de lecture (codons) de 3 nucléotides, aboutissant à la suppression d’un acide aminé dans la protéine exprimée de grande longueur, pouvant supprimer l’expression d’un ou de plusieurs exons, voire d’un gène entier. Bases moléculaires de la cancérogénèse Conséquences Mutations sans changement du cadre de lecture Mutations au niveau des introns Souvent sans conséquences mais parfois empêchent l’excision-épissage et la fixation de facteurs de régulation Mutations pouvant modifier l’expression d’un gène Silencieuses (codons codant pour le même AA ou de même famille) Faux-sens (AA différent) Non-sens (codon stop) séquence régulatrice de la transcription Initiation de la transcription Mutations avec décalage du cadre de lecture Graves car protéine complètement différente (non fonctionnelle) Bases moléculaires de la cancérogénèse Ces altérations génétiques Activent les gènes qui stimulent la croissance cellulaire et la prolifération (Oncogènes) = tous les points de contrôle de la division cellulaire Inactivent les gènes qui l’inhibent (Gènes suppresseurs de tumeurs GST) Inactivent des gènes qui réparent l’ADN et maintiennent l’intégrité du génome Plusieurs altérations génétiques (sur différents gènes) sont nécessaires pour transformer une cellule normale en cellule cancéreuse Etapes multiples de la cancérogénèse II-Bases moléculaires de la cancérogénèse II-1 Anomalies génétiques intrinsèques II-1-1-2-Les différents gènes Oncogènes et proto-oncogènes Gènes suppresseurs de tumeurs Gènes gardiens de l’intégrité du génome (de réparation de l’ADN) ONCOGENES et Gènes SUPPRESSEURS de Tumeur Gènes et cancer ONCOGENES mutations dominantes gain de fonction GENES SUPPRESSEURS mutations récessives perte de fonction ORIGINE DES ONCOGENES le plus souvent dérivent de gènes cellulaires normaux ou proto-oncogènes ("c-onc") rarement origine virale= formes altérées de gènes d’origine cellulaire (proto-oncogènes), capturés et modifiés par les rétro-virus ("v-onc") Oncogènes viraux Virus oncogènes: Virus à ARN: HTLV (lymphomes à cellules T et leucémies) HIV (sarcome de Kaposi) Virus à ADN HPV Papilloma V (cancer du col utérin) EBV Herpes V ( mononucléose, Mal de Hodgkin, Lymphome de Burkitt) HBV Hépatite V (hépatocarcinome) paludisme Proto-oncogènes et oncogènes Rôle: Transduction du signal cellulaire Facteurs de croissance: EGF, FGF, PDGF…. Récepteurs de FC EGFR, PDGFR, FGFR…. Les transducteurs du signal de prolifération Protéines G RAS, RAF, SRC, RET…. Les Facteurs de transcription: Myc, Jun, Fos….. Transduction du signal Oncogènes MUTATIONS PONCTUELLES Oncogène H-ras Mutation Tumeur Oncoprotéine vessie GTPase pancreas, colon, poumon LMC GTPase N-ras domaine d’activité ATPase - domaine de liaison aux nucléotides ret domaine EC Men 2A ret activité kinase Men 2B met activité kinase kit activité kinase cdk-4 interaction avec p16 cancer papillaire du rein (héréditaire) sarcome gastrique, mélanome récepteur tyrosine kinase récepteur tyrosine kinase récepteur tyrosine kinase K-ras GTPase récepteur tyrosine kinase contrôle du cycle cellulaire MEN Multiple Endocrine Neoplasie + FMTC (cancer médullaire de la thyroide) Oncogènes AMPLIFICATION GENIQUE Grand nombre de copies d ’un proto-oncogène normal hyper-expression de la protéine Récepteurs membranaires à activité tyrosine kinase HER-2neu (c-erB2): sein, estomac, ovaires EGFR (c-erB1): glioblastome, cancer colorectal famille myc carcinome bronchique à petites cellules: N-myc, L-myc neuroblastome (+/- glioblastome): N-myc Facteur pronostic Oncogènes Oncogènes TRANSLOCATIONS oncogène tumeur fonction c-myc lymphome de Burkitt facteur de transcription bcr-abl LMC TK trk récepteur TK ret cancer papillaire thyroïde ‘’ PDGFR LMC ‘’ bcl-1 cycline D1 lymphome B cycle cellulaire PRAD-1 cycline D1 adénome p.thyroïde ‘’ bcl-2 lymphome folliculaire ‘’ ‘’ Gènes et cycle cellulaire Couples cyclines-cdk (cycline dependent-kinase) ou déclenchent la prolifération Par cascades de phosphorylation Inhibiteurs des couples cycline-cdk ou régulent la prolifération G0G1sous l’effet de Facteurs de croissance par levée de l’inhibition exercée par la protéine Rb (non phosphorylée) Gènes suppresseurs de tumeurs APC, CDH1, CDH13, CDKN2A, DAPK1, ESR1, FHIT, GSTP1, HOXA1, IGF2, MGMT, NEUROG1, PDLIM4, PTEN, RARB, RASSF1, RB, RUNX3, SOCS1, TIMP3, TP73, VHL, WIF1. Gènes suppresseurs de tumeurs Vérrouillage du cycle cellulaire Gène RB (13q) Prot RB (Nal= H°P liée à E2F) _ Phase G1 Protéine RB H°phosphorylée Protéine RB phosphorylée Phase S Facteur de transcription E2F libération de E2F Activation cycle cellulaire Rétinoblastome: tumeur embryonnaire de la rétine Gènes suppresseurs de tumeurs gène RB CDKN2A P16 CDK4 P14 contrôle cellulaire via p 53 CDK4 Si muté cycle c/ Gènes suppresseurs de tumeurs Gène APC Localisé en 5q21 (15 exons, 8532 pb) Protéine APC, /s-membranaire Maintien de la ségrégation chromosomique normale au cours de la mitose Rôle dans la stabilité des jonctions inter-cellulaires Contrôle indirect du cycle cellulaire (induit la dégradation de la caténine) Base moléculaire de la polypose adénomateuse familiale associée au gène APC Mutation germinale délétère d’un allèle du gène APC Inactivation somatique de l’allèle fonctionnel restant Perte de la fonction APC Activation constitutive de La voie de signalisation Wnt/-caténine/APC Carcinogenèse colorectale c-myc Cycline D1 p21 Gène APC/E-Cadhérine et β Caténine La formation du complexe β -caténine-APC-G3 β S entraîne une diminution du pool intracellulaire de β -caténine libre empêchant sa liaison au facteur de transcription Tcf liaison β -caténine à la E-cadhérine favoriserait la migration des cellules épithéliales coliques vers le sommet des villosités. G3 β s : glycogène 3 β synthase ; β cat : β -caténine ; APC : Adenomatous Polyposis coli. Gènes suppresseurs de tumeur et Cycle cellulaire Cancer Hyperactivité des régulateurs + (cyclines et cdk) Altération des gènes codant pour cdki (p16 ou 21) Amplification du gène de la cycline D1 ou A Ex: mutation dans gène codant pour p16 ou MTS1 (CDKN2A) Ex: mutation dans le gène codant pour p 21 transactivée par la protéine p53 permettant le blocage du cycle en G1 Altération de la protéine Rb qui en libérant le facteur E2F accélère le passage de G1 en S Interactions virus-gènes Papillomavirus (HPV) Cancer du col de l’utérus Protéine virale E7 inhibe la fixation de la protéine Rb aux facteurs de transcription Protéine E6 inhibe p53 et l’apoptose Protéines E1A et E1B de l’adénovirus inactivent p53 et/ou RB Le gène de la cycline A est muté (mutation insertionnelle par le virus de l’hépatite B) dans les cancers primitifs du foie (allongement de la ½ vie de la cycline A accumulation de cette cycline A) Interaction virus gènes E7 prévient l’inhibition de E6 par INK4A ou CDKN2A INK4A bloque Fonction de E6 E6 bloque l’apoptose Induite par l’expression de E7 E6 coopération Inhibition de p53 et d’apoptose immortalisation Activation télomérase Induction d’instabilité chromosomique Inactivation INK4A E7 immortalisation Activation Stimulation Inactivation src kinases Phase S p21 et p27 proliferation proliferation progression coopération Libération E2F Amplification centrioles progression Effet synergique sur l’immortalisaton cellulaire Gènes contrôlant l’intégrité du génome (+/- réparation ADN) Gènes contrôlant l’intégrité du génome Ils limitent le taux de mutation de l’ADN Ce sont des gènes de réparation de l’ADN au cours de la division cellulaire (notamment les erreurs de replication) Cancer du sein et de l’ovaire: BRCA1 et 2 Cancers colorectaux: MMR MLH1, MSH2 et MSH6 Ataxie télangiectasie et prédisposition aux leucémies ou lymphomes: gène ATM: détection des cassures de l’ADN La Protéine p53 participe indirectement à cette fonction: elle permet de réparer l’ADN et en cas d’échec provoque l’apoptose Gènes contrôlant l’intégrité du génome Rôle de P 53 Bloque le cycle cellulaire en phase G1/S en cas de lésions de l’ADN (en induisant la transcription du gène CIP/WAF1 inhibiteur du cycle cellulaire) pour permettre les réparations de l’ADN Induit l’apoptose (transcription du gène pro-apoptotique BAX: Bcl2associated X protein) si altérations trop importantes pour être réparées Gènes suppresseurs de tumeurs Gènes de réparation DSB MMR Gènes de réparation DSB: cassure double brin SYSTÈME MMR (MisMatch Repair) = Système de réparation des mésappariements SYSTÈME MMR (MisMatch Repair) Réparation déficiente accumulation de nombreuses séquences de microsatellites Microsatellites: séquences faites de répétitions (x20) en tandem de nucléotides ubiquitaires dans le génome (AAA) ou (CACA..) Ces séquences répétitives sont particulièrement fragiles et lors de la réplication de l’ADN, elles peuvent être raccourcies ou rallongées En l’absence de réparation post-réplicative efficace dans la tumeur, les erreurs persistent et se transmettent lors de la réplication suivante émergence et persistance d’allèles de taille différente au niveau des cellules tumorales = instabilité des microsatellites Si ces erreurs de réplication surviennent dans des régions non codantes pas de conséquences graves Détection de l’instabilité des MS (MSI) dans les tumeurs au niveau de marqueurs (Bat 25 Bat 26 = zones introniques de l’ADN avec 25 ou 26 A ou NR 21, NR 22, NR 24, MONO 27) Si ces erreurs surviennent dans des gènes intervenant dans le contrôle de la prolifération cellulaire et/ ou l’apoptose (TGFβ, MSH3 et 6, Bax) altération de leur fonction Instabilité des microsatellites Le Processus de Cancérisation La Transformation Cellulaire Caractérisation d’une cellule cancéreuse Etapes de la cancérisation Bases moléculaires de la cancérogénèse Anomalies intrinsèques Génétiques Epigénétiques Facteurs de risque initiateurs Chimiques, physiques, biologiques Facteurs de risque promoteurs Chimiques, hormones, parasites Caractères multi-étapes des cancers Hyperméthylation des promoteurs de certains gènes Modifications des histones Anomalies extrinsèques Les diverses lésions génétiques Les différents gènes impliqués dans l’oncogénèse (oncogènes, gènes suppresseurs de tumeur, de réparation de l’ADN..) Étapes de la transduction du signal de prolifération Exemples: cancer colorectal Les prédispositions génétiques aux cancers Phénomènes épigénétiques Définitions Modifications de l’expression des gènes, non liées à des modifications de la séquence de l’ADN Des cellules de deux tissus différents ont le même génome mais elles diffèrent par leur épigénome = Ensemble des modifications épigénétiques : méthylation de l’ADN et/ou modifications des histones modulation de l’expression des gènes (avec parfois extinction de leur expression) Cible = nucléosome (ADN + histone) Méthylations aberrantes de l’ADN au niveau des ilots CpG Modifications post-traductionnelles des extrémités des histones Phénomènes épigénétiques En situation normale: 1/ Méthylation des ilots CpG Normalement la plupart des CpG en dehors des ilots sont méthylés/ CpG ilots non méthylés Ilots CpG +++ non méthylés au niveau des promoteurs des gènes 2/ L’acétylation des histones chromatine relâchée, accessible aux complexes de transcription (FT, HAT (protéines acétylant les histones, CA co-A transcriptionnels) En situation tumorale: 1/ Méthylation inversée: H°méthylation le long du génome Her méthylation au niveau des promoteurs CpG méthylés = reconnus par des protéines MBD qui vont empêcher la transcription (donc l’expression de certains gènes) Dans le cas de gènes suppresseurs de tumeur ou de gènes de réparation ADN prolifération++ et cancer Phénomènes épigénétiques FT=F de transcription HAT=Protéines acétylant les Histones Promoteur Chromatine relâchée HDAC= désacétylation Des histones Transcription DNMT= Méthylation de l’ADN Inaccessibilité aux complexes de transcription Phénomènes épigénétiques 2/ Modifications des Histones Phénomènes épigénétiques: Gènes concernés par l’inactivation au niveau des promoteurs Phénomènes épigénétiques L’âge est à l’origine d’hyperméthylation des promoteurs (cancer colo-rectal) Les facteurs environnementaux pourraient induire des modifications épigénétiques +++ dont certaines pourraient se transmettre aux générations suivantes (une partie de la descendance des hollandaises victimes de la famine de 1944, de taille beaucoup + petite) Alcool? Stress? Etat psychologique ? Le Processus de Cancérisation La Transformation Cellulaire Caractérisation d’une cellule cancéreuse Etapes de la cancérisation Bases moléculaires de la cancérogénèse Anomalies intrinsèques Génétiques Epigénétiques Facteurs de risque initiateurs Chimiques, physiques, biologiques Facteurs de risque promoteurs Chimiques, hormones, parasites Caractères multi-étapes des cancers Hyperméthylation des promoteurs de certains gènes Modifications des histones Anomalies extrinsèques Les diverses lésions génétiques Les différents gènes impliqués dans l’oncogénèse (oncogènes, gènes suppresseurs de tumeur, de réparation de l’ADN..) Étapes de la transduction du signal de prolifération Exemples: cancer colorectal Les prédispositions génétiques aux cancers EPIDEMIOLOGIE CANCERS Facteurs endogènes *Génétiques (5-10%) *Hormonaux (12%) AGE CANCER Pollution Atmosph (0.5%) ENVIRONNEMENT Professionnel (2%) Comportement M°Biologiques (15%) Bactéries: Hélicobacter P, Virus: HBV, HPV, EBV Parasites: Schistosomes Tabac (24%) Alcool (7%) Alimentation (20%?) UV Bases de la cancérogénèse: II-2-anomalies extrinsèques II-2-1-Agents initiateurs: lésion définitive de l’ADN Carcinogènes chimiques HAP (tabac, pétrole..) amines aromatiques (colorants, caoutchouc) agents alkylants Aflatoxine B1 Nitrosamines Chlorure de vinyl Virus HTLV, HIV, Ebstein Barr (EBV) (lymphome de Burkitt) HPV, HBV Radiations ionisantes: Rx et UV Créations d’adduits Mutations la plupart des produits chimiques ont besoin pour cela d’une activation métabolique Dans ce cas, des intermédiaires électrophiles tels que les époxydes ou les ions carbonium sont les responsables ultimes des lésions induites sur divers sites nucléophiles de l’ADN Bases de la cancérogénèse: II-2-anomalies extrinsèques II-2-1-Agents initiateurs: lésion définitive de l’ADN Carcinogènes chimiques Benzopyrène N-Nitrosodiméthylamine Sites primaires des lésions sur l’ADN induites Chimiquement Mono-adduits Ponts intra ou inter-brins II-2-1-Agents initiateurs: lésion définitive de l’ADN Produit Lésion génotoxique Aflatoxines (B1) (Aspergillus Flavus) Amines aromatiques Adduits de grande taille Adduits de grande taille (2-Acétylaminofluorène) Chlorure de vinyle Mono-adduits Chimiothérapies (mitomycine, Cisplatine, Cyclophosphamide) Mono-adduits, pontages intra et interbrins Nickel Mono-adduits et cassures simple brin Bases de la cancérogénèse: II-2-anomalies extrinsèques II-2-2-Agents promoteurs: Favorisent l’expression d’une lésion génétique préalablement induite par un agent initiateur TPA (esters de phorbol activité protéines kinases C) (12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate) Accélération de la prolifération. Donc la cellule dispose d’un temps plus court pour la réparation de l’ADN réparation incomplète Phénols? Hormones: oestrogènes Activation de la transcription par recrutement de coactivateurs Parasites: paludisme + EBV Lymphome de Burkitt? Autres contaminants chimiques (dioxines?) Exemple d’agents promoteurs: Hormones et RECEPTEURS NUCLEAIRES Bases de la cancérogénèse: anomalies extrinsèques Agents Promoteurs: Xénobiotiques et récepteurs AhR (récepteur cytosolique au groupement aryl des hydrocarbures) Dioxine interférences avec Protéines régulatrices: Src, NFkB, Rb AhR ARNT (Ah Receptor Nuclear Translocator) Dimérisation et Fixation sur XenobER transcription d divers gènes AhR Enzymes impliqués dans métabolisme des xénobiotiques dont les dioxines (cytochrome p 450) Métabolisation des HAP Produits encore + cancérigènes (stress oxydant) Métabolisation des oestrogènes effet anti-oestrogénique Potentiel de cancérogénicité Classe Description du potentiel cancérigène IARC EPA 1 A Cancérigène humain Preuve faite pour l’humain 2A B Cancérigène humain probable Evidence limitée de cancérogénicité chez h mais suffisante chez animaux labo 2B C Cancérigène humain possible Evidence limitée de cancérogénicité chez h et absence d’évidence suffisante chez animaux labo 3 D Non classé comme cancérigène Aucune évidence pour que le produit soit cancérigène mais pas de données de non cancérogénicité 4 E Non Cancérigène Aucune évidence de cancérogénicité chez h et chez animaux labo Potentiel de cancérogénicité Etudes de cancérogénicité chez l’homme Indications de cancérogénicité suffisantes Relation de cause à effet établie entre l’exposition et la survenue de cancers dans le cadre d’études méthodologiquement valides (absence de biais) Indications de cancérogénicité limitées Une association positive mise en évidence mais la validité de l’étude est mise en doute (biais ne peuvent être exclus avec certitude) Indications de cancérogénicité insuffisantes Validité des études remise en question Pas de données disponibles Indications d’une absence de cancérogénicité Pas d’association positive entre exposition et cancers mise en évidence sur un grand nombre d’études Potentiel de cancérogénicité: CMR C M R Le Processus de Cancérisation La Transformation Cellulaire Caractérisation d’une cellule cancéreuse Etapes de la cancérisation Bases moléculaires de la cancérogénèse Anomalies intrinsèques Génétiques Epigénétiques Facteurs de risque initiateurs Chimiques, physiques, biologiques Facteurs de risque promoteurs Chimiques, hormones, parasites Caractères multi-étapes des cancers Hyperméthylation des promoteurs de certains gènes Modifications des histones Anomalies extrinsèques Les diverses lésions génétiques Les différents gènes impliqués dans l’oncogénèse (oncogènes, gènes suppresseurs de tumeur, de réparation de l’ADN..) Étapes de la transduction du signal de prolifération Exemples: cancer colorectal et cancer broncho-pulmonaire Les prédispositions génétiques aux cancers II-3- Caractères multi-étapes des cancers II-3-1 Étapes de la transduction du signal de prolifération Schéma de synthèse. Cancérogénèse colorectale II-3-2 Cancérogénèse dans le cancer colorectal sporadique Deux schémas de cancérogénèse différents 1/La voie majoritaire: (85% des CCR) •liée une instabilité chromosomique •Tumeurs aneuploïdes avec perte d’hétérozygotie (LOH) •Elément initiateur: inactivation du gène APC •Puis plus tard mutation de KRAS •Et inactivation de p53 2/L’instabilité génétique à l’échelle nucléotidique (15% CCR) •Liée à une inactivation de certains gènes de réparation de l’ADN (MMR) •Ces mutations confèrent un phénotype mutateur qui prédispose à la survenue de mutations dans des gènes comportant des répétitions de nucléotides ( caténine, Bax, récepteur du TGF …) et impliqués dans la prolifération cellulaire perturbations du contrôle de la prolifération Cancérogénèse colique par instabilité chromosomique GSK: sérine-thréonine glycogène-kinase Caténine + TCF4 (Facteur de transcription) activateur de Myc Cancérogénèse colique par instabilité chromosomique 2-Voie K RAS Gènes RAS: H RAS, K RAS, N RAS Gènes RAS code pour protéine p 21 transduction du signal prolifération Protéines RAS liées à GTP: activées Protéines RAS liées à GDP: inactivées (grâce aux protéines G et Ras) car la protéine RAS a une homologie de séquence avec la protéine G Si mutation RAS: perte de l’activité GTPase des protéines RAS Cancérogénèse colique par instabilité chromosomique 3- Voie TGF TGF + Récepteurs I et II phosphorylation SMAD2 Translocation de ce complexe dans le nx hétérodimère SMAD2/SMAD4 Transcription de gènes inhibant le cycle cellulaire (gène MTS2) En fait TGF induit une accumulation de Rb sous forme non phosphorylée (bloquant facteur de transcription E2F) Si inactivation du gène TGF (ou son récepteur) (tumeurs MSI) ou mutation des gènes SMAD 2 et 4 (tumeurs LOH+) carcinogénèse 4- Protéine P 53 Cancérogénèse colique par instabilité chromosomique P 53 4 Altérations génétiques et épigénétiques des cancers colorectaux MSI. II-3-3 Cancérogénèse broncho-pulmonaire β Caténine Prolifération Myc EGF Ras Rb p14ARF Différenciation p53 Apoptose Mutagénèse/lésions ADN II-3-3 Cancérogénèse broncho-pulmonaire Le Processus de Cancérisation La Transformation Cellulaire Caractérisation d’une cellule cancéreuse Etapes de la cancérisation Bases moléculaires de la cancérogénèse Anomalies intrinsèques Génétiques Epigénétiques Facteurs de risque initiateurs Chimiques, physiques, biologiques Facteurs de risque promoteurs Chimiques, hormones, parasites Caractères multi-étapes des cancers Hyperméthylation des promoteurs de certains gènes Modifications des histones Anomalies extrinsèques Les diverses lésions génétiques Les différents gènes impliqués dans l’oncogénèse (oncogènes, gènes suppresseurs de tumeur, de réparation de l’ADN..) Étapes de la transduction du signal de prolifération Exemples: cancer colorectal et cancer broncho-pulmonaire Les prédispositions génétiques aux cancers II-4 Les prédispositions génétiques aux cancers Ce qui caractérise un cancer héréditaire Représente 5 à 10 % environ des cancers L’âge précoce de survenue du cancer La présence de nombreux ATCD familiaux: plusieurs membres de la famille atteints sur plusieurs générations Multiplication des localisations (ensemble ou décalées dans le temps) II-4 Les prédispositions génétiques aux cancers Si mutation génétique dans cellule somatique (colon, sein, rétine…) Forme sporadique de cancer (90% des cancers) Si mutation dans cellule germinale (spermatozoïde, ovule) Forme héréditaire de cancer (10% des cancers) II-4 Les prédispositions génétiques aux cancers 1-Polypose Adénomateuse Familiale: (PAF) Transmission Mode autosomique dominant à forte pénétrance à expressivité variable: polypes colo-rectaux duodénaux lésions rétiniennes Responsable de 1% des cancers colo-rectaux Clinique Manifestations coliques Polypes adénomateux multiples: 100 – x1000 dans le côlon et le rectum Manifestatations extra-coliques Lésions rétiniennes (taches blanches) visibles au fond d’œil (70% des cas) = Hypertrophie de l’épithélium pigmentaire rétinien (CHRPE) Adénomes gastriques ou duodénaux Tumeurs desmoïdes et conjonctives Tumeurs de la thyroïde, du cerveau PAF Polypose adénomateuse familiale Mutation du gène APC Gène APC: gène suppresseur de tumeur ________________________ 1 23 4 5 6 7 8 9 10 11………14 15 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Formes atténuées Formes classiques Exon 15 1245 1250 Formes profuses T desmoïdes 1464 1444 _________________________ 2- Le syndrome de Lynch (HNPCC) Prédisposition au cancer colorectal non polyposique Deux localisations à risque: Côlon et rectum Utérus (endomètre) risque de C Estomac, voies urinaires, intestin, ovaires et voies biliaires Lié à une altération d’un des gènes MMR de réparation de l’ADN (MLH1, MSH2, MSH6 et PMS2) Altérations génétiques et épigénétiques des cancers colorectaux MSI. II-4 Les prédispositions génétiques aux cancers II-4 Les prédispositions génétiques aux cancers III/ Le PROCESSUS METASTATIQUE Le Processus de Cancérisation La Transformation Cellulaire Caractérisation d’une cellule cancéreuse Etapes de la cancérisation Bases moléculaires de la cancérogénèse Anomalies intrinsèques Génétiques Epigénétiques Facteurs de risque initiateurs Facteurs de risque promoteurs Chimiques, hormones, parasites Étapes de la transduction du signal de prolifération Exemples: cancer colorectal Les prédispositions génétiques aux cancers Le Processus métastatique Chimiques, physiques, biologiques Caractères multi-étapes des cancers Hyperméthylation des promoteurs de certains gènes Modifications des histones Anomalies extrinsèques Les diverses lésions génétiques Les différents gènes impliqués dans l’oncogénèse (oncogènes, gènes suppresseurs de tumeur, de réparation de l’ADN..) L’angiogénèse Le processus de migration cellulaire Les bases moléculaires des thérapies anticancéreuses Les molécules cytotoxiques En amont, au niveau et en aval de l’ADN Les molécules cytostatiques: thérapies ciblées Perspectives thérapeutiques La thérapie génique et l’immunothérapie III-1/ L’Angiogénèse Définition: formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux existants (capillaires et veinules) Une tumeur solide ne peut pas se développer au-delà d’une certaine taille (1 à 2 mm3) en l’absence de néovascularisation» Judah Folkman Switch angiogénique: passage de la phase latente à la phase agressive Processus de l’angiogénèse L’Hypoxie est l’élément déclencheur de la translocation HIF α et β (Hypoxia Inducible factor) promoteurs des gènes VEGF et PDGF L’angiogénèse est contrôlée par une balance d'inducteurs (VEGF+++, FGF, PDGF, IGF, angiopoiétine 2…) et d'inhibiteurs (thrombospondine, endostatine, angiostatines, angiopoiétine 1…) synthèse de facteurs pro-angiogéniques +++ L'activation des cellules endothéliales Migration suivie d'une phase proliférative Différenciation des cellules en une structure de type capillaire réseau vasculaire nécessaire au développement des tissus tumoraux (Cellules endothéliales, péricytes, cellules musculaires lisses) Oncogènes activés: Ras,src p 53 désactivée La cellule cancéreuse L’Angiogénèse Néovaisseau Péricyte FGF+++ angiopoiétine-1 Tie-2 thymidine phosphorylase Cellule mésenchymateuse Cellule endothéliale matrice extracellulaire Cellule musculaire lisse L'angiopoïétine-2 peut • induire la perte de contact entre les cellules L'angiopoïétine-1 assure ainsi la endothéliales et les cellules voisines • déstabiliser ainsi le vaisseau sanguin perméabilité et la maturité des x vaisseaux sanguins (angiogénèse) • dégrader la membrane basale des v ainsi que la matrice extracellulaire environnante. Tumor angiogenesis La cellule cancéreuse L’Angiogénèse Facteurs et récepteurs de croi ssance endothél i al e Facteur Récepteur FGF-1 (acide ) FGFR-1, 2, 3 , 4 FGF- 2 (basique, ) VEGF- A VEGF-B VEGF-C HGF (scatter factor) EGF TGF- Angiopoiétine ( ang - 1 et ang- 2 ) Dis tribution tis s ulaire cerveau, rein, os, rétine, coeur, autres FGFR- 1 , 2 cerveau, rein, rétine, coeur, testicules, monocytes, autres VEGFR- 1, VEGFR- 2 (flt) hypophyse, muscle, poumon, prostate, coeur, monocytes, autres inconnu muscle, poumon, prostate, pancréas, autres VEGFR-2/ VEGFR-3 coeur, placenta, ovaire, intestin, autres c-met poumon, foie, peau, autres EGFR (c-erbB) ectoderme, rein, estomac EGFR (c-erbB) monocytes, kératinocytes, autres Tie2 embryogenèse Le VEGF a se lie à 2 types de récepteurs: •FLK1 (ou KDR ou VEGFR2) •la Neuropiline (Nrp1) qui est un co-récepteur pour VEGFR2 (très présent dans les cellules endothéliales) •FLT1 (ou VEGFR1) III-2/ Le processus de migration des cellules II-2 Le processus de migration cellulaire II-2-1 Transition Epithélium-Mésenchyme Existe déjà à l’état physiologique Embryogénèse (tube neural crête neurale) Cicatrisation Dans la cancérogénèse, cette transition est sous la dépendance de molécules d’adhérence intercellulaire expression de la E-cadhérine dans les cellules épithéliales et dans les cellules mésenchymateuses Modifications du cytosquelette Perte des cytokératines (cellules épithéliales) Vimentine dans cellules mésenchymateuses qui deviennent flexibles) Sécrétion de protéases et de la motilité cellulaire Grâce à l’intervention de facteurs adjuvants HGF: Hépatocyte Growth Factor Composants de la matrice extra-cellulaire Facteur TWIST(anti-apoptotique) ou SNAIL (de transcription) II-2 Le processus de migration cellulaire Transition Epithélium-Mésenchyme Difficile à mettre en évidence Phénomène observé in vitro (Thiery JP. Epithelial-mesenchymal transitions in tumour progression.Nat Rev Cancer 2002;2:442-54. In vivo (Cancer colorectal à la périphérie de la tumeur) (Jass JR, Barker M, Fraser L, Walsh MD, Whitehall VL, Gabrielli B, et al. APC mutation and tumour budding in colorectal cancer. J Clin Pathol 2003;56:6973 Une fois transformées les cellules mésenchymateuses tumorales ne sont pas ≠ des cellules normales (n’expriment plus les kératines et expriment la vimentine) Il semble que des modifications génétiques ne soient pas nécessaires à ce processus L’environnement de la tumeur (facteurs sécrétés par la matrice extracellulaire) suffit La tumeur utilise un programme déjà présent (l’embryogénèse, cicatrisation) II-2 Le processus de migration cellulaire II-2-2 Rôle +++ du stroma Cellules stromales concernées: Fibroblastes Macrophages Cellules endothéliales L’action des cellules stromales est modifiée par les cellules tumorales: Les fibroblastes modifiés sont protumorigènes (mécanisme non encore élucidé: modifications épigénétiques des cellules stromales?) II-2-3 Rôle des cellules souches Action sur l’angiogénèse et sur l’invasion tumorale Sécrétion de tous les facteurs ci-dessus Dans le processus métastatique, seule la migration d’une cellule souche cancéreuse pourra provoquer dans le tissu hôte la croissance d’une métastase Ces cellules sont rares, résistantes à l’apoptose et aux traitements chimiothérapiques et nécessitent un µ environnement particulier pour leur survie Les autres cellules pourront accéder dans les tissus-hôtes mais seront capables de se X un nombre limité de fois seulement II-2-4 Influence des facteurs épigénétiques = modifications réversibles (≠ des modifications génétiques qui sont irréversibles) II-2 Le processus de migration cellulaire Les cellules souches cellule différenciée sans potentiel de division cellule tumorale sans potentiel de division nombre limité de divisions nombre limité de divisions nombre illimité de divisions nombre illimité de divisions cellule souche normale cellule souche cancéreuse Mq (CD133, CD44) permettant de sélectionner les cellules souches Cellules normales Cellules cancéreuses II-2 Le processus de migration cellulaire II-2-5 Déterminisme du tropisme pour un tissu métastatique? Avancées grâce à la signature transcriptionnelle des tumeurs (par des puces à ADN) Signature transcriptionnelle : combinaison d’expression particulière de milliers de gènes simultanément Ramaswamy S, Ross KN, Lander ES, Golub TR. A molecular signature of metastasis in primary solid tumors. Nature Genet 2003;33:49-54 Minn AJ, Gupta GP, Siegel PM, Bos PD, Shu W, Giri DD, et al. Genes that mediate breast cancer metastasis to lung. Nature 2005;436:518-24 1-Explication mécanistique Piégeage par les capillaires (Foie) 2-Facteur chimio-attracteur produit par les cellules cibles 3-Molécules particulières véhiculées par les cellules endothéliales et reconnues par les cellules tumorales (ZIP code vasculaire) 4-Environnement favorable crée par le tissu cible (niche prête à accueillir les cellules tumorales). Cellules osseuses libèrent TGFβ ou la PTH-RP qui stimulent les cellules cancer sein et prostate II-2-6 Problème des µ métastases (cellules tumorales isolées) Elles se divisent peu sont inaccessibles aux chimiothérapies Comment expliquer qu’un si petit nombre de cellules dormantes puissent donner naissance à des métastases? II-2-7 Rôle des polymorphismes dans la progression tumorale Caractéristiques personnelles de l’ADN constitutionnel/ADN tumoral chez les malades II-2 Le processus de migration cellulaire Micrométastases Balance Mitose/destruction par système immunitaire Balance Mitose/Apoptose Evasion immunitaire Switch angiogénique Macrométastase Le Processus de Cancérisation La Transformation Cellulaire Caractérisation d’une cellule cancéreuse Etapes de la cancérisation Bases moléculaires de la cancérogénèse Anomalies intrinsèques Génétiques Epigénétiques Facteurs de risque initiateurs Facteurs de risque promoteurs Chimiques, hormones, parasites Étapes de la transduction du signal de prolifération Exemples: cancer colorectal Les prédispositions génétiques aux cancers Le Processus métastatique Chimiques, physiques, biologiques Caractères multi-étapes des cancers Hyperméthylation des promoteurs de certains gènes Modifications des histones Anomalies extrinsèques Les diverses lésions génétiques Les différents gènes impliqués dans l’oncogénèse (oncogènes, gènes suppresseurs de tumeur, de réparation de l’ADN..) L’angiogénèse Le processus de migration cellulaire Les bases moléculaires des thérapies anticancéreuses Les molécules cytotoxiques En amont, au niveau et en aval de l’ADN L’hormonothérapie Les molécules cytostatiques: thérapies ciblées Perspectives thérapeutiques La thérapie génique et l’immunothérapie IV Les bases moléculaires des thérapies anticancéreuses 1-Les molécules cytotoxiques En amont, au niveau et en aval de l’ADN 2-L’hormonothérapie 3-Les molécules cytostatiques: thérapies ciblées 4-Perspectives thérapeutiques La thérapie génique et l’immunothérapie IV 1-Les molécules cytotoxiques 1 /Agissent en amont de l’ADN En perturbant le métabolisme de l’ADN (anti-métabolites) = Analogues structuraux (5-FU) 2/Ont pour cible l’ADN En interagissant directement avec l’ADN lui-même (alkylants, intercalants et inhibiteurs enzymatiques) = Sels de platine, anthracyclines, Irinotecan … 3/Agissent en aval de l’ADN En agissant sur le fuseau et les micro-tubules (Dérivés de l’if: taxanes) Concernent des cellules en division cellulaire 1 /Action en amont de l’ADN Après sa pénétration dans la cellule, le 5FU se lie aux sucres ribose ou déoxyribose pour former un pseudo nucléotide, phosphorylé sous forme de 5-FUTP ou 5FdUMP. Le 5-FUTP est incorporé dans le mRNA, dont l’action est inhibée par la présence du fluor. Ainsi, cette action n’est pas dépendante du cycle cellulaire. Le 5-FdUMP (seule voie de la 5-FdUrd) inhibe de façon irréversible la thymidilate synthétase, aboutissant à une déplétion de thymidine monophosphate indispensable pour la synthèse du DNA. Cette seconde action est cycle dépendante (plus importante dans la phase S). L’acide folinique augmente la quantité de folates présents dans la cellule et permet des réponses tumorales plus importantes, malgré une toxicité accrue. 2/Action directe sur l’ADN Réactions chimiques avec l’ADN Modifications structurales de l’ADN Agents ALKYLANTS (électrophiles) et apparentés Agents INTERCALANTS Coupures au niveau de l’ADN Inhibiteurs des Topoisomérases Agents ALKYLANTS (électrophiles) Interaction avec l’ADN par des liaisons covalentes Réplication impossible Exemples: Moutardes à N: Cyclophosphamide: Endoxan (aplasie sévère) Ifosfamide: Holoxan Agents apparentés: ponts inter-brins Réplication impossible Sels de platine Cisplatine (estomac, pancréas) Carboplatine (ovaire, poumons, ORL) Oxaliplatine (C digestifs) Aziridines (ATB): mitomycine C Agents INTERCALANTS Molécules caractérisées par plusieurs noyaux aromatiques condensés, de dimension et structure telles qu'elles provoquent stabilisation des coupures double brin et donc: - un empêchement de la progression des ARN et ADN polymérases - une inhibition de la réplication et de la transcription Ce sont des antibiotiques: Anthracyclines Adriamycine (doxorubicine) MDR Toxicité cardiaque +++ Epirubicine: -active mais - toxique Molécules entraînant des coupures au niveau ADN = Inhibiteurs enzymatiques Les ADN topoisomérases permettent l’accessibilité à l’ADN des enzymes de réplication et de transcription Ce sont des enzymes assurant la spiralisation/déspiralisation de l'ADN après avoir créé des coupures transitoires de l'un (I) ou des deux (II) brins, puis leur ligation, permettant une relaxation des forces de torsion générées au moment de la réplication Inhibiteurs topo-isomérase II Inhibiteurs intercalants = Anthracyclines Inhibiteurs NON intercalants: pas d’action directe sur l’ADN (stabilisation du complexe Topoisomérase II-ADN) Etoposide: VP16 (lymphome, C bronchique) Inhibiteurs topo-isomérase I: La topo-isomérase I permet des coupures simples-brins indispensables à la réplication de l’ADN Irinotécan: C colorectaux Topotécan: C Ovaire 3/ACTION en AVAL de l’ADN (sur le fuseau et les micro-tubules) — ALCALOIDES de la PERVENCHE — poisons du fuseau: se fixent sur la tubuline et inhibent la polymérisation en µ°tubules Vincristine(Oncovin*) (1960) Vinblastine (Velbé*) Vindésine (Eldisine*) Vinorelbine (Navelbine*) — TAXANES — Stabilisent le fuseau en se fixant sur les microtubules et inhibent leur dépolymérisation (1990) Paclitaxel (Taxol*) (écorce) Docétaxel (Taxotère*) (épines) hypersensibilité ++ IV-2 L’HORMONOTHERAPIE Tumeurs hormono-dépendantes sein oestrogènes prostate androgènes (tumeurs endocrines digestives) Hormone + récepteur nucléaire activation de la transcription synthèse protéique prolifération 2 stratégies : inhibition de la sécrétion de l'hormone endogène blocage du récepteur HORMONOTHERAPIE Hypothalamus LH-RH FSH/LH ACTH Hypophyse Ovaires Testicule Surrénales Oestrogènes Progestérone Testostérone Oestrogènes Androstène dione Testostérone SEIN PROSTATE HORMONOTHERAPIE SEIN: SUPPRIMER Sécrétion d’oestrogènes Castration chirurgicale: ovariectomie (plus pratiquée) Administration de progestatifs Acétate de médroxyprogestérone : rétrocontrôle - au niveau des cellules gonadotropes hypophysaires, blocage de la sécrétion d’oestrogènes Administration d’analogues de la LH-RH : bloquent les récepteurs au niveau de l’hypophyse Inhibiteurs compétitifs: Tamoxifène (Sein) MDV3100 (Prostate) En phase pré-ménopausique: entraînerait une inhibition de la sécrétion de FSH/LH production de stéroïdes par les gonades en 2/3 semaines Buséréline (Bigonist), goséréline (Zoladex) uniquement dans le cancer de la prostate (en cours d’évaluation dans le cancer du sein) anti-oestrogènes: Tamoxifène En phase post-ménopausique: Anti-oestrogènes et anti-aromatases HORMONOTHERAPIE SEIN: Anti oestrogènes Tamoxifène: Effet antagoniste (recrutement de co-répresseurs) =inhibiteur compétitif des oestrogènes au niveau du récepteur à l’oestradiol dont l’action est plus complète =Au niveau du sein, vagin et SNC Effets agonistes (co-activateurs) = au niveau os, foie, endomètre = Complications thromboemboliques ( Antithrombine III dans le foie) = le risque de cancer de l’endomètre Prévient la déminéralisation osseuse ( os) ce traitement supprime ± complètement la production ovarienne d’oestrogènes, mais laissent persister une production surrénalienne ou tumorale qui peut être HORMONOTHERAPIE Le TAMOXIFENE Rappel sur les récepteurs nucléaires et les oestrogènes Domaine LBD (en 12 hélices) AA 351: permet le recrutement des co-activateurs HORMONOTHERAPIE SEIN: Inhibition de la biosynthèse des stéroïdes surrénaliens chez la femme ménopausée, principale source d’oestrogènes = Antiaromatases Aromatase: transforme les androgènes des tissus périphériques en oestrogènes circulants Antiaromatases 1ère génération Antiaromatases 2ème génération action irréversible sur l’aromatase et insuffisance surrénalienne Aminoglutéthimide: Orimétène (non stéroïdienne) Formestane (Lentaron); ne nécessite pas d’H°Cortisone: (stéroïdienne) Antiaromatases de 3ème génération: Létrozole (Fémara) et anastrozole (Arimedex) sont des anti-aromatases sélectifs agissent sur la réductase du cytochrome P450 (action réversible) A comparison of letrozole and tamoxifène in postmenopausal women with early breast cancer. N Engl J Med 2005; 353: 2747-57 (BIG) avantage au letrozole IV-3 Les THERAPIES CIBLEES Les THERAPIES CIBLEES: les cibles Les Thérapies Ciblées Bevacizumab Cetuximab Erbitux Trastuzumab Herceptin Rituximab Mabthera Avastin Inhibiteurs multikinases Inhibiteur sélectif de EGF-R Tarceva Imatinib Glivec (Erlotinib) Lapatinib Tyverb (Anti Her1 et Her2) Mabthera Ac anti CD20 des L°cytes B (LNH) Rituximab Petites molécules inhibant VEGF-R et d’autres kinases (ITKs) (Sorafenib Nexavar Sunitinib Sutent) Les Thérapies ciblées Molécules ciblées = Récepteur d’un facteur de croissance: EGFR ou VEGFR Le facteur de croissance lui-même: EGF ou VEGF Une protéine intervenant dans la signalisation régulant la prolifération cellulaire ou l’apoptose (mTOR) Un facteur d’angiogénèse (VEGF) Les THERAPIES CIBLEES (agents cytostatiques) Thérapeutiques ciblées = Ac Monoclonal (Mabs) Momab: Ac souris (1975) Ximab: Ac chimérique (H/souris; 1984) Zumab: Ac humanisé (1988-91) Mumab: humain (1994-99) =Grosses molécules =Cible extracellulaire =Administration injectable =Action irréversible: destruction du récepteur Molécule à activité anti-thyrosine kinase (nibs) par inhibition enzymatique =petites molécules =Cible intracellulaire =Administration orale =Action réversible Ces molécules peuvent être associées: Ex: TTT anti VEGF, anti récepteur PDGF actif dans les cancers du rein (nexavar ou sorafenib) THERAPIES CIBLEES Récepteurs de facteurs de croissance EGFR, HER-2 Les thérapeutiques Ac monoclonaux = Cetuximab (Erbitux): C Côlon, bronchique NSCLC, tête et cou, rénal = Trastuzumab (Herceptine): C Sein, ovaire (hyperexpressuion de HER2) = Les autres anticorps monoclonaux: Panitumumab (anti EGFR) Matuzumab (anti EGFR) Pertuzumab (anti Erb2) Les inhibiteurs de la tyrosine kinase associée à l’EGFR: Gefitinib (Iressa): T Bronchique NSCLC et carcinome broncho-alvéolaire (mutation EGFR) Erlotinib (Tarceva): C Bronchique non à petites cellules (Europe) Autres médicaments: lapatinib: (Tykerb ou Tyverb en Fr) (contre EGFR et Erb2) C sein Récepteur PDGF Les thérapeutiques anti tyrosine kinases: Imatinib mésylate (Glivec) bloque l’activité TK du récepteur de PDGF: LMC et GIST Bloque également l’activité de 3 autres kinases: Bcr, Bcr-Abl et c-kit Récepteurs de facteurs de croissance C du Poumon C Sein (trastuzumab réduit de 50 % le risque de récidive (Piccart-Gebhart 2005) C Colorectal Récepteurs de facteurs de croissance:EGFR THERAPIES CIBLEES Facteurs de croissance eux-mêmes: Facteurs d’angiogénèse Le VEGF a se lie à 2 types de récepteurs: Le facteur de croissance des fibroblastes-2 (FGF-2) Le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (vascular endothelial growth factor, VEGF) Le PDGF FLK1 ou KDR ou VEGFR2 FLT1 ou VEGFR1 et à la neuropiline (Nrp1) qui est un co-récepteur Molécules Anti-VEGF 2 types de molécules: Anticorps monoclonaux: Anti VEGF direct Bevacizumab (Avastin) C colorectal Tx de réponses de 35 à 45% Inhibiteurs de la tyrosine kinase associée au récepteur du VEGF Sunitinib (Sutent) bloque la TK du complexe FlK1/KDR utilisé dans les GIST (après échec au Glivec) et Cancer Rein avancé Sorafenib (Nevaxar): inhibition de la transduction du signal par la voie Raf Kinase et MEK = inhibiteur multikinase Autres molécules Anti-angiogéniques Thalidomide: anti-émétique grossesse Interféron THERAPIES CIBLEES Facteurs d’angiogénèse THERAPIES CIBLEES Transduction du signal BRAF: 50% de mutations BRAF dans le Mélanome métastatique TTT ciblée inhibiteur de BRAF: Vémurafénib survie PI3K: activité oncogénique Phosphatidylinositol 3-kinase Active la kinase AKT (protéine AKT apoptose et immortalité) PTEN: enzyme qui contrebalance cette activité = gène suppresseur de tumeur mTOR: protéine effectrice: sérine-thréonine kinase régulant la progression du cycle cellulaire ( ) = accélérateur de la croissance cellulaire Molécules actives: inhibiteurs de mTOR Temsirolimus (Torisel) Everolimus (Certican) Rapamycine (antibiotique et antifungique) bloque mTOR THERAPIES CIBLEES Résistances aux thérapies ciblées Mutations K Ras permettent de prédire la non-réponse au cetuximab et au panitumumab dans le cancer colorectal Dans ces cas là TTT anti-angiogéniques (bévacizumab) Mut kRAS dans le cancer bronchique: Inhibiteurs de Mek ou de mTOR Inefficacité de certains traitements? Anti-angiogéniques inefficaces dans le cancer du sein Personnalisation des traitements • Association de thérapies ciblées entre elles • Sein anti her 2+ Anti-thyrosine kinase double le résultat Activation oncogénique de Ras Facteur de croissance, e.g.EGF Récepteur EGF Mb cellulaire P Ras GDP inactif activation Ras GTP actif raf Inactivation par hydrolyse de GTP Complexe adaptateur Grb2-SOS GAP P MEK Bloqué dans Ras muté ERK Facteurs de transcription P THERAPIES CIBLEES THERAPIES CIBLEES THERAPIES CIBLEES Essais cliniques avec TTT ciblées PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES IV-4 PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique •La thérapie génique ne concerne pas seulement la cancérologie (2/3 des essais cliniques) •En théorie: un gène thérapeutique antitumoral peut être utilisé pour tenter d’interférer avec les anomalies du cycle cellulaire •pour détruire les cellules cancéreuses •Pour augmenter leur reconnaissance et leur élimination par le système immunitaire •Pour ralentir leur invasion ou leur dissémination •A l’inverse, un transfert thérapeutique de gènes protègerait la les cellules normales des effets de la chimiothérapie ou de la radiothérapie •Des résultats significatifs parfois spectaculaires ont été obtenus dans des modèles de tumeurs transplantées, souvent immunogéniques et de ce fait sensibles à de nombreux traitements immunologiques ou chimiothérapiques •Peu de résultats ont été publiés sur des tumeurs animales spontanées ou provoquées par transgénèse PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique •Nécessité d’utiliser un vecteur (un virus) pour transférer le gène •Il peut s’agir d’un adénovirus (-utilisé) •Subsiste toujours un caractère pathogène lié aux gènes résiduels non éliminables •Il s’agit le + souvent d’un rétrovirus •Permet d'insérer la nouvelle information génétique dans le génome de la cellule cible •Implique une étape de retrotranscription •Le virus s’intègre uniquement dans des gènes qui sont en phase active de transcription •Il est indispensable que les retrovirus soient complètement inactivés Grande sécurité biologique (actuellement dérivés du HIV) Risque de leucémies rare •Transfert de gènes dans les cellules souches •L’utilisation de la cellule souche hématopoïétique adulte à visée thérapeutique a progressé depuis 30 ans PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique •PROCEDES •Correction de mutations •inhibition d’oncogène •utilisation de gènes suppresseurs •Chimiothérapie « moléculaire » •gène suicide •chimioprotection de tissus sains •Immunothérapie génique (la majorité des essais) •in vitro (TIL, CD, cellules tumorales) •in vivo (cytokines, molécules de co-stimulation) •Oncolyse virale PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique •Correction de mutations •utilisation de gènes suppresseurs •Remplacer un gène muté ou un gène manquant (généralement un gène suppresseur de tumeur) qui sert à contrôler la prolifération cellulaire avec une copie normale de ce gène. •Buts de l’intro d’un gène suppresseur: – L’induction d’une mort cellulaire (apoptose), et/ou – La production de modifications dans le comportement, l’invasivité ou le potentiel métastatique d’une cellule. PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique •Exemples: utilisation de gènes suppresseurs •Cancers anaplasiques de la thyroïde •L’altération ou la perte d’expression du gène p53 favorise la dédifférenciation des cancers papillaires ou vésiculaires vers une forme anaplasique •La réexpression de p53 par thérapie génique bloque le cycle cellulaire des cellules tumorales de cancer anaplasique, mais sans induire d’apoptose •Chez la souris athymique, la transfection du gène p53 sauvage dans des xénogreffes de tumeurs anaplasiques a résulté en une limitation de la croissance tumorale et une augmentation de l’efficacité de la doxorubicine Nagayama Y, Yokoi H, Takeda K, Hasegawa M, Nishihara E, Namba H, et al. Adenovirusmediated tumor suppressor p53 gene therapy for anaplastic thyroid carcinoma in vitro and in vivo. J Clin Endocrinol Metab 2000;85:4081–6. •Ces résultats sont susceptibles d’être améliorés par l’adjonction d’un inhibiteur d’histone désacétylase redifférenciant la cellule tumorale Imanishi R, Ohtsuru A, Iwamatsu M, Iioka T, Namba H, Seto S, et al. A histone deacetylase inhibitor enhances killing of undifferentiated thyroid carcinoma cells by p53 gene therapy. J Clin Endocrinol Metab 2002;87:4821–4. PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique •Correction de mutations •inhibition d’oncogène (Thérapie génique knockout) • Plusieurs méthodes •Délivrance d’un oncogène mutant dominant négatif •Délivrance d’un ARN (ribozyme qui va détruire l’ARNm de l’oncogène) •Délivrance d’un ARNm antisens qui se lie à l’ARNm produit par l’oncogène •Résultats + sur cultures cel PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique •Chimiothérapie « moléculaire » •gène suicide (Ganciclovir) •Transfert de gènes rendant les cellules sensibles à une drogue •Objectif: Activation d’une prodrogue non toxique en drogue toxique (uniquement dans les cellules tumorales) •Principe: transférer in vivo dans les cellules tumorales un gène codant pour une enzyme normalement absente du patrimoine des cellules •Exemple chez l’homme: •Vecteur= HSV 1 portant le gène de Thymidine kinase •Seules les cellules en division (cancéreuses) intègrent le virus •Injection du virus dans la tumeur. 7 j après Ganciclovir pendant 14 j •Tk du virus va phosphoryler le Ganciclovir (non phosphorylé donc inactif)GCV-TP (analogue de la guanosine) Apoptose cellules tumorales •Etude expérimentale prometteuse •Essai de phase III dans des glioblastomes opérés Résultats mitigés PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique •Immunothérapie génique (la majorité des essais) •Les cytokines sont des facteurs impliqués dans la prolifération cellulaire et ont des effets sur le système immunitaire qui peuvent être d’une utilité thérapeutique •L’idée de base est de: – modifier la cellule tumorale ex vivo avec un gène codant pour une cytokine – puis de ré-administrer la cellule modifiée au patient (après une irradiation pour prévenir toute multiplication cellulaire) et - laisser le système de l’hôte mettre en place une réponse systémique immune antitumorale. ex de gènes cibles pour cette stratégie: IL1, IL2, IL4, IL6, IL7, IL12, TNF, JE/MCP1 (SCYA2) PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique Oncolyse virale •Principe: production d’un adénovirus virus (0NYX-015): qui ne peut se reproduire que dans des cellules contenant une p53 anormale mais pas dans des cellules saines (réplication sélective) •Le but est de modifier sa structure génétique afin de le rendre plus destructeur pour certaines cellules cancéreuses (déclenche une nécrose), tout en épargnant les cellules saines •Cette "sélection" est rendue possible par l’existence dans ces cellules cancéreuses d’un gène "dérégulé" qui les différencie des autres cellules, et qui est reconnu par le virus Essai clinique chez patients atteints de cancer des VADS Résultats: Au bout de 6 mois aucune des tumeurs traitées n’avaient progressé/tumeurs non traitées A controlled trial of intratumoral ONYX-015, a selectively-replicating adenovirus, in combination with cisplatin and 5-fluorouracil in patients with recurrent head and neck cancer, F. R. Khuri & al., Nature Medicine, 2000 Août Volume 6, N°8, pp 879-885. PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique •Nécessité d’améliorer les stratégies •Utilisation de nouveaux vecteurs limitant les insertions génotoxiques •Réduction de la quantité de cellules exposées au vecteur puis réinjectées au patient •Chimeric antigen receptor-modified T cells in chronic lymphoid leukemia. Porter DL et al. N Engl J Med. 2011 365(8):725-33 Immunothérapie L’immunothérapie passive Elle constitue un volet important de ce qu’on appelle maintenant les thérapies ciblées. L’immunothérapie passive consiste en effet à administrer au malade des anticorps artificiels (dits « monoclonaux ») destinés à viser une cible moléculaire précise présente de façon plus ou moins spécifique à la surface des cellules cancéreuses.. L’immunothérapie active. Le principe de l'immunothérapie anti-tumorale est d'améliorer le fonctionnement du système immunitaire en agissant sur l’ des défenses et la détection des tumeurs « furtives ». L’immunothérapie active se pratique selon plusieurs modalités l’immunothérapie non spécifique cette approche vise à stimuler l’activité globale du système immunitaire, sans cibler la tumeur particulièrement. On peut utiliser pour cela des molécules nommées cytokines (par exemple l’interféron alpha) qui stimulent la prolifération des cellules immunitaires On se sert aussi dans certains cas (cancer de la vessie, par exemple) de BCG à forte dose, qui sert à vacciner contre la tuberculose. Immunothérapie l’immunothérapie spécifique ou vaccination thérapeutique : cette stratégie thérapeutique consiste à prélever, à mettre en culture et à manipuler au laboratoire les cellules tumorales ou les cellules immunitaires du malade avant de les lui réinjecter. Dans le premier cas, on cherche à rendre les cellules tumorales plus immunogènes, c’est-à-dire plus « visibles » par le système immunitaire. Dans le second cas, on cherche à stimuler les cellules immunitaires pour les rendre plus agressives et plus efficaces pour détruire la tumeur. Dans les deux cas, ces manipulations consistent à introduire un gène approprié dans les cellules du malade cultivées en laboratoire dans des conditions qui ne pourraient être réalisées sur le malade lui-même. Il faut bien souligner que l’on parle ici de vaccination thérapeutique qui n’a rien à voir avec la vaccination préventive des maladies infectieuses (tétanos, poliomyélite, etc…). Association thérapie ciblée par Vémurafénib (anti-BRAF) et immunothérapie par Ipilimubab qui stimule le système immunitaire dans le traitement du mélanome métastatique (résultats de l’essai en cours) Immunothérapie Exemples récents 1/Ex vaccination anti-tumoral MUC-1 dans le cancer bronchique Etudes réalisées chez l’homme (association vaccin/chimiothérapie dans le Cancer bronchique). Résultats encourageants mais pas sur la survie Therapeutic vaccination with TG4010 and first-line chemotherapy in advanced non-small-cell lung cancer: a controlled phase 2B trial. Quoix E, Ramlau R, Westeel V, Papai . Lancet Oncol. 2011;12(12):1125-33. Epub 2011 Oct 21. 2/Vaccination expérimentale chez la souris atteinte d’un cancer de la prostate Le vaccin a été fabriqué en intégrant dans le virus de la stomatite vésiculaire (VSV) la banque d'ADN provenant du tissu prostatique sain de la souris. MUC1 = glycoprotéine surexprimée par cellules tumorales bronchiques Dans les cellules tumorales, MUC1 présente une glycolysation réduite qui permet de découvrir le « core» protéique favorisant une réponse immunitaire humorale et cellulaire Vaccin TG4010 (transgène)= souche atténuée du virus de la vaccine d’Ankara, modifié pour exprimer la protéine MUC1 et l’interleukine 2 Travail de chercheurs de Leeds (UK) en association avec l'équipe de la Mayo Clinique (USA). Le système immunitaire a pu “auto-sélectionner” les bons antigènes pour réagir contre la tumeur Le processus d'auto-sélection a été déclenché lorsque le vaccin a été injecté dans le sang, une approche vaccinale beaucoup plus pratique qu’une injection dans la tumeur Source: Nature Medicine 19 June 2011. DOI 10.1038/nm.2390 “Broad Antigenic Coverage Induced by Viral cDNA Library-based Vaccination Cures Established Tumors”. Bibliographie http://lara.inist.fr/bitstream/handle/2332/1427/INSERM_cancer envir2008_chap1-3.pdf?sequence=2 Angiogenèse tumorale Tumor angiogenesis Andréas BIKFALVI. Bull Cancer 2006 ; hors série : 154-64 Perspective d’avenir. De la recherche fondamentale au développement de nouvelles thérapeutiques visant à inhiber les différentes étapes de la transduction du signal : application au cancer du sein. Bull Cancer 2003 ; 90 (10) : 851-64 PERSPECTIVES THERAPEUTIQUES Thérapie Génique Quelques exemples •17 patients atteints de mélanome avancé avec deux traitements. •1/Découverte de quelques lymphocytes T anti-cancer (en petit nombre) •Extraction de ces lymphocytes T tumoraux particuliers •Mise en culture •Réintroduction dans le système immunitaire des patients •2/Modification de lymphocytes T normaux en lymphocytes anti-cancer •Ces nouvelles cellules ont été génétiquement modifiées pour permettre le transport du récepteur qui reconnaît les cellules du mélanome, elles étaient donc capables de combattre les tumeurs. Les résultats ont été encourageant sur 15 des 17 patients de l'étude.
