Le processus de_cancerisation_

Dr Jacqueline DUFFOUR ONCOGENETIQUE

LE PROCESSUS de CANCERISATION

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 Les diverses lésions génétiques

Les différents gènes impliqués dans l’oncogénèse (oncogènes, gènes suppresseurs de tumeur, de réparation de l’ADN..)

Epigénétiques Hyperméthylation des promoteurs de certains gènes

Modifications des histones

Anomalies extrinsèques

Facteurs de risque initiateurs Chimiques, physiques, biologiques

Facteurs de risque promoteurs Chimiques, hormones, parasites

Caractères multi-étapes des cancers

Étapes de la transduction du signal de prolifération

Exemples: cancer colorectal

Les prédispositions génétiques aux cancers


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 nécrose est une mort cellulaire dite « accidentelle » l'apoptose est considérée comme

une mort cellulaire « ordonnée »,

la cellule devient enflée la membrane cellulaire éclate

mitochondries et noyau intacts

Perte de contact avec autres cellules

condensation à la fois du noyau et du cytoplasme

Modifications

mitochondries

Condensation noyau

Corps apoptotiques

Mort des cellules

Apoptose

Arrêt du cycle cellulaire p53 - p21

fasR

bcl-2

Mitochondrie

caspases

cytochrome c

dégradation de l’ADN

bax bcl-x

Absence d’ancrage

1-2 La cellule cancéreuse

3/ Résistance à l’apoptose

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 Evénements mutationnels

aléatoires

Les télomères

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)

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 néo-vascularisation» Judah Folkman

Angiogénèse normale développement embryonnaire, croissance, cicatrisation,

menstruations Angiogénèse pathologique hémangiome polyarthrite rhumatoïde rétinopathies vaso-prolifératives développement tumoral

La cellule cancéreuse 5/ L’Angiogénèse

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 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


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

Silencieuses (codons codant pour le même AA ou de même famille)

Faux-sens (AA différent)

Non-sens (codon stop)

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

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, paludisme Lymphome de Burkitt)

HBV Hépatite V (hépatocarcinome)

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 Mutation Tumeur Oncoprotéine

H-ras vessie GTPase

K-ras pancreas, colon, poumon

GTPase

N-ras

domaine

d’activité ATPase - domaine de

liaison aux nucléotides LMC GTPase

ret domaine EC Men 2A récepteur tyrosine kinase

ret activité kinase Men 2B récepteur tyrosine kinase

met activité kinase cancer papillaire du rein

(héréditaire)

récepteur tyrosine kinase

kit activité kinase sarcome gastrique,

récepteur tyrosine kinase

cdk-4 interaction avec p16

mélanome contrôle du cycle cellulaire

MEN Multiple Endocrine Neoplasie + FMTC (cancer médullaire de la thyroide)

Oncogènes

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

AMPLIFICATION GENIQUE

Grand nombre de copies d ’un proto-oncogène normal

hyper-expression de la protéine

Oncogènes

Oncogènes

TRANSLOCATIONS

oncogène tumeur fonction

c-myc lymphome de

Burkitt

facteur de

transcription

bcr-abl LMC TK

trk cancer

papillaire

thyroïde

récepteur TK

ret ‘’ ‘’

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)


APC, CDH1, CDH13, CDKN2A, DAPK1,

ESR1, FHIT, GSTP1, HOXA1, IGF2, MGMT,

NEUROG1, PDLIM4, PTEN, RARB,

RASSF1, RB, RUNX3, SOCS1, TIMP3,

TP73, VHL, WIF1.


Vérrouillage du cycle cellulaire

Gène RB (13q) Prot RB (Nal= H°P liée à E2F)

_

Phase G1 Phase S

Protéine RB H°phosphorylée Facteur de transcription

E2F

Protéine RB phosphorylée 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/


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)

c-myc

Cycline D1

p21

Base moléculaire de la polypose adénomateuse familiale associée au gène APC

Activation constitutive de

La voie de signalisation

Wnt/-caténine/APC

Inactivation somatique de

l’allèle fonctionnel restant

Carcinogenèse colorectale

Perte de la fonction APC

Mutation germinale

délétère d’un allèle du gène APC

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) Amplification du gène de la cycline D1 ou A

Altération des gènes codant pour cdki (p16 ou 21) 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)

E6

immortalisation coopération

E7

Activation

télomérase

Activation

src kinases

proliferation

progression

coopération immortalisation

Stimulation

Phase S

Inactivation

p21 et p27

proliferation

progression

Inhibition

de p53

et d’apoptose

Induction

d’instabilité

chromosomique

Libération

E2F

Amplification

centrioles

Effet synergique sur

l’immortalisaton cellulaire

Inactivation

INK4A

INK4A bloque

Fonction de E6 E6 bloque l’apoptose

Induite par l’expression

de E7

E7 prévient l’inhibition

de E6 par INK4A ou CDKN2A Interaction virus gènes

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: Bcl2-

associated X protein) si altérations trop importantes pour être réparées


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
















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


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


Promoteur

Chromatine relâchée

Transcription

FT=F de transcription

HAT=Protéines acétylant

les Histones

HDAC= désacétylation Des histones

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


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 ?
















EPIDEMIOLOGIE CANCERS

CANCER

AGE

ENVIRONNEMENT

Professionnel (2%) M°Biologiques

(15%) Bactéries: Hélicobacter P,

Virus: HBV, HPV, EBV Parasites: Schistosomes

Comportement

Tabac (24%) Alcool (7%) Alimentation

(20%?) UV

Facteurs endogènes

*Génétiques (5-10%) *Hormonaux (12%)

Pollution Atmosph (0.5%)

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



Carcinogènes chimiques

Benzopyrène

N-Nitrosodiméthylamine

Sites primaires des lésions

sur l’ADN induites

Chimiquement

Mono-adduits

Ponts intra ou inter-brins


Produit Lésion génotoxique

Aflatoxines (B1)

(Aspergillus Flavus)

Amines aromatiques

(2-Acétylaminofluorène)

Chlorure de vinyle

Chimiothérapies

(mitomycine, Cisplatine,

Cyclophosphamide)

Nickel

Adduits de grande taille

Adduits de grande taille

Mono-adduits

Mono-adduits, pontages intra et inter-brins

Mono-adduits et cassures simple brin


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 co-activateurs

Parasites: paludisme + EBV Lymphome de

Burkitt?

Autres contaminants chimiques (dioxines?)

http://en.wikipedia.org/wiki/12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate









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 AhR interférences avec Protéines régulatrices: Src, NFkB, Rb

AhR ARNT (Ah Receptor Nuclear Translocator)

Dimérisation et Fixation sur XenobER transcription d

divers gènes

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














Exemples: cancer colorectal et cancer broncho-pulmonaire


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 K-RAS

•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


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


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


P 53 4

Altérations génétiques et épigénétiques des cancers

colorectaux MSI.

II-3-3 Cancérogénèse broncho-pulmonaire

β Caténine EGF

Rb

p14ARF

p53

Ras Myc

Prolifération

Différenciation Apoptose

Mutagénèse/lésions ADN

II-3-3 Cancérogénèse broncho-pulmonaire














Exemples: cancer colorectal et cancer broncho-pulmonaire


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)


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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11………14 15

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

Formes atténuées Formes

classiques

Exon 15 Formes profuses

1245 1250 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.



III/ Le PROCESSUS METASTATIQUE

Le Processus de Cancérisation La Transformation Cellulaire

Caractérisation d’une cellule cancéreuse Etapes de la cancérisation


Génétiques Les diverses lésions génétiques Les différents gènes impliqués dans l’oncogénèse (oncogènes, gènes suppresseurs de tumeur, de réparation de l’ADN..)

Epigénétiques Hyperméthylation des promoteurs de certains gènes Modifications des histones

Anomalies extrinsèques Facteurs de risque initiateurs

Chimiques, physiques, biologiques


Caractères multi-étapes des cancers Étapes de la transduction du signal de prolifération Exemples: cancer colorectal



L’angiogénèse Le processus de migration cellulaire

Les bases moléculaires des thérapies anticancéreuses Les molécules cytotoxiques


Les molécules cytostatiques: thérapies ciblées

Perspectives thérapeutiques La thérapie génique et l’immunothérapie

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 néo-vascularisation» Judah Folkman

Switch angiogénique:

passage de la phase latente à la phase agressive

III-1/ L’Angiogénèse

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

Péricyte

Cellule

endothéliale

angiopoiétine-1 Tie-2

Cellule

mésenchymateuse

matrice

extracellulaire thymidine

phosphorylase

Cellule musculaire lisse

Néovaisseau La cellule cancéreuse

L’Angiogénèse

L'angiopoïétine-1 assure ainsi la perméabilité et la maturité des vaisseaux sanguins (angiogénèse)

L'angiopoïétine-2 peut • induire la perte de contact entre les cellules endothéliales et les cellules voisines • déstabiliser ainsi le vaisseau sanguin • dégrader la membrane basale des vx ainsi

que la matrice extracellulaire environnante.

FGF+++

Tumor angiogenesis

F a c t e u r s e t r é c e p t e u r s d e c r o i s s a n c e e n d o t h é l i a l e

F a c t e u r R é c e p t e u r D i s t r i b u t i o n t i s s u l a i r e

F G F - 1 ( a c i d e ) F G F R - 1 , 2 , 3 , 4 c e r v e a u , r e i n , o s , r é t i n e , c o e u r , a u t r e s

F G F - 2 ( b a s i q u e , ) F G F R - 1 , 2 c e r v e a u , r e i n , r é t i n e , c o e u r , t e s t i c u l e s , m o n o c y t e s , a u t r e s

V E G F - A V E G F R - 1 , V E G F R - 2 ( f l t ) h y p o p h y s e , m u s c l e , p o u m o n , p r o s t a t e , c o e u r , m o n o c y t e s , a u t r e s

V E G F - B i n c o n n u m u s c l e , p o u m o n , p r o s t a t e , p a n c r é a s , a u t r e s

V E G F - C V E G F R - 2 / V E G F R - 3 c o e u r , p l a c e n t a , o v a i r e , i n t e s t i n , a u t r e s

H G F ( s c a t t e r f a c t o r ) c - m e t p o u m o n , f o i e , p e a u , a u t r e s E G F E G F R ( c - e r b B ) e c t o d e r m e , r e i n , e s t o m a c T G F - E G F R ( c - e r b B ) m o n o c y t e s , k é r a t i n o c y t e s , a u t r e s A n g i o p o i é t i n e ( a n g - 1 e t a n g - 2 )

T i e 2 e m b r y o g e n è s e

La cellule cancéreuse L’Angiogénèse

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)


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;56:69-73

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-2-2 Rôle +++ du stroma

Action sur l’angiogénèse et sur l’invasion tumorale Sécrétion de tous les facteurs ci-dessus

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

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

nombre limité

de divisions

cellule tumorale

sans potentiel de division

nombre limité

de divisions

nombre illimité

de divisions

nombre illimité

de divisions

Cellules cancéreuses

cellule souche normale cellule souche cancéreuse

Cellules normales

Mq (CD133, CD44) permettant

de sélectionner les cellules souches


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


Balance Mitose/Apoptose

Balance Mitose/destruction

par système immunitaire

Micrométastases

Switch angiogénique

Evasion immunitaire

Macrométastase

Le Processus de Cancérisation La Transformation Cellulaire

Caractérisation d’une cellule cancéreuse Etapes de la cancérisation


Génétiques Les diverses lésions génétiques Les différents gènes impliqués dans l’oncogénèse (oncogènes, gènes suppresseurs de tumeur, de réparation de l’ADN..)

Epigénétiques Hyperméthylation des promoteurs de certains gènes Modifications des histones

Anomalies extrinsèques Facteurs de risque initiateurs

Chimiques, physiques, biologiques


Caractères multi-étapes des cancers Étapes de la transduction du signal de prolifération Exemples: cancer colorectal



L’angiogénèse Le processus de migration cellulaire

Les bases moléculaires des thérapies anticancéreuses Les molécules cytotoxiques


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 5-FU se lie aux sucres ribose ou déoxyribose pour former un pseudo nucléotide, phosphorylé sous forme de 5-FUTP ou 5-FdUMP.

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

Agents ALKYLANTS (électrophiles) et apparentés

Modifications structurales de l’ADN

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 Oestrogènes

Progestérone Androstène dione

Testostérone Testostérone

SEIN

PROSTATE

HORMONOTHERAPIE SEIN:

SUPPRIMER Sécrétion d’oestrogènes

Castration chirurgicale: ovariectomie (plus pratiquée)

Administration de progestatifs Acétate de médroxyprogestérone : rétro-contrôle - 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

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)

Inhibiteurs compétitifs: Tamoxifène (Sein)

MDV3100 (Prostate)

En phase pré-ménopausique: 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 action irréversible sur l’aromatase et insuffisance surrénalienne

Aminoglutéthimide: Orimétène (non stéroïdienne)

Antiaromatases 2ème génération 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

Cetuximab Erbitux

Trastuzumab Herceptin Rituximab Mabthera

Inhibiteur sélectif

de EGF-R (Erlotinib) Tarceva

Imatinib Glivec

Lapatinib

Tyverb (Anti Her1 et Her2)

Bevacizumab

Avastin

Inhibiteurs multikinases Petites molécules inhibant VEGF-R et

d’autres kinases (ITKs) (Sorafenib Nexavar Sunitinib Sutent)

Rituximab Mabthera Ac anti CD20

des L°cytes B (LNH)

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 facteur de croissance des fibroblastes-2 (FGF-2)

Le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (vascular endothelial growth factor, VEGF)

Le PDGF

Le VEGF a se lie à 2 types de récepteurs: 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

MEK

ERK

Mb cellulaire

Récepteur EGF

P Ras GDP

inactif

Complexe adaptateur

Grb2-SOS

raf

Facteurs de transcription

P

Ras GTP

actif

activation

Inactivation par

hydrolyse de GTP

P

Bloqué dans Ras muté

GAP

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


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


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.


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. Adenovirus-mediated 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. •Transfection de l’endostatine (agent anti-angiogénique)


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


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


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)


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.


Thérapie Génique


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.

http://www.arc-cancer.net/Glossaire/Glossaire/Afficher/Chercher-cellule/critere-est-excactement/

http://www.arc-cancer.net/Glossaire/Glossaire/Afficher/Chercher-Tumeur/critere-est-excactement/


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)




http://www.arc-cancer.net/Glossaire/Glossaire/Afficher/Chercher-GE8ne/critere-est-excactement/


http://www.arc-cancer.net/Glossaire/Glossaire/Afficher/Chercher-Tumeur/critere-est-excactement/

http://www.arc-cancer.net/Glossaire/Glossaire/Afficher/Chercher-GE8ne/critere-est-excactement/


Immunothérapie

Exemples récents

1/Ex vaccination anti-tumoral MUC-1 dans le cancer bronchique 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

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. 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”.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Quoix%20E%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Ramlau%20R%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Westeel%20V%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Papai%20Z%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=nsclc%20AND%20quoix%20AND%20vaccination

http://www.nature.com/nm/journal/vaop/ncurrent/full/nm.2390.html




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

http://lara.inist.fr/bitstream/handle/2332/1427/INSERM_cancerenvir2008_chap1-3.pdf?sequence=2





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.

Health & Medicine

Le processus de_cancerisation_