DOSSIER THÉMATIQUE L’hormonothérapie dans les cancers du sein Traitements hormonaux des cancers du sein. Évaluation au stade précoce en 2012 Endocrine therapy of breast cancer. Early evaluation in 2012 P. Cottu* L es cancers du sein sont dits hormonodépendants, en raison de l’expression des récepteurs hormonaux (estrogènes [RE] et progestérone [RP]) dans plus de 2 tiers des cas. Les traitements endocriniens sont une arme thérapeutique majeure à tous les stades de la maladie. Nous revoyons ici 2 aspects de l’hormonothérapie des cancers du sein : l’évaluation préclinique et les indications actuelles en situation néo-adjuvante. Évaluation préclinique L’évaluation préclinique des agents anticancéreux est une étape fondamentale, obligatoire et pouvant être répétée, y compris après utilisation clinique, pour tester les molécules et mieux comprendre les éventuels mécanismes de résistance. Cette évaluation se fait grâce à des modèles cellulaires (études in vitro) et animaux (études in vivo). Modèles cellulaires Les modèles cellulaires sont représentés par un ensemble de lignées cellulaires, développées depuis de nombreuses années par de multiples laboratoires de recherche. Le National Cancer Institute (NCI), aux États-Unis, a mis au point un échantillon de 60 lignées cellulaires représentatives de la plupart des tumeurs solides, décrites sur le plan moléculaire, et servant essentiellement de base aux tests thérapeutiques (1, 2). Plus récemment, un échantillon a été spécifiquement développé dans le cancer du sein (3). Cet ensemble de lignées est représentatif des différents soustypes moléculaires et a été caractérisé pour les mutations les plus fréquemment décrites dans les cancers du sein. Les utilisations de ces lignées sont multiples et ne peuvent être résumées ici. La lignée MCF-7, dérivée d’une pleurésie métastatique de cancer du sein RE+, fait partie des lignées les plus utilisées pour tester les traitements endocriniens. À titre d’exemple, cette lignée peut être exposée à un traitement prolongé par le tamoxifène et donner naissance à des lignées filles devenues résistantes à cette molécule. Ces lignées peuvent à leur tour servir de support à l’évaluation thérapeutique et moléculaire d’agents utilisés pour contourner l’hormonorésistance. Le BEZ235 est un inhibiteur de la PI3-kinase (phospho-inositide 3-kinase), dont l’activation de la voie est fortement impliquée dans les mécanismes d’hormonorésistance (4). L’exposition au BEZ235 de la lignée MCF-7 et de lignées filles hormonorésistantes permet des analyses multiples devant rendre compte de son efficacité. La viabilité et la mort cellulaire sont les témoins directs de son action. L’extraction de protéines avec analyse par Western blot permet d’adosser les observations macroscopiques aux constatations moléculaires : la résistance au tamoxifène, dans ce modèle cellulaire précis, ne passe pas par la perte d’expression du RE, qui est toujours conservée, mais bien par l’activation de la voie PI3K, comme en témoigne l’expression de la forme phosphorylée d’AKT (enzyme d’aval). Sous BEZ235, cette forme phosphorylée disparaît, sans modification de l’expression du RE, ce qui confirme son mode d’action (5). Le BEZ235 est actuellement en développement clinique. Les lignées cellulaires ont cependant plusieurs limites. Ces lignées sont très modifiées sur le plan génétique au fil des passages et des transferts entre laboratoires, et ne sont que partiellement représentatives * Département d’oncologie médicale, institut Curie, Paris. La Lettre du Cancérologue • Vol. XXI - n° 8 - octobre 2012 | 391 Résumé Mots-clés Hormonothérapie Modèles murins Préopératoire Biomarqueur Summary Endocrine therapies are widely prescribed in breast cancer. Preclinical evaluation can be performed in both cellular and murine models. The preoperative setting has been used to define biological parameters of response and to compare endocrine treatment modalities. Keywords Endocrine therapies Mouse models Preoperative setting Biomarker Les traitements hormonaux sont les traitements le plus fréquemment prescrits dans les cancers du sein. Leur évaluation peut se faire en situation préclinique sur des modèles cellulaires et animaux, puis en situation clinique précoce. Les études préopératoires ont permis d’évaluer l’efficacité relative des différentes classes médicamenteuses et de définir des critères biologiques de réponse. des tumeurs natives. De plus, les mesures de la prolifération cellulaire, outils classiques d’évaluation des chimiothérapies, sont peu adaptées aux traitements hormonaux, qui sont peu cytotoxiques et surtout cytostatiques. L’environnement endocrinien, artificiel dans une flasque de culture cellulaire, est très différent de l’environnement in vivo. Ainsi, les lignées doivent être utilisées avec précaution, et avec pour but de répondre à une question biologique précise (6). Modèles animaux Pour tenter de contourner ces limites, de nombreux modèles animaux, et en particulier murins, ont été développés. On distingue schématiquement 2 grands groupes de modèles murins : les tumeurs murines, essentiellement obtenues par modification génétique (GEMM [Genetically-Engineered Mouse Model]), et les xénogreffes de lignées ou de tumeurs humaines sur des souris immunodéficientes (6-8). Ces modèles ont chacun des avantages spécifiques. Leur utilisation doit répondre à une démarche détaillée et précisée avant toute expérimentation (9). Les xénogreffes sont le principal support utilisé pour l’évaluation des traitements endocriniens. Les xénogreffes de lignées sont réalisées à partir de lignées, telle MCF-7, éventuellement modifiées selon la question étudiée. Nous pouvons illustrer cette démarche par 2 exemples. Un des mécanismes impliqués dans l’hormonorésistance est l’activation de voies de prolifération par les récepteurs à activité tyrosine kinase tel HER2 (Human Epidermal growth factor Receptor 2) [10]. Il est possible de transfecter une lignée MCF-7 par un gène HER2 s’exprimant fortement et de greffer cette lignée ainsi modifiée. Plusieurs groupes ont pu démontrer in vivo que ce type de xénogreffe devenait résistant aux traitements endocriniens, et que cette résistance pouvait être contournée par l’association d’une hormonothérapie à des traitements ciblant HER2, voire le récepteur à l’EGF (Epidermal Growth Factor), qui appartient à la même famille (11). Une autre limite des lignées in vitro est l’impossibilité d’évaluer les inhibiteurs de l’aromatase (IA). L’aromatase murine est assez proche de l’aromatase humaine, et il est de plus également possible de transfecter le gène de l’aromatase dans 392 | La Lettre du Cancérologue • Vol. XXI - n° 8 - octobre 2012 une lignée MCF-7 avant la greffe. Ce type de système est assez puissant pour évaluer plusieurs questions biologiques, portant sur l’impact intracellulaire de la déprivation estrogénique induite par les IA et sur les éventuels mécanismes de résistance (12). Une technique en plein essor est l’établissement de xénogreffes à partir de tumeurs humaines (13), ou PDX (Patient-Derived Xenograft). Notre groupe a plus particulièrement développé les modèles de cancers du sein luminaux (RE+), caractérisés et validés sur le plan moléculaire (14, 15). Nous avons montré que ces modèles étaient particulièrement représentatifs des cancers du sein luminaux B, moins hormonosensibles, et qu’ils servaient parfaitement de support à l’évaluation des traitements hormonaux (figure 1) [14]. Nous avons aussi pu développer des modèles avec résistance acquise, qu’il était possible de contourner en ciblant la voie PI3K/AKT/mTOR (16). Évaluation au stade clinique précoce Plusieurs petites études ont été menées pour évaluer la place des traitements hormonaux en situation néo-adjuvante. Elles ont montré que cette approche est faisable, surtout chez les femmes ménopausées, avec en général une petite augmentation du taux de conservation mammaire. L’étude française CARMINA a comparé fulvestrant et anastrozole chez plus de 300 patientes, mais n’a pas encore été publiée. La difficulté majeure de cette évaluation réside dans l’absence de critère de jugement validé, telle la réponse histologique à la chimiothérapie cytotoxique. Il existe un consensus croissant pour utiliser des marqueurs biologiques intermédiaires tels le Ki67 et le RE associés à des critères cliniques comme la taille tumorale et le statut ganglionnaire (17). Cette notion de réponse biologique intermédiaire a été étendue à la situation dite “préopératoire”, où un traitement de courte durée (4 à 6 semaines) est administré avant l’intervention chirurgicale de manière à recueillir les paramètres tumoraux avant et après traitement endocrinien. Cette approche a été particulièrement développée chez la femme ménopausée pour tenter de répondre aux 3 questionnements développés ci-après. DOSSIER THÉMATIQUE 20 18 Triptoréline Cétrorélix Ovariectomie Contrôle Fulvestrant Tamoxifène 16 Volume tumoral relatif 14 12 10 8 6 4 2 0 1 16 31 46 61 76 91 106 121 136 Jours 151 166 181 196 211 226 241 256 Figure 1. Courbe de réponse aux traitements hormonaux dans un modèle de xénogreffe. Tamoxifène versus inhibiteur de l’aromatase La comparaison directe entre tamoxifène et IA a été menée dans 3 principales études : PROACT (18) et IMPACT (19) pour l’anastrozole, P024 pour le létrozole (17). Les études PROACT et IMPACT ont permis de démontrer que, après 12 semaines de traitement, l’anastrozole permet d’obtenir une meilleure réponse clinique et biologique, et surtout un taux significativement plus élevé de conservation mammaire. Les résultats biologiques obtenus par IMPACT sont impressionnants et ont posé les bases des travaux actuels : le Ki67 était significativement plus abaissé par l’anastrozole que par le tamoxifène, en particulier chez les patientes à faible niveau d’expression du RE. De plus, la valeur initiale et la variation du Ki67 sous traitement ont un fort impact pronostique sur la survie à long terme. Ces résultats ont été amplifiés par la description d’un score préopératoire dit “PEPI” (Post Endocrine, Preoperative Index) dans l’étude P024 (létrozole et tamoxifène) sur 4 mois en néoadjuvant (17). Ce score PEPI, qui permet d’établir 3 groupes selon le score obtenu, a été amélioré par l’adjonction du statut de l’aromatase intratumorale (présente ou non), sa présence étant facteur de bon pronostic (tableau et figure 2, p. 394) [20]. Tableau. Critères du score PEPI. Facteur pronostique HR p Taille tumorale T1/2 versus T3/4 2,82 0,006 Statut ganglionnaire N+ versus N– 3,44 0,002 Ki67 (par augmentation de 2,7) 1,1 0,003 RE (score d’Allred) 0-2 versus 3-8 2,74 0,03 Aromatase Présente versus absente 2,34 0,01 Inhibiteurs de l’aromatase entre eux Une étude pilote avait comparé anastrozole et exémestane, avec crossover, sur une double durée de 8 semaines, soit un total de 16 semaines en préopératoire (21). Cette étude a permis de montrer, grâce à 2 marqueurs (le Ki67 et le taux d’œstradiol circulant), l’équivalence quasi parfaite de ces 2 classes d’IA. L’étude ACOSOG Z1031 a comparé les 3 IA sur une période de 16 à 18 semaines avant La Lettre du Cancérologue • Vol. XXI - n° 8 - octobre 2012 | 393 DOSSIER THÉMATIQUE L’hormonothérapie dans les cancers du sein Traitements hormonaux des cancers du sein. Évaluation au stade précoce en 2012 Survie spécifique selon le groupe PEPI 1,0 1,0 0,8 0,8 Estimation de Kaplan-Meier Estimation de Kaplan-Meier Survie sans rechute selon le groupe PEPI 0,6 0,4 0,6 0,4 0,2 0,2 Groupe 1 Groupe 2 Groupe 1 Groupe 3 Groupe 2 Groupe 3 0,0 0,0 0 12 24 36 48 60 72 0 84 12 24 36 Patients à risque (n) 41 Groupe 1 41 65 Groupe 2 65 49 Groupe 3 52 39 58 42 37 46 26 48 60 72 35 49 29 29 43 23 1 6 84 Mois Mois 34 42 21 27 37 18 1 4 Patients à risque (n) 41 Groupe 1 41 65 Groupe 2 65 51 Groupe 3 52 39 61 45 37 52 37 Figure 2. Pronostic en fonction du score PEPI. l’opération (22). Les résultats cliniques (réponse tumorale échographique) et biologiques (baisse du Ki67) sont quasiment identiques. Les seules différences observées sont liées au sous-type tumoral. Le taux de prolifération augmente significativement des tumeurs luminales A aux tumeurs luminales B puis HER2, et la diminution du Ki67 est significativement moindre dans les tumeurs HER2+. En analyse multivariée, le seul facteur prédictif d’un score PEPI nul est l’appartenance au sous-type luminal A, quel que soit l’IA utilisé. L’équivalence entre IA a ensuite été confirmée en situation adjuvante (23), ce qui souligne la pertinence de ces approches cliniques précoces. Au-delà des inhibiteurs de l’aromatase La caractérisation biologique des mécanismes de résistance aux traitements endocriniens (10) a permis de développer des solutions thérapeutiques ciblées alternatives. L’évérolimus est un analogue de la rapamycine ciblant spécifiquement mTORC1 (mammalian Target Of Rapamycin Complex 1) et accessoirement mTORC2 (24), et ayant démontré une efficacité 394 | La Lettre du Cancérologue • Vol. XXI - n° 8 - octobre 2012 préclinique importante (16). En situation préopératoire, la combinaison létrozole-évérolimus augmente significativement la réponse clinique, associée à une réduction significative de la prolifération (25). Ce type d’association a été récemment validé en situation métastatique (26), et les essais adjuvants vont prochainement démarrer. Conclusion La modélisation préclinique et clinique précoce de l’hormonothérapie des cancers du sein participe à l’étude de la carcinogenèse et pose les bases de la réflexion biologique sur les paramètres de sensibilité et de résistance. Ces données précliniques ont également permis de développer de nouvelles approches thérapeutiques avec des résultats concrets, tels les IA ou le ciblage de la voie PI3K/AKT/mTOR, validés lors des études cliniques au stade précoce, idéalement en situation préopératoire. Le retour à l’expérimentation préclinique est indispensable pour enrichir la connaissance biologique postthérapeutique et élucider les éventuelles nouvelles voies de résistance. ■ DOSSIER THÉMATIQUE L’hormonothérapie dans les cancers du sein Traitements hormonaux des cancers du sein. Évaluation au stade précoce en 2012 Références bibliographiques (suite de la p. 393) 1. Park ES, Rabinovsky R, Carey M et al. Integrative analysis of proteomic signatures, mutations, and drug responsiveness in the NCI 60 cancer cell line set. Mol Cancer Ther 2010; 9(2):257-67. 2. Shoemaker RH. The NCI60 human tumour cell line anticancer drug screen. Nat Rev Cancer 2006;6(10):813-23. 3. Neve RM, Chin K, Fridlyand J et al. A collection of breast cancer cell lines for the study of functionally distinct cancer subtypes. Cancer Cell 2006;10(6):515-27. 4. De Cremoux P, Debled M, Bonnefoi H, Cottu P. [Biomarkers of endocrine therapy-resistance in breast cancers]. Bull Cancer 2010;97(8):951-63. 5. Leung E, Kim JE, Rewcastle GW, Finlay GJ, Baguley BC. Comparison of the effects of the PI3K/mTOR inhibitors NVP-BEZ235 and GSK2126458 on tamoxifen-resistant breast cancer cells. Cancer Biol Ther 2011;11(11):938-46. 6. Vargo-Gogola T, Rosen JM. Modelling breast cancer: one size does not fit all. Nat Rev Cancer 2007;7(9):659-72. 7. Andrechek ER, Nevins JR. Mouse models of cancers: opportunities to address heterogeneity of human cancer and evaluate therapeutic strategies. J Mol Med 2010; 88(11):1095-100. 8. Francia G, Kerbel RS. Raising the bar for cancer therapy models. Nat Biotechnol 2010;28(6):561-2. 9. Singh M, Johnson L. Using genetically engineered mouse models of cancer to aid drug development: an industry perspective. Clin Cancer Res 2006:12(18):5312-28. 10. Musgrove EA, Sutherland RL. Biological determinants of endocrine resistance in breast cancer. Nat Rev Cancer 2009;9(9):631-43. 11. Creighton CJ, Massarweh S, Huang S et al. Development of resistance to targeted therapies transforms the clinically associated molecular profile subtype of breast tumor xenografts. Cancer Res 2008;68(18):7493-501. 12. Chumsri S, Sabnis GJ, Howes T, Brodie AM. Aromatase inhibitors and xenograft studies. Steroids 2011;76(8):730-5. 13. Tentler JJ, Tan AC, Weekes CD et al. Patient-derived tumour xenografts as models for oncology drug development. Nat Rev Clin Oncol 2012;9(6):338-50. 14. Cottu P, Marangoni E, Assayag F et al. Modeling of response to endocrine therapy in a panel of human luminal breast cancer xenografts. Breast Cancer Res Treat 2012; 133(2):595-606. 15. Reyal F, Guyader C, Decraene C et al. Molecular profiling of patient-derived breast cancer xenografts. Breast Cancer Res 2012;14(1):R11. 16. Cottu PH, Assayag F, Chouchane-Mlik O et al. Reversal of resistance to endocrine therapy by mTOR pathway targeting in a panel of patient derived breast cancer xenografts. American Association for Cancer Research 2012: LBA352. 17. Ellis MJ. Improving outcomes for patients with hormone receptor-positive breast cancer: back to the drawing board. J Natl Cancer Inst 2008;100(3):159-61. 18. Cataliotti L, Buzdar AU, Noguchi S et al. Comparison of anastrozole versus tamoxifen as preoperative therapy in postmenopausal women with hormone receptor-positive breast cancer: the Pre-Operative “Arimidex” Compared to Tamoxifen (PROACT) trial. Cancer 2006;106(10): 2095-103. 19. Dowsett M, Ebbs SR, Dixon JM et al. Biomarker changes during neoadjuvant anastrozole, tamoxifen, or the combination: influence of hormonal status and HER-2 in breast cancer − a study from the IMPACT trialists. J Clin Oncol 2005;23(11):2477-92. 394 | La Lettre du Cancérologue • Vol. XXI - n° 8 - octobre 2012 20. Ellis MJ, Miller WR, Tao Y et al. Aromatase expression and outcomes in the P024 neoadjuvant endocrine therapy trial. Breast Cancer Res Treat 2009;116(2):371-8. 21. Freedman OC, Amir E, Hanna W et al. A randomized trial exploring the biomarker effects of neoadjuvant sequential treatment with exemestane and anastrozole in postmenopausal women with hormone receptor-positive breast cancer. Breast Cancer Res Treat 2010;119(1):155-61. 22. Ellis MJ, Suman VJ, Hoog J et al. Randomized phase II neoadjuvant comparison between letrozole, anastrozole, and exemestane for postmenopausal women with estrogen receptor-rich stage 2 to 3 breast cancer: clinical and biomarker outcomes and predictive value of the baseline PAM50-based intrinsic subtype − ACOSOG Z1031. J Clin Oncol 2011;29(17):2342-9. 23. Goss PE, Ingle JN, Chapman JA et al. Final analysis of NCIC CTG MA.27: a randomized phase III trial of exemestane versus anastrozole in postmenopausal women with hormone receptor positive primary breast cancer. San Antonio Breast Cancer Symposium 2010: abstr. S1-1. 24. O’Reilly T, McSheehy PM. Biomarker development for the clinical activity of the mTOR inhibitor everolimus (RAD001): processes, limitations, and further proposals. Transl Oncol 2010;3(2):65-79. 25. Baselga J, Semiglazov V, van Dam P et al. Phase II randomized study of neoadjuvant everolimus plus letrozole compared with placebo plus letrozole in patients with estrogen receptor-positive breast cancer. J Clin Oncol 2009; 27(16):2630-7. 26. Baselga J, Campone M, Piccart M et al. Everolimus in postmenopausal hormone-receptor-positive advanced breast cancer. N Engl J Med 2012;366(6):520-9.