Utilisation des cytokines et antagonistes en thérapeutique

UE Bio, avril 2009

Les cytokines en thérapeutique

IL-2, la première cytokine utilisée en thérapeutique

IL-2 = facteur de croissance pour cellules T et cellules NK, induit la production de cytokines (IL-2, GM CSF, IFN, TNF…)

Découverte de l’effet thérapeutique de l’IL-2 par Rosenberg (année 1980)

IL-2 (IL-2 recombinante (r-IL2) = Aldesleukine)PROLEUKINvoie iv (ex carcinome rénal 150 M d ’unité (10mg d ’IL-2) / jour en 3x, 3-5j. Nouveau traitement dans les 6/8 semaines si nécessaire)Réservé à usage hospitalier (unité de soin intensif)

Effets secondaires importants (troubles cardiaques, syndrome de fuite capillaire avec hypotension, syndrome pseudogrippal…...) « Les sévères effets secondaires sont nécessaires pour une réponse anti-tumorale » (Rosenberg)

Cible: adéno-carcinome rénal, mélanome

Mécanisme d’action de l’IL-2: activation des cellules T et des cellules NK (LAK)

15 ans de thérapie IL-2 (1985-2000) :

rémission au long terme (> 5ans) 9% des patients

rémission partielle (avec diminution de 50% de la masse tumorale) 10%

des patients

=> Même si résultats limités, démonstration qu’une

immunothérapie peut avoir un effet

- adenovirus-IL2 (TG1024), injection directe dans les tumeurs solides (mélanomes…)

- 2 programmes d’immunothérapie vaccinale du cancer:

human papilloma virus E6 and E7 proteins

epithelial cancer-associated antigen MUC1.

Dans un vecteur de type vaccine atténué + co expression de IL2

Utilisation de l’IL2 comme adjuvant

- Utilisation de l ’IL 2 dans les immunotoxines (ONTAK)

- PBMC + IL2 => LAK (lymphokine activated killer) 90% de cellules NK

- Cellules tumorales (biopsie) + IL2 => TIL (tumor infiltrating lymphocytes)

proche des LAK mais avec plus de cellules cytotoxiquestx d ’IL2 100x plus faiblerégression partielles (23-30%)

Injection aux patients

Les interférons et leur mode d’action

Interféron de type I Interféron de type II

Cytokine

Source

IFN IFN

leucocytes

IFN

nombreuses cellules(fibroblastes)

Nombres 20 1 1

LT CD4+ Th1LT CD8+

NK

Induction état anti-viral sur toutes les cellules macrophageCellules cibles

Les interférons de type I et leur mode d’action

2 types d’interféronstype I: IFN~20 isotypes), IFN(1 isotype, IFNinterféron trophoblastiquetype II: IFN

IFN, IFNproduits par un grand nombre de cellulesgène sous le contrôle d’un promoteur inductible.

Les inducteurs: virus ARN > virus ADNARN double brinautres inducteurs: organismes intracellulaires (rickettsie, mycoplasmes), cytokines (IL-2, CSF-1)

Mécanisme: phosphorylation de facteurs IRFs (Interferon regulatory factor) et fixation sur des sites au niveau des promoteurs. NFB intervient aussi dans la régulation de IFN

IFN, IFNont le même récepteur

Activité biologique: Modulation expression CMH I (pour le CMH II c’est surtout IFN)Inhibition synthèse protéiqueStimulation des cellules NKEffet sur l’hypersensibilité retardéeActivité antitumorale (inhibition de la réplication de certaines cellules)

IFNINTRONA (IFN-2b) ROFERON-A (IFN-2a)(voie SC, 3 millions d’unités, 3x /semaine)

IFN pégylé PEGASYS VIRAFERON-PEG(voie SC)

IFN alfacon ( consensus) INFERGEN (retiré en mai 2006)(voie SC)

triple action : action anti-virale (inhibition de la réplication virale)action immuno-régulatrice (augmentation activité des cellules NK et macrophages)action anti-proliférative (allongement de toutes les phases du cycle cellulaire)

Thérapie anti-virale

Indication cancéreuses : leucémies, lymphomes, myélomes, mélanomes, cancer du rein (stade avancé) ...

Indication infectieuses: Hep B (malades chroniques), HepC,

Depuis début 2001 utilisation de l’IFN pégylé:IFN-PEG 2b (VIRAFERON-PEG, Schering-Plough, AMM limitée)1,5 g/kg/semIFN-PEG 2a (PEGASYS, Roche,)

IFN LAROFERON (IFN -2a), VIRAFERON (IFN -2b) (prescription hospitalière initiale)INTRONA (IFN -2b), ROFERON-A (IFN -2a) (réservé aux hôpitaux)(3 millions d’unités, 3x /semaine)

Le traitement de référence d’une hépatite C chronique: la bi-thérapie IFN + ribavirine

Ribavirine est tératogène -> éviter toute grossesse.

rémission complète prolongée chez 40% des patients après bi-thérapie(15% en monothérapie IFN seul)

ribavirine (REBETOL, Schering-Plough); COPEGUS (Roche), voie orale poids < 75 kg -> 1g/jour en 2 prises pendant les repaspoids > 75 kg -> 1,2g/jour en 2 prises pendant les repas

+

La durée du traitement le l’hépatite C dépend du génotype viral et de la virémie

génotype 2 et 3 -> 6 mois (quel que soit la virémie)

toujours poursuivre le traitement même si la virémie est positive à 3 mois

génotype 1 et 4 : Si virémie < 1,2 millions IU /ml -> 9 mois

Si virémie > 1,2 millions IU /ml -> 12 mois

Détection de l’ARN viral après 2 moissi négatif (sujet répondeur) traitement poursuivis encore 6 moissi positif (patient non répondeur) traitement poursuivi pendant 12 mois

évaluation du traitement: ARN viral / PCR + dosage des transaminases à 6 mois

(600 UI / ml = 1000 copies / ml)

IFNBETAFERON (IFN-1b)AVONEX (IFN-1a)REBIF (IFN-1a)I.M.traitement des crises de sclérose en plaqueIFN réduit la fréquence des crises de sclérose en plaque mais sans modifier l’évolution à long terme -> blocage de la production de l ’IFN qui intervient dans le déclenchement des poussées de scléroses

Traitement de la sclérose en plaque

IFN IMUKINinterféron de type II- prescrit pour réduire la fréquence des infections chez les patients ayant une granulomatose septique chronique ou atteints d'ostéopétrose maligne sévère- améliore état des patients atteints de fibrose pulmonaire idiopathique

Traitement anti-infectieux

Cytokines agissant sur l’hématopoièse

G-CSFFilgrastim G-CSF (NEUPOGEN inj); pegfilgrastim (NEULASTA)Lenograstim G-CSF (GRANOCYTE 13-34 inj)

(GM-CSF, Molgramostim GM-CSF (LEUCOMAX inj) (pas dispo en France))

indications : - récupération du système myéloïde après transplantation de moelle osseuse- donneurs sains d’allogreffe- leucopénie (neutropénie) après chimiothérapie anti-cancéreuse

Cellule souche myéloide

Prog.-Baso

Prog.-Eo

Prog.-GEMMProg.-G

Prog.- MEG

Prog.- E Erythrocytes

Plaquettes

Prog.- GM Prog.-M

Basophile, mastocyte

EosinophilePMNmonocyte

GG

GM

GM GM

GMGM

GMGM

GM

Les antagonistes de cytokines en thérapeutique

Etanercept (ENBREL) scprotéine de fusion TNFR (p75):Fcmolécule recombinante

Indication: l’arthrite rhumatoïde, psoriasis

Les chimères récepteur / Fc

CH2

CH3CH3

CH2Fc fragment

d’IgG1

Domaine extracellulaire du récepteur au

TNF p75

TNF

Les anticorps monoclonaux

Anti-TNF (REMICADE, HUMIRA), anti-integrin, anti-IL-12…..

Indication: MICI, PAR, SEP…. (voir cours Ac en thérapeutique)

Les chimiokines et leurs récepteurs, nouvelles cibles thérapeutiques ?

cellule émettrice de chimiokine

gradient de chimiokines

cellule réceptrice

impliquées dans l’inflammation et la lymphopoïèse

Les chimiokines : principaux régulateurs du trafic des leucocytes

√ 4 familles distinctes de chimiokines

(20 à 45% d ’homologie)

CCRCC chimiokines (CCL) (chimiokines ) (MIP, RANTES..)

Récepteur

CXC chimiokines (CXCL) (chimiokines ) (SDF-1, IL-8) CXCR

CX3C chimiokines (CX3CL) (chimiokines ) (fractalkine) CX3CR

C chimiokines (CL) (chimiokines ) (lymphotactine) XCR

√ ~ 50 chimiokines différentes , ~ 20 récepteurs différents

√ Source variée, pas uniquement les cellules du SI

√ petite taille (90 à 130 aa)

√ 4 résidus cystéines conservés

-> classification en fonction des résidus en région N-terminale

Les chimiokines

Implications pathologiques des chimiokines

Auto-immunité

CCL2 -/- ou CCR2 -/- -> amélioration de EAE

modèle animaux de sclérose en plaque (encéphalopathie allergique expérimentale (EAE))

absence de recrutement de macrophage CCR2+

augmentation de CXCL9, 10 et CCL5 dans LCR de patients

Sclérose en plaque

Arthrite rhumatoïde

CCL2 -/- ou CCR2 -/- -> réduction de la formation de plaques lipidiques réduction du nombre de macrophage

dans la paroi artérielle

modèle murin d’hypercholestérolémie

Auto-immunité / pathologie vasculaires

concentration élevée de CCL2, 3, 5 et CXCL8, 10 dans le tissu synovial

patients 32CCR5 présentent une évolution plus lente de la maladie

Allergie / Asthme

recrutement par les chimiokines CCL2, 7, 8, 13, et 5 des macrophages,

basophiles, éosinophiles

vCCI = Inhibiteur d’origine viral (poxvirus) des chimiokines CC

par voie i.n. -> diminution inflammation et amélioration des fonctions respiratoires

-> Thérapie anti-asthme?

Réaction d’allogreffe

souris CCR1 -/- , CCR2 -/- ou CCR5 -/- -> prolongation d’allogreffes chez la souris

rejet de greffe de peau et de coeur se caractérise par une production précoce de CCL2, CCL3 et CXCL1-3 puis des ligands de CXCR3 et CCR5

-> Thérapie anti-rejet?

Ac anti-CCR5 ou CXCL9 (ligand de CXCR3) -> atténuation du rejet

Cancer

implication de CXCR4 (sur-exprimé à la surface des cellules du cancer du sein) dans l’apparition de métastasesur-expression aussi de CCR7 dont le ligand CCL21 est exprimé dans les ganglions

Les récepteurs aux chimiokines = porte d’entrée du VIH

GP 120

récepteur

CCR5

CXCR4co-récepteurs

CD4

VIH R5 -> CCR5 : tropisme pour les macrophages

VIH X4 -> CXCR4 : tropisme pour les lymphocytes

VIH R5X4 -> CCR5 + CXCR4 : double tropisme

cellules transfectées avec VIH pas suffisant pour infection

mutation 32CCR5 -> résistance à l ’infection

précoce

tardif

Mimétisme moléculaire des virus

> 30 équivalents de chimiokine ou de récepteurs de chimiokines

analogues viraux de chimiokine

analogues viraux de récepteurs aux chimiokine

absence d’homologie mais activité biologique de chimiokine ou de récepteur

HHV8 (KSHV) vMIP-I, -II, -III chimiokines CC agoniste/ antagoniste

CMV humain US28 CCR3, CX3CR3 séquestration

HIV Tat CC et CXC agoniste

HIV Gp120 CC et CXC porte d ’entrée

CMV humain vCXC-1, 2 chimiokines CXC agoniste

VRS G-glycoprotein CX3C (fractalkine) porte entrée

HHV6 U12, U51 CCR agoniste

virus protéine virale homologue fonction

Les antagonistes de CCR5

Les dérivés de CCL5

Dérivés N-terminaux de RANTES

nonakine

AC monoclonal humanisé anti CCR5 (PRO 140)

petite molécules synthétiques (TAK-779, TAK-220, SCH-D, UK-427,857….)

Des antagonistes de chimiokines

Les antagonistes de chemokines, une nouvelle classe de molécules anti-inflammatoires?

TAK-779 (composé non peptidique) antagoniste de la fixation de RANTES sur CCR5

-> Thérapie anti-VIH?

Baba et al. PNAS, 1999, 96, 5698

CCR5

CCR1

Aplaviroc (cible CCR5) (GlaxoSmithKline)

arrêt phase III en Oct 2005 pour hépatotoxicité

Maraviroc (cible CCR5) (Pfizer)

autorisation européenne

Vicriviroc (cible CCR5) (Schering-Plough)

en essai clinique phase III

Les molécules les plus avancées

Les antagonistes de CXCR4

Antagonistes peptidiques et protéiques (T22, 18-mer; T140 14-mer; ALX40-4C…)

petite molécules synthétiques (AMD3100, KRH-1636….)

Emergence de mutants utilisant d’autres co-récepteurs?

Les antagonistes de CCR5

Les dérivés de CCL5

Dérivés N-terminaux de RANTES

nonakine

AC monoclonal humanisé anti CCR5 (PRO 140)

petite molécules synthétiques (TAK-779, TAK-220, SCH-D, UK-427,857….)