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Récepteur des œstrogènes
et traitements hormonaux
Historique
1896:
Sir G Beatson: Ovariectomie chez deux patientes
présentant un cancer du sein métastatique
1905:
de Coumelles: Irradiation des ovaires (1948)
1955:
Huggins, Jensen: Antiestrogènes
1975:
Horwitz, McGuire: [ER-PR]
1975:
Tamoxifen mis sur le marché (UK)
1980:
Kumar-Chambon: clonage de ERa
1982:
LH-RH agonists (patientes préménopausées)
1996:
Gustavson: un second ER est cloné: ERb
1999-2000's: Inhibiteurs d’aromatase
Le cancer du sein est un cancer
hormono-dépendant
•
•
•
Les œstrogènes induisent la prolifération de 60 à
70% des cancers du sein
Cancers du sein hormono-dépendants = tumeurs
présentant des récepteurs hormonaux (RE +/- RP)
Les RE sont des cibles de traitement
Hormono-dépendance des cancers du sein
Cibles de l'hormonothérapie ?
• Les patientes dont les tumeurs expriment des récepteurs
hormonaux (RE et/ou RP) répondent en règle à une privation
hormonale
•
Tumeurs hormono-dépendantes
Récepteurs d'œstrogènes
La famille des récepteurs d'hormones stéroïdes
ERa
E = Exon
E1
E2
E3
E4
E5
E6
E7
E8
Estradiol
receptor
(gene)
A/B
C
D
E
Ligand Binding Domain (LBD)
Transcriptional
Dimerisation
Activation 1
Transcriptional
activation 2
(TAF1)
DNA Binding Domain
(TAF 2)
(DBD)
F
Estradiol
receptor
(protein)
Cellule épithéliale du cancer du sein
Œstrogènes
NOYAU
Activation de la
transcription
AF2
RE
ERE
HSP90
Cellule
CYTOPLASME
AF1
(Gènes
hormonodépendants)
Transactivation du ERa
AF1
AF2
E2
+
+
Tamoxifène
+
–
Antiœstrogènes purs
–
–
Site d'activation de la transcription (1) [classique]
"Estrogen Responsive Element" (ERE)
E2
Transcription
RE RE
ER
E
ADN
Activation des gènes
Site d'activation de la transcription (2) [non classique]
Une autre voie d'activation de la transcription via
le site AP1
RE
E2
Transcription
Fos Jun
AP1
AP1
Element
Activation des gènes
Bases moléculaires de
l'agonisme et de l'antagonisme
Interaction du ligand avec le LBD
Antiœstrogènes
Œstrogènes
Le ligand modifie la conformation du LBD
La conformation du LBD (Rea) dépend du ligand
K362
H5
H11
K362
H5
H11
H6
H3
H6
H3
Brzozowski et al, 1997
La conformation du LBD (Rea) dépend du ligand
+ antiœstrogène
+ œstrogène
H9
H9
H8
H5
H8
H4
H5
S1
S1
S2
H6
H4
S2
H6
Co-activateurs et
Co-répresseurs
Transactivation des REs
Co-régulateurs
•
Coactivateurs
 L'activité de histone acetyltransferase
facilite
l'initiation de la transcription (SRC-1, AIB1….)
•
Corépresseurs
 L'activité de deacetylase
(Ncor, SMRT….)
•
inhibe la transcription
Modification du recrutement ou de l'expression
d'un co-régulateur
résistance ?
Co-régulateurs
TAM
E2
From Ali & Coombes, 2002
Proteins interacting with ER
Protein
Function
Reference
SRC-1, TIF2 (GRIP1, SRC2),
Co-activators
Bevan et al, 1999
AIB1(ACTR, RAC3, PCIP, SRC3) Recruitment HATs
McKenna et al, 1999
ARN70, BRG-1
histone acetyl transferase
Fuqua, 2001
P300, CBP, pCAF,p68
NcoR, SMRT (TRAC2) (RIP13)
REA, SSM3
Co-repressors
Westin et al, 2000
Recruitment HADs Sommer and Fuqua, 2001
(déacétylase)
Co-régulateurs: co-activateurs et co-répresseurs
E2
Co rép
Co act
RE RE
ERE
Transcription
Pol
DNA
gène activé
La balance co-activateur/co-répresseur peut expliquer les effets
agonistes ou antagonistes du même ligand dans différents tissus
L'équilibre co-activateur/co-répresseur peut expliquer la résistance
au traitement hormonal
REb
REb isoformes
ARN m
RE b1
149 aa
A/B
215 aa
C
447
258 aa
D
645
NL
AF-1
493 aa 530 aa
E
F
774
1479nt
1590
AF-2
DBD
RE b2
= bcx
469 aa
495aa
1407
1485nt
469 aa
RE b3
513 aa
1407
409 aa
RE b4
469 aa
481 aa
1227
469 aa 472 aa
RE b5
1227
ERb
ERa and ERb
•
•
•
•
•
ERa and ERb are distinct gene products
ERa and ERb are distributed in different tissues
Regulate different genes and may sometimes have opposite
effects
Have common and specific ligands
Homo- and heterodimers ERa/ERb
ERb expression in mammary gland
ERa and ERb
•
Overall, ERb is expressed at much lower rates than ERa in
mammary gland
•
ERb expression is lower in tumors than in healthy mammary
glands (Erbtb< ERbnb)
•
ERb is often co-expressed with ERa
Distribution cellulaire des RE (a et b)
Utérus
Hypophyse Testicules
Prostate
Vessie
Ovaires
Foie
Rein
REa
++
++
+
+
+
++
++
–
REb
+
+
++
++
++
++
–
–
From Kuiper et al, 1997
Récepteurs d'hormone
ERE
E2
DES
Tam
ICI
Ral
Site AP1
REa
REb
REa
REb
++
++
–
–
–
++
++
–
–
–
++
++
++
+
+
–
–
++
++
++
d
'après K. Paech (1997) Science 277, 1508-1510
Schematic representation of wildtype
human ERb and variant isoforms
Variant b2 (bcx)
neutralise l'effet de Rea fonctionnel
Speirs, Lancet Oncol 2004
Spécificité de la réponse biologique
•
Type of récepteur (REa, REb,…)
•
Type de cellule, tumeur, organe
•
Ligand (E2, SERMs, SERDs),…
•
Co-régulateurs (activateurs, répresseurs)
•
Type d'action
Actions génomiques et non-
génomiques (rapides)
Activité RE non génomique (REa et REb)
 Les hormones stéroïdes peuvent avoir une action rapide sur
des cellules (trop rapides pour invoquer des mécanismes
transcriptionnels)
 Les RE liés sont identifiés dans la membrane des cellules
(os CNS, col utérin, cellules endothéliales). Complexes
stables du ligand-récepteur
 Membrane RE : action de RE non génomique ou membrane
initiated steroid signaling (MISS): sec or min
 Représente 5% des effets biologique du RE
Mechanisms of rapid non-genomic receptordependent actions of estrogen in four cell types
Collins P, Nature Medicine 1999
Activité RE non génomique (2)
Les réponses biologiques sont médiées par un
système de second-messager
•
MAP kinase
•
Tyr kinases et phosphatases
•
•
Récepteur de Facteur de Croissance
SRC kinase…
Activation de facteurs de croissance
Effets non génomiques
Osborne & Schiff, 2005
Interactions entre RE et
récepteurs des facteurs
de croissance
Réseau intracellulaire
•
•
•
La signalisation RE ne peut plus être considérée
indépendamment
Des facteurs de croissance peuvent modifier la
réponse RE et peuvent être modifiés par E
Des facteurs de croissance peuvent être des
éléments d’action dans la réponse hormonale
Réseaux interactifs
Résistance à la privation
en œstrogènes
Résistance à la privation en œstrogènes
•
•
Modèles expérimentaux
Privation à long terme en œstrogènes entraîne une
hypersensibilité aux œstrogènes
 Augmentation de phosphorylée ERa (ser118)
 Augmentation de l'activité aromatase
 Augmentation de l'activité MAPK en raison de
l'augmentation de l'expression erbB-2
 Augmentation de l'expression IGF1-R
 Ces effets sont supprimés par un inhibiteur MEK
(U0126)
 Mécanisme non unique
Berstein et al, 2003; Martin, Dowsett et al, 2004
Récepteurs d'œstrogènes
•
Médie les effets pléiotropiques des hormones stéroïdes
•
Facteur nucléaire de transcription activé par leurs ligands
 Agonistes purs : Œstrogènes (17b E2 , ...)
 SERMs (Selective Estrogen Receptor Modulators) Tamoxifène,
Torémifène, Raloxifène, …..
 SERD (Selective Estrogen Receptor Down regulators)
antagonistes purs : (EM 800; Fulvestrant; ICI 164,184 ….)
•
Deux récepteurs distincts : REa et REb
Traitements anti-hormonaux
Hormonothérapie
• Pour l’essentiel, deux cancers
hormonodépendants:
– Cancer du sein
– Cancer de la prostate
–  cancer de l’endomètre
• Empêcher l’action ou la sécrétion d’hormones
qui agissent comme des facteurs de croissance
ou qui interfèrent avec des facteurs de
croissance dans la carcinogenèse
Principaux agents
• Agonistes LH-RH: Ce sont des peptides qui ont une
structure proche de la LH-RH naturelle, après une
stimulation initiale des sécrétions hormonales, blocage
hypothalamo-hypophysaire et chute des
gonadotrophines et arrêt de la sécrétion des estrogènes
ou des androgènes. Cet effet est réversible. Les
principaux agents utilisés sont : la Gosériline
(Zoladex), la triptoréline (Décapeptyl) et la
leuproréline (Enantone)
Principaux agents
o Effets indésirables des analogues LH-RH :
castration
– Chez la femme, troubles de la ménopause: BVM,
sécheresse vaginale, libido , ostéoporose, troubles
urologiques…
– Chez l’homme: impuissance, andropause
• Blocage périphérique des sécrétions
hormonales
– Chirurgical: ovariectomie, pulpectomie,
surrénalectomie, hypophysectomie… (rapidité,
coût, irréversibilité)
– radiothérapie
Principaux agents
• Anti-aromatases: enzymes qui bloquent la
conversion des androgènes en estrogènes au
niveau du tissu adipeux et en intra-tumoral.
Chez la femme ménopausée permettent de
bloquer la formation des oestrogènes. Les
principaux agents sont: Le létrozole
(Fémara), l’anastrozole (Arimidex),
l’exemestane (Aromasine)
Principaux agents
o Effets indésirables des inhibiteurs de
l’aromatase: BVM, sueurs, douleurs
musculaires et articulaires, ostéoporose,
rares troubles digestifs
• Blocage des récepteurs hormonaux: bloquer
le récepteur pour empêcher l’hormone
d’agir
– Anti-androgènes: ils bloquent la conversion de
la testostérone en dihydrotestostérone. Les
principaux agents sont: le flutamide (Eulexine),
le nilutamide (Anandron), le bicalutamide
(Casodex)
Principaux agents
o Effets indésirables des anti-androgènes: troubles
de la libido, élévation des transaminases, troubles
digestifs, gynécomastie…
• Antiestrogènes: ils se fixent sur les récepteurs de
l’oestradiol, action antagoniste mais aussi agoniste
partiel des estrogènes en fonction des tissus
(tamoxifène: Nolvadex, Kessar, Tamofène…,
torémifène: Fareston, raloxifène: Evista… )
• Antiestrogènes purs: Faslodex
• Notion de SERM
• Effets indésirables du tamoxifène: BVM,
leucorrhées, phlébite, cancer de l’endomètre,
troubles oculaires
Principaux agents
• Progestatifs: agiraient par un effet central, les
principaux agents sont l’acétate de
médroxyprogestérone (Farlutal) et l’acétate de
mégestrol (Megace)
o Effets indésirables: HTA, phlébite, embolie
pulmonaire, prise de poids, cushing
• Oestrogènes: agiraient par un effet central .
Diethylstilboestrol (Distilbène)
o Effets indésirables: HTA, accidents cardiovasculaires et
thromboemboliques, ictère …gynécomastie,
impuissance
Indications
• Cancer du sein hormono-dépendant
métastasé
– Récepteurs hormonaux: si RE-: moins de 10%
de TR, si RE + et RP + : 60% de TR
– Critères cliniques d’hormonosensibilité: âge,
long intervalle libre, localisations osseuses ou
cutanées, réponse à une première
hormonothérapie, tumeur d’évolution lente
– Tamoxifène molécule de première intention,
puis les inhibiteurs de l’aromatase, puis les
progestatifs et les ant-estrogènes purs
Indications
• Cancer du sein non métastasé:
– Uniquement si RE +
– Tamoxifène, seul ou en association séquentielle
avec la chimiothérapie, ou en association
simultanée avec les analogues LH-RH avant la
ménopause
– Chez les patientes ménopausées : inhibiteurs de
l’aromatase
Indications
• Cancer de la prostate métastasé:
 Pulpectomie ou Analogues LH-RH et antiandrogènes, on débute par un anti-androgène pour
éviter une stimulation hormonale, l’intérêt d’une
association au long cours n’est pas démontré, le
taux de réponse est d’environ 60% avec une durée
de la réponse de 18 mois, après échappement
moins de 10% d’efficacité
• Cancer de l’endomètre à un stade avancé:
 Progestatifs
Corrélations ERa, ERb
•
•
•
•
Etude rétrospective de 98 tumeurs du sein non
traitées
Analyses de REa, REb, RP par RT-PCR
quantitative
Validation clinique du dosage REa, RP par RTPCR (corrélation avec EIA)
REb et dépendance avec hormone
Temps-réel PCR (REb)
Courbe d'amplification
Courbe de régression
Efficacité : 99%
de Cremoux et al, 2002
6
4
2
0
log(ERa/RT-PCR)
8
Temps-réel PCR vs EIA (REa/ REa)
2
4
6
8
Log (ERa-EIA)
de Cremoux et al, 2002
4
2
0
Log (ddctREb/RT-PCR)
Temps-réel PCR vs EIA (REb/ REa)
2
4
6
8
Log (REa-EIA)
de Cremoux et al, 2002
Modèles in vitro de résistance endocrinienne
(A Lykkesfeldt et al)
Wild cell line
Selection
Resistant cell lines
MCF7 TamR1
ICI 164,384
MCF7 164R1
MCF7 wt
MCF7 182R1
Résultats (1)
MCF-7 control MCF-7/TAM R-1
MCF-7/164 R-5
MCF-7/182 R-6 MCF-7/ 182 R-7
REa
+++
Decrease
Decrease
Decrease
Decrease
REb
+
NC
NC
NC
NC
PR
++
Decrease
Decrease
Decrease
Decrease
AIB1
+++
NC
NC
Increase
NC
BCAR1
++
NC
NC
NC
NC
CYP19
Low level
Increase
NC
Increase
NC
EGFR
Low level
Increase
Increase
Increase
Increase
ErbB-2
++
NC
NC
NC
NC
de Cremoux, Lykkesfeldt,et al. Endoc Rel Cancer, 2003
Modèles Précliniques de résistance SERMs
Iressa®
+
Randomisation
E2
E2
+
_
E2
MCF7/HER2
-
-
+
TAM
-
d’après Shou, Massarweh, Osborne, 2004
Volume tumoral (mm3)
Résultats : Tamoxifen ± ZD1839 (Iressa®)
1 400
1 200
E2
TAM
E2 + Iressa®
1 000
TAM + Iressa®
800
600
400
200
0
1
30
60
90
120
Jours
d’après Shou, Massarweh, Osborne, 2004
Phosphorylation de RE, HER2 et MAPK
+E2
–E2
Tam
–
+
–
+
–
++
++
++
+
–
pHER2
+
–
+/–
–
–
pMAPK
+
–
+
–
–
IressaR
pREa
d’après Shou, Massarweh, Osborne, 2004
Réseaux RE (RFC)
Synthèse
•
•
•
EGFR et HER-2 sont impliqués dans la résistance
tumorale
MAPK phosphorylée est augmentée dans les
modèles résistants
Des anticorps dirigés contre EGFR, HER-2 et des
inhibiteurs de erk1/2 (PD 098059) sont efficaces
dans des modèles hormono-résistants
Expression de HER2 et RE dans les cancers du sein
Les niveaux RE et HER2 sont inversement corrélés
RE
HER2
Négatif
Faible
Positif
Total
Positif
63 (68%)
17 (27%)
51 (9%)
131 (16%)
Négatif
133 (32%) 47 (73%)
502 (91%)
682 (84%)
563
813
Total
196
64
Dowsett et al, 2001
Données cliniques (1)
Etudes rétrospectives positives
•
HER-2 amplification et résistance à l'hormono-thérapie (Southwest
Oncology study group) [Arpino et al, 2004]
 349 pts (Tam), HER1 et HER2 (IHC) HER2 (FISH), RE, PR (EIA)
 Amplification HER-2 corrélée à RE, HER1+, HER2+
 Taux de réponses objectives : HER2- (56%) vs HER2+ (47%), HER1(50%) vs HER1+ (36%). TTP et OS significantly # by combining
HER1 et HER2
 Pts HER1+ et HER2+ taux de réponse faible à Tam
•
Traitement néoadjuvant [Ellis et al, 2001]
 BK RE et /ou PR+ et EGFR et HER2 overexpressed letrozole 60%
OU/et 48% lumpectomy vs tamoxifène 41% OU/et 36% lumpectomy
Données cliniques (2)
Etude rétrospective négative
HER2 Overexpression [Love et al, 2003]
 282 patientes préménopausées, RH+, épreuve de randomisation
1993-1997
 oophorectomy + tam vs Oophorectomy
 HER2 (IHC, Dako)
 HER2+ et meilleure réponse au traitement d'hormone
 (mais analyses de sous-groupe !...)
Les épreuves éventuelles sont en cours de
développement
(Traitement combiné : ITK ou inhibiteurs mTor et hormono-thérapie…)
Rôle de HER2 et AIB1 dans
la résistance hormonale
HER2 et AIB1 expression /DFS
187 pts, N+ BK, tam
AIB1 and HER2 (WB), RE (LBA)
Suivi median 95 mois
DFS diminué si HER2 et AIB1
sont surexprimés
Osborne CK, J Natl Cancer Inst, 2003
Plan
1/ Introduction
2/ Récepteur des œstrogènes (RE)
• Structure
• Fonction (LBD, DBD, co-activateurs)
• ERa and ERb
• Génomique et non-génomique (rapide) RE
3/ Intéractions entre RE et récepteurs de facteur
de croissance
4/ Les RE : cibles du traitement hormonal des
cancers du sein