LA RÉPONSE AUX DOMMAGES DE L’ADN (DNA DAMAGE RESPONSE)

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Les succès thérapeutiques

Les TC répondent initialement à un besoin que la chimiothérapie conventionnelle a du mal à satisfaire. Celle de traitement d’une meilleure efficacité, d’une plus grande sélectivité vis-à-vis de la cible tumorale et d’une meilleure tolérance dans le but d’améliorer et d’accroitre la survie du patient. Dans le cadre de cette demande, l’émergence des TC a conduit à de véritables prouesses dans la prise en charge du cancer permettant une régression significative de la tumeur, un allongement du taux de survie considérable et dans certains cas une rémission globale, dans des situations autrefois considérées comme des impasses thérapeutiques. De nombreux ouvrages et publications font états de 5 révolutions thérapeutiques majeures depuis l’avènement des TC en oncologie [21-25] :
• Le trastuzumab dans le cancer du sein HER2+.
• L’imatinib dans la leucémie myéloïde chronique.
• Les anti-angiogéniques dans le cancer du rein métastatique.
• Les anti-EGFR et ALK dans le cancer bronchique non à petites cellules.
• Les anti-BRAF et l’immunothérapie spécifique dans le traitement du mélanome métastatique.

Le trastuzumab dans le traitement du cancer du sein HER2+

Le trastuzumab constitue le premier traitement par anticorps monoclonal humanisé ciblant une oncoprotéine. Il agit à la fois en inhibant la transduction du signal dépendante du récepteur en favorisant l’internalisation et la dégradation d’HER2 mais probablement aussi par le biais d’une réponse immune de type ADCC [26]. La pharmacologie du trastuzumab repose sur un blocage en aval des voies de signalisation PI3K/AKT et ERK/MERK.
Il représente une révolution dans la prise en charge du cancer du sein surexprimant le récepteur HER2 [23] détecté dans 15 à 25% des cancers du sein invasif et 40% des cancers du sein inflammatoire. L’effet est notamment spectaculaire en situation adjuvante [28] où il permet dans cinq essais randomisés avec un recul médian de 3 à 4 ans d’éviter 1 rechute métastatique sur 2 et 1 décès sur 3. Son indication est strictement réservée aux cancers du sein présentant une amplification du récepteur HER2 démontrée par la méthode FISH ou par immunohistochimie. [23] Initialement la surexpression du récepteur HER2 dans le cancer du sein était associé à un pronostic péjoratif. [26] Le statut HER2+ dans la classification moléculaire des cancers est caractérisé par un grade élevé, un profil évolutif métastatique plus important particulièrement au niveau cérébral et viscéral, une infiltration ganglionnaire et un index mitotique élevé [29]. La valeur du pronostique associé à la surexpression d’HER2 a fait l’objet de nombreux travaux [29-31], étant notamment prédictif d’une résistance au tamoxifène et de façon générale aux hormonothérapies pour la moitié des tumeurs qui expriment des récepteurs hormonaux (ER+, PR+) [32-34]. De nombreuses données expérimentales ont confirmé l’existence de cross-talks (ou dialogue croisé) entre les voies de transductions du signal de prolifération dépendantes des récepteurs d’oestrogène et d’HER2 pouvant expliquer cette résistance au Tamoxifène. [35].
Le développement du trastuzumab dans les années 1995, en monothérapie, a démontré une activité très modeste mais c’est en association avec la chimiothérapie en 1ère ligne qui a établi son importance. [26]
À la suite de plusieurs essais cliniques, l’agent est devenu définitivement la colonne vertébrale du traitement de première ligne en association avec un taxane (docétaxel et paclitaxel suivant un régime posologique différent), en phase métastatique de toutes les patientes qui présentent une tumeur surexprimant HER2. [36].
La deuxième problématique, a été de confirmer si son administration était légitime au-delà de la première ligne. La capécitabine était le traitement de référence après l’utilisation des taxanes et des antracyclines (ici contre-indiqué en raison de la potentialisation de l’effet cardio-toxique). En 2009, l’étude de Von Minckwitz [37] a permis de confirmer que l’association capécitabine-trastuzumab a montré un bénéfice en termes de taux de réponse et de survie sans progression (8,2 vs. 5,6 mois) en comparaison à la capécitabine seule, établissant, dans tous les référentiels de bon usage, qu’en deuxième ligne la poursuite du trastuzumab avec la chimiothérapie était légitime.
Depuis, le cancer du sein HER2+ a fait l’objet de nombreux progrès thérapeutiques, parmi lesquels nous pouvons citer [38] :
• Le lapatinib, de la classe des inhibiteurs des récepteurs à activité tyrosine-kinase, a permis d’améliorer les taux de réponses et les survies sans progressions en deuxième ligne métastatique et constitue une excellente alternative au Trastuzumab, permettant de contourner les mécanismes de résistances à l’anticorps anti-HER2. Il est également très utile en cas de métastases cérébrales du fait de sa grande biodisponibilité.
• Le pertuzumab, un autre anticorps monoclonal du récepteurs HER2 dont le site de fixation diffère de celui du Trastuzumab et permet également de contourner une résistance au Trastuzumab.
• Le T-DM1, développe une stratégie originale, consistant au bioguidage de l’emtansine, une molécule cytotoxique, par le trastuzumab, permettant de l’amener directement dans la cellule tumorale et réduisant ainsi de manière significative les effets indésirables.
La détermination du statut tumorale HER2 est un élément incontournable dans la prise en charge des cancers du sein. L’efficacité du trastuzumab et du lapatinib est clairement corrélée au facteur prédictif de réponse que constitue la présence d’une amplification du gène HER2 que l’on détermine soit par immunohistochimie (détection de la surexpression de la protéine HER2), soit par amplification du gène codant (technique FISH ou CISH). [23]

L’imatinib dans le traitement de la leucémie myéloïde chronique

La LMC est un syndrome myéloprolifératif dont l’histoire naturelle a été révolutionnée par l’Imatinib de sorte qu’elle est considérée aujourd’hui comme une maladie « modèle » qui pourrait aider au développement de molécules spécifiques dans d’autres tumeurs [26].
Avant les années 2000, la LMC évoluait classiquement en 3 phases :
• Une phase chronique ou stable de 3 à 5 ans
• Une phase accélérée de 1 à 2 ans
• Une phase de crise blastique à partie de laquelle la médiane de survie n’est que de 3 mois
Depuis l’apparition de l’imatinib, la LMC est une maladie chronique avec peu d’évènements de progressions vers la phase blastique et des patients qui ont des survies très prolongées [40]. Cette spécialité s’intègre dans une stratégie de ciblage des anomalies moléculaire causales dite « drivers » jouant le rôle d’addiction oncogénique. Il s’agit de la protéine tronqué BCR-ABL, acteur central de la transformation maligne, issue de la fusion chimérique au niveau de la partie terminale du gène abl (chromosome 9) et le début du gène bcr (chromosome 22) donnant naissance au chromosome de Philadelphie (Ph). On parle de LMC-Ph+ (95% des LMC). Ce dernier constitue le biomarqueur de diagnostic de la LMC que l’on peut identifier grâce à 3 méthodes [23] :
• Le caryotype.
• L’hybridation par sonde fluorescence.
• La réaction en chaines par polymérase (PCR).
L’imatinib a été conçu pour inhiber spécifiquement l’activité kinase de BCR-ABL au niveau du site de fixation de l’ATP riche en glycine appelé P-loop. Il s’est révélé plus tard être inhibiteur d’autres kinases telle que c-Kit, le récepteur au PDGF, ou le récepteur au M-CSF [41]. Dans le cadre de la prise ne charge de la LMC, l’Imatinib s’avére être très supérieur à l’association interféron α + cytarabine selon l’étude de phase III IRIS (International randomized study of interferon and STI571) [3]. Cette supériorité s’articule autour de 3 critères :
• La réponse complète hématologique (RCH) se définit par la disparition des signes cliniques et la normalisation de l’hémogramme. Elle atteint 97% en quelques semaines pour les bras imatinib.
• La réponse cytogénétique qui est complète lorsque l’on ne détecte plus aucunes métaphases portant la translocation Ph+. Elle atteint 83% pour les patients des bras imatinib vs. 34,7% pour les bras IFNα. Ce critère est le « gold standard » traditionnel pour prédire la survie sans progression et la survie global chez le patient traité par imatinib
• La réponse moléculaire est déterminée par l’amplitude de diminution du ratio des transcrits « BCR-ABL/ABL » exprimé en pourcentage et déterminé grâce aux techniques standardisées FISH et PCR. La majorité des patients répondant à l’imatinib dans l’essai IRIS ont obtenu une réponse moléculaire majeure, une diminution de 3 log par rapport à la ligne de base, définie par convention comme valeur de référence dans l’étude l’IRIS. Il a été montré que la réponse moléculaire est un facteur pronostique plus puissant que la réponse cytogénétique.
Un suivi rigoureux est essentiel afin d’identifier précocement les malades qui ont une tolérance insuffisante, une réponse nulle [22] ou sous-optimale, en particulier si celui-ci est candidat à une allogreffe médullaire. Chez ce type de malade, on peut soit majorer la dose d’imatinib, soit opter pour une molécule de deuxième génération parmi lesquelles, on compte :
• Le nilotinib, indiqué en phase chronique chez le patient naïf et en deuxième ligne en phase chronique et accélérée, chez le patient résistant ou intolérant à l’imatinib. À noter que le nilotinib est efficace contre 32 des 33 formes mutantes de la kinase BCR-ABL induisant une résistance à l’imatinib. Cependant la mutation T315I confère une résistance au nilotinib. [23]
• Le dasatinib indiqué en deuxième ligne en phase chronique et accélérée résistant ou intolérant à l’imatinib. Il permet notamment de contourner le mécanisme de résistance induit par la famille des kinases SRC. La mutation T315I confère également une résistance au dasatinib. [23]
• Le bosutinib indiqué en deuxième ligne en phase chronique et accéléré, lorsque l’utilisation des ITK tels que l’imatinib, le nilotinib et le dasatinib ne sont pas des traitements appropriés. Selon le rapport d’étude de l’ANSM, le bosutinib ne montre pas d’avantage clinique démontré dans la prise en charge de la LMC, (ASMR = V). La mutation T315I confère une résistance au bosutinib
• Le ponatinib indiqué en phase chronique et accéléré, chez les patients présentant une résistance ou une intolérance au nilotinib et au dasatinib et pour qui un traitement à l’imatinib n’est pas cliniquement approprié ou présentant la mutation T315I. Le ponatinib est le seul ITK efficace contre la mutation T315I de la kinase BCR-ABL.
L’étude STIM, en 2010 a démontré que 40% des patients qui présentent une réponse moléculaire complète pendant une période minimale de 2 ans peuvent arrêter tout traitement sans récidive. [41]

Les anti-angiogéniques dans le cancer du rein métastatique

L’avènement des TC a profondément bouleversé la prise en charge du cancer du rein au stade métastatique (mRCC) [22]. Elle constitue une révolution thérapeutique moins notable que les deux précédentes, du fait de l’amélioration simultanée des techniques chirurgicales (laparoscopie, robotique), des thérapies ablatives (radiofréquence et cryothérapie) et du fait des résultats cliniques plus nuancés, mais qui a permis d’atteindre des situations de rémission complète dans un modèle complexe du stade métastatique [42]. Cela a remis en question la place de la prise en charge chirurgicale globale du cancer.
Jusqu’en 2006, les armes thérapeutiques disponibles étaient très limitées du fait du statut hormono- et chimio-résistant du mRCC. Le traitement de référence en première ligne reposait sur l’immunothérapie, basée sur l’utilisation de deux cytokines [43] :
• L’IFNα, conduisant à des taux de réponse globale de 10 à 15% dont 2 à 5 % de réponses complètes. La survie globale a été prolongé de 3 à 7 mois dans des essais de phase III randomisés contre placebo. [44,45]
• L’IL-2 en association avec l’IFNα a permis d’obtenir des résultats proches en dehors des taux de RC légèrement supérieur de 3 à 8% [46,47]
Il faut noter que l’utilisation de l’immunothérapie a prouvé son bénéfice en termes de survie lorsqu’elle était administrée après une intervention chirurgicale dite de néphrectomie cyto- réductive première [48,49]. De multiples régressions de lésions métastatiques, notamment pulmonaires, ont été constatées après l’intervention. Certaines théories évoquent que la tumeur se comporterait comme un « piège immunologique », séquestrant anticorps et lymphocytes et la rendant ainsi responsable d’une diminution de l’immunité, défendant l’hypothèse d’un effet immuno- régulateur [50], voire un effet anti-angiogénique propre [51] de la néphrectomie cytoréductrice.
La découverte de l’altération du gène suppresseur de tumeur VHL (en référence à la maladie héréditaire Von Hippel Lindau) et son rôle dans l’initiation de l’angiogenèse a permis de comprendre une donnée fondamentale de la biologie tumorale rénale. La mutation de ce gène, semble être l’évènement précoce de la transformation tumorale retrouvée dans 60 à 80% des formes sporadiques [52]. Elle entraine la production d’une protéine pVHL inactive, induisant une levée de la répression de la voie de la signalisation du VEGF, mimant une situation d’hypoxie tissulaire. (Figure 6)

Les TC anti-EGFR et ALK dans le cancer bronchique non à petites cellules (CBPNC)

À l’instar du mRCC, le CBNPC a largement bénéficié des découvertes fondamentales sur la biologie tumorale et sur l’identification des mutations précoces, « drivers » impliquées dans l’oncogenèse, jouant le rôle d’addiction oncogénique pour la tumeur. Elles ont conduit à une lecture moléculaire incontournable de la maladie tumorale, venant s’ajouter aux critères anatomiques et histologiques et permettant un traitement « à la carte » à un maximum de patients.
En 2006, l’Institut National du Cancer a lancé le projet de grande envergure BIOMARQUEURS dont l’objectif est de décrire les caractéristiques cliniques et moléculaires des tumeurs bronchiques et de connaître l’impact de ces analyses sur la prise en charge des patients sur le plan thérapeutique. Entre l’année 2012-2013, quelques 18 679 analyses ont été réalisées permettant une cartographie moléculaire du CBNPC sur 28 plateformes répartis sur toute la France. [63]
Le démantèlement moléculaire des CBNPC (85% des cancers bronchiques totaux) a levé le voile sur un aspect mutationnel riche et complexe dont la moitié reste à ce jour inconnu. Aujourd’hui, les mutations peuvent-être divisées en 2 catégories (Figure 8) [63] :
• Les mutations activatrices de récepteurs à activité tyrosine-kinase, la mieux connue étant celle de l’EGFR (délétion E746-E750 de l’exon 19 et L858R de l’exon 21 à 85%) mais également en proportion variable les mutations touchant HER2, BRAF, KRAS, PI3K et c-MET.
• Les mutations chromosomiques telles que réarrangements, inversions et translocations aboutissant à la création de gène de fusion dont la protéine kinase est constitutivement activée. Ce phénomène a été décrit pour les protéines ALK, ROS1 et récemment KIF5-RET.

Les mécanismes de résistances d’origine génétique

Les mutations génétiques conférant une résistance à la cible visée par les TC peuvent provenir de deux façons :
• soit la mutation est acquise par pression sélective pendant le traitement
• soit la mutation était présente avant le traitement et s’exprime en raison de celui-ci.
Les premières études menées sur la LMC résistante à l’imatinib comparaient le statut mutationnel des biopsies avant et après traitement. Dans ces études, les mutations conférant une résistance n’ont été trouvées que dans les échantillons post-traitement, suggérant son origine acquise [93,94] alors qu’une autre révéla le contraire. Ce fut la sensibilité de la méthode de détection qui fut mise en cause laissant entrevoir une prédisposition innée à la réponse du traitement. Le même travail a été mené sur les patients atteint de CBNPC, EGFR muté portant la mutation T790M. La recherche de cette mutation en prétraitement par une méthode ultra-sensible révéla sa présence chez 10 patients des 26 analysés (38%) [95]. Ceci suggère que la mutation T790M peut être un biomarqueur de prétraitement pour identifier les patients peu susceptibles d’obtenir des réponses durables sous ITK réversibles de l’EGFR.
La mutation conférant une résistance de la cible à la TC se manifeste de différentes manières en fonction :
• Du site fonctionnel muté de la cible
• Du potentiel oncogénique de la mutation
• De son caractère hétérogène intra et inter-lésionnel tumoral
Parmi les sites fonctionnels mutés, nous pouvons citer les résidus « gatekeepers » situés à l’arrière du site catalytique et entrainant dans un cas une gêne stérique pour la liaison de l’inhibiteur (mutation T315I et l’imatinib [96] et dans un autre cas une dissociation de la liaison de l’inhibiteur et de son activité inhibitrice par un changement d’affinité pour l’ATP (mutation T790M et le géfitinib). D’autre mutations touchent les structures de la conformation inactive de la cible, déplaçant l’équilibre de la forme inactive vers la forme active ou encore les sites allostériques empêchant la fixation de l’inhibiteur. D’une manière générale, c’est le site fonctionnel muté de la cible qui va décider de la stratégie biochimique à adopter et de la difficulté pour contourner les résistances.
Parmi ces mutations conférant une résistance, il existe une variation du potentiel oncogénique. Certaines d’entre elles développent un effet pro-tumoral au-delà de leur propre suractivation. C’est le cas de la mutation T790M de l’EGFR [97] qui entraine d’une part une augmentation de l’activité catalytique du récepteur par rapport aux autres mutations et d’autre part une activation de la transcription du gène codant pour MET aboutissant à une augmentation du potentiel prolifératif et agressif de la tumeur. [98]
Cependant, l’avantage prolifératif d’un mutant donné apparaît être multifactoriel et dépendre à la fois de l’activité kinase intrinsèque, de la spécificité du substrat et des facteurs extrinsèques comme les facteurs de croissance et les cytokines. [99] Par ailleurs, ces mutations peuvent être hétérogènes entre les tumeurs et dans une même lésion tumorale compliquant lourdement la stratégie thérapeutique pour les contourner. On parle de polyclonalité tumorale. Des études ont montré que pour des patients traités pour tumeurs stromales gastro-intestinale par l’imatinib, [100] 6 patients sur 11 (67%) présentant 2 à 5 mutations secondaires différentes parmi les métastases et 3 patients (34%) ont portés deux mutations différentes KIT dans la même métastase. Ce phénomène a été retrouvé chez les patients atteint de CBNPC, traités par géfitinib où la mutation T790M a été retrouvée dans toute les métastases sauf celles au niveau cérébral. [101] Le traitement a pour effet d’éliminer les sous-clones sensibles, et sélectionne en même temps les clones les plus agressifs et les plus résistants. Dans la LMC par exemple, l’imatinib sélectionne le sous-clone T351I de BCR-ABL qui confère une résistance au médicament [102] [22], Dans la leucémie lymphoïde chronique cependant, le traitement a un tout autre effet : il permet à de multiples sous-clones de s’étendre et accroît paradoxalement l’hétérogénéité apparente de la tumeur [103]. Le traitement pourrait donc perturber l’équilibre interne d’une tumeur dans laquelle les clones les moins agressifs contrôlent la croissance des clones plus agressifs. La sélection ou l’émergence de sous-clones résistants après traitement peuvent relever aussi de paramètres environnementaux, par exemple la localisation de cellules dans des zones d’hypoxie faiblement vascularisées, de paramètres liés à la cellule d’origine, tels que la résistance intrinsèque des cellules souches d’un tissu, de facteurs épigénétiques, ou de la mise en quiescence de certaines cellules du clone. Il est donc important d’analyser l’hétérogénéité tumorale de manière dynamique et fonctionnelle [104]. L’analyse de l’évolution dynamique des tumeurs, repose sur l’examen des cellules tumorales circulantes ou de l’ADN tumoral circulant [105]. Il s’agit d’anticiper la sélection de clones résistants, de développer des stratégies permettant l’élimination des sous-clones réfractaires, ou d’exploiter la compétition entre les sous-clones pour stabiliser l’évolution d’une tumeur sans l’éliminer nécessairement. Il sera possible aussi de cibler le microenvironnement des sous-clones réfractaires pour moduler leur vascularisation, leurs ressources au sein du tissu ou la réponse immunitaire contre ces sous-clones [106].
Le Tableau 12 décrit les mécanismes génétiques à l’origine de la pharmacorésistance des TC les plus couramment utilisés en clinique.

Table des matières

RÉSUMÉ
Partie I : LES THÉRAPIES CIBLÉES EN ONCOLOGIE
A. ÉTATS DES LIEUX
1. Les données chiffrées
a. L’utilisation des thérapies ciblées en France
b. Les indications des thérapies ciblées
2. La classification
a. Historique
b. Classification de l’Institut National du Cancer
c. Classification établie par Enrique et al.
d. Proposition d’une classification
3. Les succès thérapeutiques
a. Le trastuzumab dans le cancer du sein HER2+
b. L’imatinib dans le traitement de la leucémie myéloïde chronique
c. Les anti-angiogéniques dans le cancer du rein métastatique
d. Les thérapies anti-EGFR et anti-ALK dans le cancer bronchique non à petite cellule.
e. L’immunothérapie et inhibiteurs BRAF dans le traitement du mélanome métastatique
B. LIMITES ET ENJEUX
1. Les résistances acquises
a. Les mécanismes génétiques
b. Les mécanismes non génétiques
2. La toxicité
a. Toxicités cardio-vasculaires
b. Toxicités cutanéo-muqueuses
c. Toxicités digestives
d. Troubles respiratoires
e. Toxicités rénales
f. Toxicités médullaires
g. Troubles métaboliques et endocriniens
h. Troubles biologiques & généraux
3.Le coût
a. Historique
b. Les chiffres en France (2012-2014)
c. Problématiques actuelles
C. LES PERSPECTIVES EN IMMUNO-ONCOLOGIE
1. L’immunothérapie spécifique
2. Les CAR-T
Partie II : LA RÉPONSE AUX DOMMAGES DE L’ADN (DNA DAMAGE RESPONSE)
A. ORIGINES ET DOMMAGES DE L’ADN
1.Les facteurs endogènes
2.Les facteurs exogènes
3.Les dommages de l’ADN
a. Les modifications de la structure d’ADN
b. Les cassures d’ADN
B.LES MÉCANISMES DE RÉPARATIONS DE L’ADN
1.Mécanismes généraux
3.Le couplage avec les systèmes de réparations de l’ADN
b. Réparation des dommages double brin de l’ADN i)La réparation par jonction d’extrémités non homologues (NHEJ) ii)La recombinaison homologue (HR) iii)La coordination des mécanismes de réparations double brin
C. LE CIBLAGE DES MÉCANISMES DE RÉPARATION 1. Les implications historiques de la DDR
2. Rationnel du ciblage de la DDR dans la cellule tumorale
3. Applications
d. Rationnel du ciblage de la voie ATR-Chk1 e. Les inhibiteurs ATR f. Les études précliniques du VX-970
Partie III : DÉVELOPPEMENT DU PREMIER INHIBITEUR DE LA PROTÉINE ATR : LE VX-970 A. RÉSULTATS PRÉLIMINAIRES DE L’ESSAI CLINIQUE DE PHASE I « FIRST-IN-HUMAN » DU VX-970
C. VALIDATION D’UNE MÉTHODE ANALYTIQUE DE DOSAGE DU VX-970 DANS LE PLASMA HUMAIN PAR LC-MS/MS
CONCLUSION

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