Transcript mTOR - Spiral

Effets pro et anti-tumoraux des
immunosuppresseurs en
transplantation
DIU transplantation-Lyon-2010-2011
Emmanuel Morelon
Service de Néphrologie, Transplantation et
Immunologie Clinique
Hôpital Edouard Herriot
Inserm U 851
Lyon
1
Type of de novo cancer in renal transplant recipients
USRDS / Medicare / cancers
First transplantation, 3 year-follow up
35 765 patients, transplanted between 1995-2001
Comparison with US population
x2
x3
Colon
Lung
Prostate
Stomach
Esophagus
Pancreas
Ovary
Breast
Testes
Bladder
x5
x15
x20
Melanoma Kidney
PTLD
Leukemia
Kaposi Sarcoma
Hepatobiliary
Non melanoma skin
Cervix
Vulvo-vaginal
Compared with patients on waiting list (cox analysis)
x 2.2 to 2.6
x 3.3
Melanoma
PTLD
Mouth
Non melanoma skin cancer
x9
Kaposi Sarcoma
Kasiske B et al, Am J Transplant, 2004
2
Facteurs de variation
Incidence cumulée de cancer (sauf lymphome) selon l’âge à la greffe (tous
types de greffe)
20%
18%
60+
cumulative incidence
16%
5
ans
10
ans
15
ans
6.6
13.4
18.4
3.9
8.9
14
1.2
2.9
5.6
0.3
0.8
1.6
14%
40-60
12%
10%
8%
20-40
6%
4%
0-20
2%
0%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
years after transplantation
F Pessione, SFT 2007 3
Facteurs de variation
Incidence cumulée de cancer selon la période de greffe (tous types de greffe)
cumulative incidence
4%
2000-2005
1995-1999
3%
2%
1%
0%
0
1
2
3
4
5
years after transplantation
F Pessione, SFT 2007 4
Immunosuppresseurs et développement des cancers
post transplantation
•HHV8: Sarcome de Kaposi
Réplication virale virus oncogènes
•EBV: Lymphome
•HCV, HBV: Hépatocarcinome
•HPV: cancer du col, anus, spino
Immunosuppression
Diminution de la réponse immune anti-tumorale
Effets propres des immunosuppresseurs sur le développement des tumeurs
Prolifération et diffusion métastatique
5
Effets intrinsèques pro ou anti tumoraux des
immunosuppresseurs ?
•Effets indépendants de l’immunosuppression
•Le plus souvent montrés in vitro
•Modèles in vivo sur des souris
SCID chez qui sont injectées des
lignées tumorales
•Effets à doses immunosuppressives ?
Preuve du concept in vivo chez l’homme ?
Concept d’immunosuppression « anti-tumorale »
•Nouvelles drogues anti-tumorales ont-elles une
activité immunosuppressive ?
6
Immunosuppresseurs favorisant
les tumeurs
Azathioprine
Inhibiteurs de la calcineurine
Ciclosporine
Tacrolimus
7
8
Azathioprine et tumeurs
Immunosuppression
Incorporation ADN
Blocage mitose
6 Thioguanine
Lésions chromatine
Fracture ADN
Azathioprine
Oxydation Thiol
Modifications de la réparation
de l’ADN
UV
Cancers
Exposition soleil
Spinocellulaires sur les zones exposées
9
Effet-dose de la ciclosporine sur
l’incidence des cancers
Dantal et al, Lancet 1998, 351. 623-628
10
Blocage de l’activation lymphocytaire:
Blocage du signal 1
AEB
071
11
Halloran P et al NEJM 2004
Murine renal carcinoma in SCID-beige mice
Hojo M, Nature, 1999, 397: 530
12
Transplantation 2006
13
Molecular effect of cyclosporin
and oncogenesis
Andre et al, Medical hypotheses, 2004, 643-652
Inhibiteurs de la calcineurine et
néoplasie
Calcineurin
Inhibitors
Walz et al., 1999


Hojo et al., 1999
Twentyman et al., 1999
IL-6
EBV-Induced
B-Cell Growth



TGF-

Koehl et al. 2004
Guba et al., 2002
Shihab et al., 2003
MDR

Tumor InvasionMetastastis

DNA Repair
Herman et al., 2001
VEGF
Angiogenesis




Tumor Growth

Tumor Incidence?
15
Guba et al. Transplantation 2004, 77:1777-1782
Corticoïdes et oncogénèse ?
Apoptose des cellules lymphocytaire
Lignées hématopoïétiques
Dexaméthazone
Fortes doses
Corticoïdes
Inhibition des métastases en
diminuant la production de VEGF
Traitement symptomatique
Dans les tumeurs solides
Inhibent l’apoptose
dans les tumeurs solides
Augmentation de la résistance des tumeurs
Solides aux cytotoxiques: VP16,
carboplatine,
radiations ionisantes, cysplatine…
Sur lignées cellulaires et les biopsies
N Bansal, FASEB J, 5, 211-216, 1991
Traitement
Lymphome
Leucémies
Myélome
Augmentent la résistance
au traitement
en modifiant le transfert de drogues
Rutz et al The Lancet,360, 1969-1970, 2002
16
Effets du MMF sur la prolifération de
cellules tumorales in vitro
Lignée de tumeur
pancréatique
Lignée de tumeur
pulmonaire à petites cellules
Stracke S, Transplant proceed,2006, 38: 766-770
17
Effet du MMF sur la liaison des cellules
tumorales aux cellules endothéliales
HT29: colon carcinoma
Dang G:pancreatic carcinoma
Caki:kidney carcinoma
DU 145: prostate carcinoma
Engl, G, BMC Cancer, 2005, 5:4
Engl, G, International journal of molecular medecine, 2005
18
Risque de cancers post transplantation:
MMF versus pas de MMF
R Robson, AJT 2005
19
20
MMF et cancer: résumé
Blocage de la prolifération
des lignées tumorales in vitro
Inhibition de l’IMPDH2
des cellules tumorales
Diminution de la synthèse
de molécules d’adhésion
Mycophénolate mofétil
Effet inhibiteur de la
croissance des tumeurs
souris athymiques
Induction de l’apoptose
dans les cellules
myélomateuses
Diminution du risque
de métastases
Diminution possible de l’incidence
des cancers post transplantation
21
Inhibiteurs de mTOR et cancers
22
Blocage de la prolifération lymphocytaire:
Blocage du signal 3
AEB
071
Halloran P et al NEJM 2004
23
I11, IL2, IL3, IL4,
IL6, IL7, IL12, IL15
FGF, IGF1, PDGF, TGF
Growth factor
receptor
Cytokine
receptor
mTOR
FKBP
RAPA
P70S6
kinase
G1
S
Cycle
cellulaire
24
Effets des inhibiteurs de mTOR sur la
prolifération tumorale in vitro
Blocage de la prolifération cellulaire
de lignées lymphoïdes B EBV+
Inhibition de la prolifération de lignées tumorales
Stracke S, Transplant proceed,2006, 38: 766-770
Blocage du cycle cellulaire
Majewski, PNAS, 2000
25
Effets des inhibiteurs de mTOR sur la
prolifération tumorale in vivo
Lignées B
dans souris SCID
Everolimus
Cellules tumorales rénales dans souris SCID
Sous cutanée
Majewski, PNAS, 2000
Sous capsule rénale
Luan et al Transplantation 2002
26
Inhibiteurs de mTOR et diffusion des
métastases: in vitro
Modification phénotypique
des cellules tumorales rénales:
Invasif vers non invasif
Up regulation de la E cadherine
27
Luan et al, Transplantation 2002, 73(10):1565-1572
Effets des inhibiteurs de mTOR sur la
diffusion des métastases in vivo
Cellules tumorales rénales injectées en IV dans une souris BalbC
Luan et al, Transplantation 2002, 73(10):1565-1572
28
Effet des inhibiteurs de mTOR sur la survie
des souris après injection tumorale
Souris BalbC
Souris SCID-Beige
Injection de cellules tumorales rénales par voie IV
29
Luan et al, Transplantation 2002, 73(10):1565-1572
rapamycin
FKBP12
Inhibition de angiogenèse
mTOR raptor
P
c-Myc
STAT3
P
downstream
p70S6K
glucose use
genes
transcription
HIF1a
HIF1a
VEGF
P
cell proliferation
tumor
signaling to other cells
angiogenesis
immune system
Koehl et al, Transplantation Reviews 2005 19:20-31
30
Effet des inhibiteurs de mTOR sur angiogenese:
effet sur la production du VEGF
Dorsal skin fold chambers after
implantation of CT-26 cells into
BALB/c mice
High magnification tumour d11
d11 ctrl: normal interconnected
small tumour vessels
Rapa treated: blunt ends, few
connections, abrupt change in
diameter
CsA treated: well developed
vessels in tumour
Guba et al, Nature Medicine 2002, 8:128-135
31
Les inhibiteurs de mTOR augmentent l’apoptose dans
les lignées tumorales et celle induite par la
dexaméthazone et le cisplatine
Induction de apoptose dans des
Lignées lymphoides B EBV +
Shi,cancer reseach, 1995, 55:1982-1988
Majewski, PNAS, 2000
32
Reported Effects of Rapamycin on CancerTransplantation
IL-2
VEGF
Cell Membrane

Metastasis
E-cadherin
PTEN
PI3K
Tumor
Cell
Tumor
Cell
E-cadherin
Tumor
Cell
Tumor
Cell
Luan et al., 2002
Akt
 mTOR
p70 S6K
Nourse et al., 1994
Rapamycin


p27kip1
Cell Proliferation
Nepomuceno et al., 2003
Hypoxia
Lymphocytes
Endothelial Cells

Tumor Cells
Guba et al., 2002
Angiogenesis
IL-10 
Transplant
Rejection

Jak/STATs
Cyclins
lymphoma
?

Tumor
Cell



Tumor Growth

G0
M

M
Cell
Cycle
G2
G1
S
Guba et al. Transplantation 2004, 77:1777-1782
33
Koehl, Transplantation, 2006, vol 82: 741-748
Transplantation 2006
34
Applications chez l’homme:
Inhibiteurs de mTOR et
cancers post transplantation
35
Incidence des cancers à deux ans chez les patients
transplantés rénaux sous sirolimus
SRL-Based
Therapy
Number of patients
SRL + CsA Withdrawal
CsA
SRL
Placebo
AZA
SRL
(2mg/d)
SRL
(5mg/d)
CsA + SRL
SRL
80
81
130
161
511
493
215
215
46.0
45.6
45.3
45.9
45.5
44.6
Mean age (yr)
PTLD/Lymphoma (%)
SRL in Combination with CsA
0
0
0.8
0.6
1.2
2.0
1.4
0.5
Skin Cancer (%)
1.3
0
6.9
4.3
2.0a
2.8b
5.1
2.3
Other malignancies (%)
3.8
0
0.8
0.6
1.8
1.6
3.3
1.4
Total malignancies (%)
5.0
0
8.5
5.5
5.0
6.4
9.8
4.2c
AZA, azathioprine; CsA, cyclosporine; PTLD, post-transplant lymphoproliferative disease; SRL, sirolimus.
ap < 0.01 vs. placebo; bp < 0.05 vs. placebo; cp < 0.05 vs. continuous CsA + SRL.
Mathew et al. Clin Transplant 2004, 18:446-449
36
Stallone et al. N Engl J Med. 2005, 352:1317-1323
37
Conversion au sirolimus pour
sarcome de Kaposi
Campistol et al, Transplantation 2004, 77(5):760-762
38
Sirolimus chez des patients transplantés
rénaux avec un sarcome de Kaposi
15 patients
Sarcome de Kaposi sarcoma
sous triple immunosuppression
contenant de la ciclosporine
Remplacement de ciclosporine et
Cellcept pour le sirolimus
100% lésions ont disparu en 3 mois
Stallone et al NEJM 2005
Campistol J, Transplantation, 2006
39
Efficacité partielle et transitoire du sirolimus dans les
sarcomes de Kaposi sévères
C Lebbé. AJT 2006
40
Feb 2006, 17(2): 581-589
41
Efficacité du sirolimus sur les cancers
post transplantation
Sirolimus + CsA + Steroids
> 5 ng/mL
150-400 ng/mL
N=525
Discontinued
Before randomization
n=95
Patients with a history of malignancy
within 5 years before transplantation,
other than adequately treated BCC or
SCC, were excluded.
CsA
3 months + 2 weeks
Sirolimus (> 5 ng/mL)
CsA (50-150 ng/mL)
Steroids
Johnson et al. Transplantation 2001, 72:777-786
Stopped
(25% per week)
Sirolimus (20-30 ng/mL  1 yr)
(15-25 ng/mL > 1 yr)
Steroids
42
Apparition retardée des cancers de la
peau sous sirolimus base therapy
On-therapy analysis
Intention-to-treat analysis
Campistol, JASN 2006
Cancers non cutanés
On-therapy
Intention-to-treat therapy
Campistol, JASN 2006
Etude Convert : SRL Conversion
vs CNI Continuation
Prerandomization:
• Corticosteroids
• MMF or AZA
• CsA or Tacrolimus
Screening
2:1 Randomization
SRL Conversion n=555
• Day 1: Stop CNI; SRL, 12-20 mg x1
• Day 2: SRL 4-8 mg/day
CNI Continuation n=275
•Continue CsA or tacrolimus
(can switch CsA  tacro)
• Days 5-7: Adjust to 8-20 ng/mL [HPLC]
• MMF or AZA: Continue or stop
• Continue corticosteroids
•MMF or AZA: Continue or
stop
•Continue corticosteroids
Routine follow-up per protocol
Schena et al ESOT 2005
45
Rate %
Diminution significative de l’incidence
des cancers après conversion au
sirolimus
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
P=0.004
5.1
P=0.019
P=0.006
3.3
P=1.000
1.4
0.9
Total
Skin
Schena et al Transplantation 2009
0.4 0
PTLD
2.2
SRL
CNI
0.2
All
others
46
Sirolimus et HCC en transplantation
hépatique
Etude en cours
BMC 2010
47
Effets combinés du MMF et de
l’everolimus sur la prolifération des
cellules tumorales in vitro
Small cell lung cancer cell line
Pancreatic tumor cell line
Stracke S, Transplant Proceed,2006, 38: 766-770
48
Cancer development and
immunosuppressive drugs
HCV (HCC)
DNA Repair
HPV (Skin cancer)
mTORi
CsA
EBV (PTLD)
Infection
mTORi
All immunosuppressive
drugs
Tumor Cell Growth
CsA
mTORi
CsA
Immune
System
+
Angiogenesis
+
Metastasis
CsA
MMF
IS
mTORi
MMF
Cancer
mTORi
MMF
From: Geissler and Schlitt
Curr Opin Transplantation Dec, 2004
Malignancy
(Tx Recipients)
Cancer-Free
49
Conclusion: vers une
immunosuppression anti-tumorale
Risque de cancer augmenté
CNI
CNI
Azathioprine
Azathioprine
CNI
MMF
Risque de cancer diminué
Corticoïdes
MMF
Inhibiteurs
de mTOR
CNI
MMF
Inhibiteurs mTOR
Corticoïdes
MMF
Inhibiteurs mTOR
50
Inhibiteurs de mTOR et cancers
post-transplantation
Campistol J, NDT 2007 51
Questions
Faut il remplacer systématiquement l’azathioprine par le MMF
pour diminuer le risque de cancer ?
Faut il introduire systématiquement un inhibiteur de mTOR
après la greffe pour réduire le risque de cancer ?
Quelle prévention secondaire en cas de cancer post transplantation ?
Quelle immunosuppression pour un patient ayant
des antécédents de cancer avant la greffe ?
Rôle de la détermination du risque de cancer
avant greffe dans le choix de l’immunosuppression ?
Utilisation systématique des inhibiteurs de mTOR en traitement adjuvant
de la chimiothérapie dans le traitement des cancers post transplantation ?
52