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La Lettre du Neurologue - n° 2 - vol. IV - avril 2000 79
LE TRAITEMENT ACTUEL
Le glioblastome est la tumeur gliale la plus maligne, la plus
fréquente et la seule à faire actuellement l’objet d’essais cliniques
de thérapie génique. En effet, malgré les perfectionnements liés
à la dosimétrie des radiations ionisantes et aux techniques micro-
chirurgicales, le pronostic de cette maladie a peu évolué durant
les vingt dernières années, et la médiane de survie reste aux alen-
tours de douze mois (1). De plus, il s’agit d’une tumeur à forte
malignité – cœfficient de prolifération voisin de celui des carci-
nomes épidermoïdes – et à développement essentiellement focal.
La thérapie génique devrait donc pouvoir compléter l’acte du chi-
rurgien, constituant dès lors une sorte de “scalpel moléculaire”.
La thérapie génique
La thérapie génique consiste à modifier le patrimoine génétique
de cellules cibles. Les applications thérapeutiques, après s’être
concentrées sur le traitement des déficits enzymatiques hérédi-
taires, se sont étendues au traitement des cancers. Parmi les
essais actuellement ouverts dans le monde, 80 à 90 % sont
consacrés à l’oncologie, dont 10 % concernant le glioblastome.
Le traitement cherche alors à détruire les cellules tumorales en
épargnant le tissu sain. Différentes approches ont été dévelop-
pées. Le gène introduit dans les cellules au moyen d’un vecteur
peut : renforcer la réaction immune antitumorale ; intervenir au
niveau de la carcinogenèse en inhibant l’action d’un oncogène
ou en apportant un antioncogène ; ou induire une réaction
toxique qui va entraîner la mort de la cellule comme dans le cas
du gène “tueur”.
Pour cela, divers types de vecteurs ont été développés et sont
actuellement évalués dans des études précliniques, puis dans des
essais thérapeutiques.
Les vecteurs
Les vecteurs rétroviraux et adénoviraux sont de loin les plus uti-
lisés, en raison de leur capacité à intégrer un génome étranger et
à le transférer dans une cellule hôte. Cette propriété, appelée
transduction, est liée à la présence de séquences spécifiques qui
leur permettent d’obtenir un taux d’intégration significativement
plus élevé que l’ADN nu. Par ailleurs, ils ont en commun le fait
que leurs séquences infectieuses ont été modifiées ou supprimées
afin de garantir leur inocuité. Cependant, ces manipulations se
traduisent souvent par une baisse du taux de transduction.
Dans l’adénovirus, le taux de transduction est satisfaisant, mais
l’expression d’antigènes viraux entraîne des effets secondaires
importants. On tente actuellement d’identifier les séquences les
plus immunogènes de ce vecteur, afin de pouvoir atténuer leur
toxicité potentielle en vue d’une utilisation lors d’essais
cliniques (2).
Parmi les vecteurs rétroviraux, le plus utilisé, en particulier dans
la stratégie du gène suicide (pMTK), est dérivé du rétrovirus
murin Moloney (MuLv). Les particules rétrovirales recombi-
nantes sont produites à partir de cellules dites de packaging,qui
expriment de façon continue les séquences virales gag,pol et
env (figures 1 et 2). Elles sont conçues pour réduire considéra-
blement la possibilité de recombinaison aboutissant à la pro-
Thérapie génique des gliomes : où en sommes-nous ?
● C.A. Valéry*
* Service de neurochirurgie, hôpital de la Salpêtrière, Paris.
■ Le glioblastome est la seule tumeur cérébrale à faire
actuellement l’objet d’essais cliniques de thérapie génique.
■ L’efficacité du traitement associant gènes suicides et
rétrovirus est actuellement limitée par un faible taux de
transduction dans les cellules tumorales.
■ Les vecteurs adénoviraux ont une plus grande efficacité
mais aussi une toxicité accrue par rapport aux rétrovirus
qui les rend inutilisables en clinique actuellement.
■ La qualité de la délivrance du gène est un point clé de
l’efficacité de ce type d’approche thérapeutique.
■À l’avenir, la thérapie génique sera probablement asso-
ciée à d’autres traitements incluant techniques chirurgi-
cales et endovasculaires, radiothérapie et chimiothérapie,
dans le cadre d’une stratégie multidisciplinaire.
POINTS FORTS
POINTS FORTS
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duction de rétrovirus réplicatifs (3). De plus, l’injection intratu-
morale des cellules productrices in vivo permet une efficacité de
transduction largement supérieure à celle obtenue par l’injection
de virus seuls.
LES STRATÉGIES
L’immunothérapie
Les techniques de thérapie génique fondées sur l’immunothérapie
doivent tenir compte de certaines particularités liées aux
tumeurs cérébrales, en particulier : la diversité histologique des
gliomes qui s’accompagne d’une hétérogénéité antigénique ;
les signes d’immunosuppression des patients atteints de glio-
blastome qui pourraient être liés à la sécrétion par la tumeur de
facteurs solubles immunosuppresseurs ; les barrières cerveau-
sang et tumeur-sang qui contribuent à l’absence relative de
réponse immune.
Les agents actuellement les plus à même d’induire une réponse
antitumorale d’origine immune sont les cytokines. Elles partici-
pent à la stimulation des lymphocytes T, des macrophages, à la
présentation des antigènes d’histocompatibilité.
L’approche la plus couramment utilisée consiste à transduire
dans des cellules tumorales des gènes produisant des cytokines
(IL2, IL3, IL4, IL6, IL7, IFN-βet γ,TNF-α,GM-CSF). Ainsi,
ces cellules tumorales vont induire un effet antitumoral soit
directement, soit par l’intermédiaire d’une réponse immune.
Gènes intervenant sur la carcinogenèse
Cette stratégie implique que les événements intervenant au
niveau génétique dans la carcinogenèse des tumeurs soient bien
identifiés, ce qui est en partie le cas pour les glioblastomes
(figure 3).
Oncogènes
Il s’agit d’inhiber l’action d’un oncogène par l’introduction
d’un gène dit “antisens” qui va empêcher l’expression de cet
oncogène (exemple : TNF-β(4)).
Gènes suppresseurs de cancer
Le principe est d’apporter une copie du gène, dont l’absence
d’allèle fonctionnel peut entraîner la survenue de tumeurs, ces
gènes intervenant le plus souvent au niveau du cycle cellulaire.
Parmi eux, le gène le plus fréquemment muté dans les gliomes
est celui de la p53. L’utilisation d’un adénovirus associé à la p53
permet, par l’infection d’un petit nombre de cellules, d’infecter
un grand nombre de cellules p53 (-) par le virus muté et d’em-
pêcher les tumeurs de croître chez le rat (5).
D’autres gènes, comme la p16, PTEN ou Rb, absente dans 30 %
des cas de gliomes, sont également évalués in vitro.
Molécules intervenant dans l’angiogenèse
Les cibles choisies peuvent être les cellules de la néo-angioge-
nèse en division rapide. Diverses études, in vitro et in vivo,ont
montré l’efficacité de l’introduction de gènes suppresseurs de
cancer ou de gènes antisens de facteurs de croissance stimulant
l’angiogenèse (VEGF, VEGFR-1, TGF-α...) dans le contrôle
d’une prolifération tumorale (6). Les limites de cette approche
sont pour l’instant liées au problème de la délivrance de ces
gènes in vivo.
cellules d'encapsidation
ψ CRIP
env amphotrope
gag
env
TK
pol
cellules M11
TK
TK TK
env
pol
gag
Figure 1. Fonctionnement d’une cellule d’encapsidation.
gag, pol, env : séquences virales.
TK : gène de la thymidine kinase.
ψ HSV1-TK LTRLTR
Figure 2. Vecteur rétroviral.
HSV1-TK : gène de la thymidine kinase du virus Herpes-simplex de type 1.
LTR:séquences virales permettant l’intégration et l’expression de
HVS1-TK.
ψψ
:séquence permettant l’empaquetage et la production de pseudo-virions.
Figure 3. Étapes de la carcinogenèse du glioblastome.
Chaque étape faisant progresser la cellule astrocytaire vers une cellule
maligne s’accompagne d’événements moléculaires individualisés, qui peu-
vent tous constituer des cibles pour une thérapie génique.
astrocyte
grade II
grade III
grade IV
p53 altéré
perte (9p, 13q,19q)
perte 10, REGF,
mdm2
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Les gènes suicides
Le principe général du traitement consiste en l’introduction
dans les cellules tumorales d’un gène codant pour une toxine
conditionnelle capable de métaboliser un promédicament en un
métabolite hautement toxique pour la cellule. Lors du traitement
du patient par ce promédicament, seules les cellules exprimant
le transgène pourront le métaboliser et seront ainsi détruites.
La thymidine-kinase du virus Herpes simplex de type 1 (HSV1-
TK) est l’enzyme qui a fait l’objet du plus grand nombre d’in-
vestigations. Cette enzyme, atoxique pour les cellules euca-
ryotes, présente la caractéristique de pouvoir transformer cer-
tains analogues nucléosidiques (AN) tel le ganciclovir (GCV)
en molécules monophosphatées, ce dont les kinases cellulaires
sont normalement incapables. Ces nucléosides monophosphates
sont ensuite convertis par des enzymes cellulaires en nucléo-
tides triphosphates (GCVTP) qui peuvent être utilisés lors de la
synthèse de l’ADN. Le GCV (Cymévan®) est utilisé comme
médicament antiherpétique (figure 4a). Une fois incorporé dans
une chaîne d’ADN, les composés triphosphorylés bloquent la
poursuite de son élongation, tuant ainsi la cellule. Ce mécanis-
me d’action explique que seules les cellules en division sont
sensibles à leur toxicité.
En 1986, Moolten a montré que, lorsque des cellules tumorales
étaient transfectées in vitro de façon à toutes exprimer HSV1-
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Figure 4. Schéma thérapeutique du système HSV-TK/GCV.
A. Réaction enzymatique.
B. Schéma de l’essai clinique.
C. Effet bystander :les cellules tumorales transduites sont détruites, ainsi que les cellules TK- au voisinage des TK+.
GCV : ganciclovir (MP : monophosphaté ; MP : triphosphaté) – TK : gène de la thymidine kinase (+ : présent ; - : absent) – M11 : cellules d’encapsidation
contenant la construction TK.
GCV GCV-MP GCV-TP blocage de
l’élongation
apoptose
TK
HSV-TK
J0 J7 temps (jours)
fin du GCV
administration du GCV
résection tumorale
injection cellules M11
J21
A
B
TK- TK-
TK-
TK-
TK+
TK+ TK+
TK- TK-
TK-
TK-
TK-
TK+
TK+ TK+
TK-
TK+
M11
TK+
TK- TK-
TK-
TK-
TK+
TK+ TK+
TK- TK-
TK-
TK-
TK-
TK+
TK+ TK+
TK-
TK+
M11
TK+
C
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TK, puis greffées à des souris, le traitement par le GCV entraî-
nait une disparition totale de la tumeur. Short a, par la suite,
obtenu une transduction efficace des cellules tumorales par
injection directe intratumorale des cellules produisant les rétro-
virus recombinants et montré que l’infection de cellules de glio-
blastome par des rétrovirus recombinants exprimant HSV1-TK
rendent ces cellules sensibles au traitement par le GCV. Enfin,
Culver a montré la disparition complète de tumeurs cérébrales
gliales transduites in vivo par des rétrovirus recombinants expri-
mant HSV1-TK, puis administration de GCV (7). Des méta-
stases expérimentales macroscopiques ont pu être traitées chez
le rat avec une efficacité thérapeutique comparable (8).
D’autres systèmes “suicide” sont en cours d’évaluation. Citons
l’association cytochrome P450/cyclophosfamide ou ifosfamide,
cytosine déaminase/5-fluorocytosine.
Diverses études, in vitro et in vivo,ont montré la possibilité de
détruire une masse de cellules tumorales par l’administration de
GCV, alors qu’une fraction seulement des cellules était trans-
duite par le gène HSV-TK. C’est la “coopération métabolique”
ou “effet bystander”(9). La destruction cellulaire induite par
l’effet bystander peut être médiée par le transfert de métabolites
phosphorylés du GCV au niveau de contacts cellulaires étroits
de type “gap”, ou par le transfert d’un signal apoptotique par
incorporation de vésicules apoptotiques. On a montré plus
récemment que le contact entre cellules TK+ et TK- n’était pas
indispensable pour observer un effet tumoricide des cellules non
transduites.
ESSAIS CLINIQUES DE THÉRAPIE GÉNIQUE
DU GLIOBLASTOME
Plusieurs essais ont été initiés depuis 1995 sur le traitement par
thérapie génique du glioblastome. Certains essais, dont le pre-
mier initié par Oldfield et Ram, sont déjà publiés, d’autres sont
en cours (10). Ces derniers – une dizaine sur les tumeurs céré-
brales – portent quasi exclusivement sur le glioblastome de
l’adulte. Cette tumeur se prête particulièrement bien à ce type
d’approche, compte tenu de son cœfficient de prolifération élevé
qui permet une transduction et un effet bystander importants.
Les stratégies utilisées, ainsi que les phases d’avancement dans
l’investigation clinique, sont très variables. Trois d’entre elles
sont directement issues de l’étude de Oldfield et Ram, publiée
en 1997. Celle-ci, ainsi que l’étude française menée à l’hôpital
de la Salpêtrière (11) concluent à l’inocuité de ce type de traite-
ment. Les deux études diffèrent quant à la procédure, dans la
mesure où, dans l’essai américain, le traitement est administré
par injection stéréotaxique intra-tumorale, alors que, dans le
protocole français, les injections se pratiquent dans le lit tumo-
ral après résection chirurgicale la plus complète possible. Dans
les deux cas, l’administration de GCV s’effectue sept jours
après l’intervention, pendant quatorze jours (figure 4b).
Dans les deux protocoles, l’étude des IRM successives prati-
quées après traitement a montré des signes de réponse chez cer-
tains patients, objectivés par la disparition ou la stabilisation des
prises de contraste postopératoires immédiates. Dans notre essai
portant sur 16 patients souffrant de récidive de glioblastome,
3 sur les 4 ayant présenté des signes de réponse ont survécu plus
de quinze mois après traitement. Le plus souvent, la récidive
survenait à distance du foyer traité initialement, ou du moins en
un point précis des marges de la cavité de résection, suggérant
que le traitement avait peut-être contrôlé la maladie là où il avait
été effectivement administré. Par ailleurs, les deux études
concluent à une meilleure efficacité du traitement dans les
petites lésions, particulièrement lorsque le rapport nombre de
cellules d’encapsidation/nombre de cellules tumorales est élevé.
Enfin, les études par Polynucléase Chain Reaction (PCR), effec-
tuées sur un patient de la série de Oldfield, ayant dû être opéré
secondairement en raison de la survenue d’un hématome intra-
tumoral, ont montré une transduction très localisée autour du
site d’injection, objectivant une mauvaise diffusion du vecteur
dans le tissu tumoral. Les échecs du traitement pourraient dès
lors être – du moins en partie – imputés à une insuffisance dans
la répartition des cellules thérapeutiques au niveau du paren-
chyme à traiter.
D’autres stratégies sont actuellement utilisées dans des essais
thérapeutiques, sans qu’il existe à l’heure actuelle de données
sur les résultats de ces essais :
•utilisation d’adénovirus modifiés avec le système HSV-TK/GCV ;
•transduction intra-tumorale (ex vivo ou in situ) d’un gène
codant pour l’IL-2 ;
•transduction d’un antisens du TGF-βou de l’IGF-I dans les
cellules autologues tumorales.
L’une des principales difficultés rencontrées lors des essais cli-
niques est la corrélation entre l’efficacité antitumorale “appa-
rente”, objectivée par l’imagerie, et la réalité de la transduction
des cellules tumorales. Une étude de marquage récente, déve-
loppée dans un essai clinique finlandais, objective un taux de
transduction dans les GBM évalué au plus à 4 % avec le rétro-
virus et à 11 % avec l’adénovirus.
Tjudaev démontre, par ailleurs, la possibilité d’évaluer in vivo la
transduction du gène HSV-TK à l’aide d’un marqueur qui peut
être visualisé au PET-TDM. Cette technique devrait pouvoir un
jour s’appliquer en clinique.
LES NOUVELLES PISTES DANS LA STRATÉGIE
DU GÈNE SUICIDE
Outre les perspectives qu’offrent les nouvelles générations de
vecteurs – adénovirus de troisième génération, rétrovirus non
défectifs pour la réplication, vecteurs non viraux – en termes
d’efficacité de transduction, on peut raisonnablement espérer
une amélioration de l’efficacité antitumorale par différentes
stratégies :
•combinaison de plusieurs gènes suicides qui pourraient per-
mettre le recrutement de cellules hors cycle. Des essais précli-
niques utilisant les systèmes : TK/GCV et cytosine déamina-
se/5-fluorocytosine déaminase, ou TK/GCV, et P450/cyclofos-
famide ou ifosfamide ont montré une synergie d’action sur la
destruction de cellules tumorales in vitro ;
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•combinaison gène suicide/radiations ionisantes. L’action
radiosensibilisante de métabolites triphosphatés augmente l’ef-
ficacité tumoricide des radiations ionisantes. Les résultats pré-
cliniques obtenus dans ce domaine permettent d’espérer raison-
nablement une efficacité accrue de ce traitement par rapport au
traitement standard. Par ailleurs, l’utilisation de promoteurs
radio-inductibles (Egr-1) pourrait permettre l’utilisation de vec-
teurs normalement toxiques, tel l’adénovirus, en restreignant
étroitement leur expression au tissu irradié.
L’optimisation du mode de délivrance du gène thérapeutique est
un point crucial. Pour que le vecteur soit délivré à un titre suffi-
sant et permette un effet thérapeutique, il faut soit l’administrer
de facon à éviter la barrière, par instillation locale in situ (voie
d’abord directe, stéréotaxie, Ommaya), avec la difficulté d’ob-
tenir un volume de distribution satisfaisant du vecteur thérapeu-
tique, soit en rompant cette barrière, par ouverture osmotique
massive au mannitol ou par ouverture sélective en utilisant les
analogues de la bradykinine.
Enfin, bien que les perspectives de cette nouvelle approche théra-
peutique soient prometteuses, la thérapie génique reste, pour un cer-
tain temps encore, un traitement coûteux et complexe à mettre en
œuvre, tant pour des raisons psychologiques que réglementaires. ■
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