Identification de la tyrosine kinase Bcr-Abl comme cible thérapeutique dans la leucémie myéloïde chronique (LMC)

Physiopathologie de la LMC

Avec une incidence d'un à deux cas par 100 000 habitants et par an, la leucémie myéloïde chronique (LMC) représente 15-20% des leucémies.¹ La LMC évolue classiquement en trois phases : une phase chronique, une phase accélérée (inconstante) et une phase blastique.¹ Les critères pour le passage en phase accélérée sont la présence de 15 à 30% de blastes dans le sang périphérique ou la moelle osseuse, la présence de plus de 30% de blastes plus promyélocytes dans le sang périphérique, la présence d'au moins 20% de basophiles dans le sang périphérique et une thrombopénie (taux de plaquettes inférieur à 100 000/ml) non liée au traitement de l'affection.² D'autres critères sont également largement utilisés : une splénomégalie ne répondant pas au traitement, une myélofibrose ou l'apparition d'autres anomalies cytogénétiques. La phase blastique se définit, elle, par la présence de plus de 30% de blastes (myéloblastes le plus souvent mais parfois lymphoblastes) dans le sang périphérique ou dans la moelle osseuse.³

Dans plus de 95% des cas de LMC, on trouve une translocation entre le chromosome 9 et le chromosome 22 t(9 ; 22), conduisant à la formation du chromosome de Philadelphie (j).^1,4 Les autres patients ont d'autres translocations ou réarrangements géniques plus complexes aboutissant au même résultat final : la fusion du gène Bcr présent sur le chromosome 22 avec le gène Abl présent sur le chromosome 9.^1,5 On trouve le chromosome j dans les cellules des lignées rouges, plaquettaires, myéloïdes et lymphoïdes, ce qui démontre que la LMC est une affection de la cellule souche. La conséquence de la translocation t(9 ; 22) est la formation de la protéine de fusion Bcr-Abl qui est une tyrosine kinase cytoplasmique active.¹ Selon le site de cassure sur le gène Bcr, la taille de la protéine de fusion peut varier de 190 kd à 230 kd.¹ Pratiquement tous les patients atteints de LMC «classique» en phase chronique expriment une protéine Bcr-Abl de 210 kd¹ (p210) alors que les patients atteints de leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) j+ expriment le plus souvent une protéine de fusion de 190 kd (p190). P190 exerce une activité tyrosine kinase plus importante que p210 suggérant que l'amplitude de l'activité de la tyrosine kinase conditionne l'expression de la maladie. Récemment, une protéine de fusion de 230 kd a été identifiée chez des patients porteurs d'une forme de LMC à évolution particulièrement lente.

Il est actuellement bien démontré que Bcr-Abl est directement responsable de la transformation leucémique des cellules souches hématopoïétiques. Ainsi, le transfert du gène Bcr-Abl dans des cellules souches hématopoïétiques de souris induit des leucémies aiguës ou chroniques selon le type de souris.^1,6 Le transfert de ce même gène dans une lignée de cellules souches humaines (UT-7 R UT-7/9) les rend capables de proliférer sans facteur de croissance, les protège de l'apoptose induite par le VP-16 et les rend capables de provoquer des tumeurs sous-cutanées chez la souris nude.⁷ Cependant, durant l'évolution de la LMC vers une forme blastique, d'autres altérations géniques surviennent fréquemment, comme la duplication du chromosome j, une trisomie 8 ou des mutations des gènes suppresseurs de tumeur p16 et p53.⁶

La kinase Bcr-Abl est capable de phosphoryler un nombre important de substrats et ainsi d'activer de multiples cascades affectant la croissance, la différenciation et la susceptibilité à l'apoptose des cellules. Les principales voies ainsi activées sont les voies RAS, STAT, Junk, MYC, NF-kB et phosphatidylinositol-3 kinase (fig. 1).¹

Le STI571 (Glivec^TM, imatinib mesylate), un inhibiteur spécifique de la tyrosine kinase Abl

Le STI571 (Glivec^TM, imatinib mesylate) a été sélectionné à partir d'une série de molécules construites pour inhiber le récepteur du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF-R) (mais ayant également une activité puissante contre la tyrosine kinase Abl), en raison de sa grande capacité d'inhiber la croissance, in vitro, des lignées cellulaires de LMC, ainsi qu'en raison d'une pharmacocinétique optimale.⁸ Des études précliniques, principalement conduites par B. Druker, ont par la suite confirmé que le STI571 inhibait bien spécifiquement la plupart des lignées exprimant Bcr-Abl,⁹ (fig. 2) sélectionnait la croissance de progéniteurs hématopoïétiques bénins dans des cultures de progéniteurs de patients atteints de LMC¹⁰ et inhibait la croissance des cellules Bcr-Abl⁺ dans des modèles murins.¹¹ Ces résultats précliniques ont été à la base du développement de deux études cliniques de phase I ayant pour but de déterminer la dose optimale de STI571 pour le traitement des patients atteints de LMC.

Efficacité du STI571 dans le traitement de la LMC

Etudes cliniques de phase 1

Deux études de phase 1 ont débuté en 1998. La première a inclus des patients atteints de LMC en phase chronique réfractaire à l'interféron a.¹² Les réponses ont été impressionnantes à partir de la dose de 300 mg/jour, 53/54 patients ont atteint une réponse hématologique complète (normalisation des valeurs sanguines avec moins de 5% de blastes dans la moelle osseuse pendant un minimum de quatre semaines) et 13% des patients ont atteint une réponse cytogénétique complète (absence de métaphases contenant le chromosome j). La deuxième a inclus des patients souffrant de LMC en phase blastique ou de LLA j+.¹³ Les patients ont reçu une dose journalière variant de 300 à 1000 mg/jour. Une réponse hématologique a été observée chez 21/38 (55%) patients souffrant de LMC en phase blastique et 14/20 patients souffrant de LLA j+. Malheureusement, tous les patients atteints de LLA j+ et la plupart des patients atteints de LMC en phase blastique ont rechuté rapidement.

Etudes cliniques de phase 2

LMC en phase chronique

Une étude de phase 2 analysant 532 patients atteints de LMC en phase chronique et réfractaires ou intolérants à l'interféron a a été récemment rapportée.¹⁴ La dose de STI571 était de 400 mg/jour. Une réponse hématologique complète a été observée chez 95% des patients, une réponse cytogénétique majeure (chromosome j présent dans 1 à 34% des métaphases) chez 60% et une réponse cytogénétique complète chez 41%. Cependant, les réponses moléculaires (absence de détection du transcript de fusion Bcr-Abl par des techniques PCR sensibles) ont été exceptionnelles. Le taux de survie sans progression était de 92% à un an et de 89% à 18 mois. Les facteurs pronostiques pour l'obtention d'une réponse cytogénétique majeure ont été : 1) une réponse antérieure au traitement par l'interféron a ; 2) un début précoce du STI571 après le diagnostic de LMC et 3) l'absence de blastose dans le sang ou la moelle osseuse.

LMC en phase accélérée

Deux cent trente-cinq patients souffrant de LMC en phase accélérée ont été inclus dans une autre étude.² La dose de départ de STI571 était de 400 mg chez 34% des patients et de 600 mg pour les autres patients. Une réponse hématologique complète a été observée chez 53% des patients et une réponse hématologique partielle chez 29% d'entre eux. Une réponse cytogénétique majeure a été observée chez 16% des patients traités par 400 mg/jour et 28% des patients traités par 600 mg/jour. Les taux de réponse cytogénétique complète étaient de 11% et 19%, respectivement. Enfin, le taux de survie sans progression à un an était de 44% pour les patients traités par 400 mg/jour versus 67% des patients traités par 600 mg/jour (p = 0,002).

LMC en phase blastique

Deux cent soixante patients souffrant de LMC en phase blastique ont été inclus dans une troisième étude.³ La dose de départ de STI571 était de 400 mg/jour chez 14% des patients et 600 mg/jour chez les autres. Une réponse hématologique complète a été observée chez 15% des patients et une réponse partielle chez 37% d'entre eux. La survie globale à un an était de 32% et la survie médiane de 6,9 mois. Pour les patients ayant une réponse hématologique, la durée médiane de réponse était de dix mois. 

Effets secondaires du STI571

Les principaux effets secondaires non hématologiques du STI571 ont été des nausées (65% des patients), des vomissements (49%), des diarrhées (37%), des crampes musculaires (32%), des arthralgies (12%) et une rétention liquidienne (11%). Les effets secondaires hématologiques (grade 3 ou 4) ont été une anémie (7% des patients en phase chronique et 39% des patients en phase accélérée), une thrombopénie (20% des patients en phase chronique et 43% des patients en phase accélérée) et une neutropénie (35% des patients en phase chronique et 58% des patients en phase accélérée). Cette toxicité hématologique est le plus souvent le témoin de l'effet thérapeutique parce que la majorité de l'hématopoïèse chez ces patients provient du clone j+. Il est donc conseillé de poursuivre le traitement (en diminuant éventuellement la dose jusqu'à un minimum de 300 mg/jour) malgré les cytopénies.

Mécanismes de résistance au STI571¹⁵

La majorité des résistances au STI571 sont acquises, se présentant comme des rechutes après une réponse initiale. De plus, la majorité des patients qui rechutent après une réponse initiale au STI571 ont une réactivation de la kinase Bcr-Abl. Les cellules de ces patients ont généralement une susceptibilité diminuée au STI571, suggérant que les mécanismes de résistance sont intracellulaires et non liés à une liaison du STI571 à des protéines plasmatiques ou à une augmentation de son métabolisme. Les mécanismes de résistance avec réactivation de la kinase Bcr-Abl sont une amplification de Bcr-Abl et des mutations de la kinase Abl. Les principaux mécanismes de résistance sans réactivation de la kinase Bcr-Abl sont dus à la survenue d'autres altérations moléculaires que Bcr-Abl.

Place du STI571 dans la prise en charge des patients atteints de LMC

Bien que les réponses au STI571 semblent largement supérieures aux réponses obtenues avec n'importe quel autre médicament, l'incidence des réponses moléculaires semble très faible pour les patients traités en phase chronique et les rechutes sont fréquentes chez les patients traités en phase accélérée ou en phase blastique. Ces observations font craindre que de telles rechutes puissent également survenir à long terme chez les patients atteints de LMC en phase chronique. Il faut donc bien admettre que l'allogreffe de cellules souches hématopoïétiques reste actuellement le seul traitement curatif chez la majorité des malades atteints de LMC.¹⁶ Malheureusement, 70% des malades atteints de LMC n'ont pas accès à ce traitement en raison soit d'un âge trop avancé, soit de l'absence d'un donneur compatible. De plus, une limitation importante de l'allogreffe est le taux significatif de mortalité lié à la procédure, qui dépend lui-même du type de greffe (familiale versus non familiale), de l'âge du patient et de l'expérience du centre de greffe.¹⁶ Ces limitations de l'allogreffe pourront sans doute être amoindries par le développement de techniques d'allogreffe avec un conditionnement non myélo-ablateur (minigreffes de cellules souches), qui sont associées à un plus faible pourcentage de mortalité liée à la procédure (10-20%), même pour des patients relativement âgés (> 65 ans).^17-19 La figure 3A propose notre arbre décisionnel pour les patients atteints de LMC en phase chronique, en 2002. L'âge limite pour l'allogreffe dépend probablement de l'expérience du centre d'allogreffe et le risque maximal acceptable de mortalité lié à la greffe est probablement + 20%. Cependant, d'autres auteurs se basant sur les premiers résultats très encourageants du STI571, recommandent un autre arbre décisionnel basé sur la réponse initiale à un traitement par le STI571 (fig. 3B).²⁰ Pour les patients atteints de LMC en phase accélérée ou blastique, compte tenu de l'incidence élevée de rechute chez les patients traités par STI571 en monothérapie, l'allogreffe de cellules souches hématopoïétiques doit probablement être proposée en première intention, lorsqu'elle est possible. Les autres patients devront être inclus dans des protocoles associant le STI571 à l'interféron a ou à la cytarabine.

Place du STI571 dans le traitement des cancers exprimant c-kit²¹

Expression de KIT dans les cancers humains

KIT est une tyrosine kinase transmembranaire, produit du gène c-kit, et récepteur du facteur de croissance des cellules souches (SCF, Stem Cell Factor). L'expression de KIT a été documentée dans un grand nombre de cancers humains (tableau 2) et semble impliquée dans la physiopathologie de la plupart d'entre eux dont par exemple les leucémies myéloblastiques aiguës, les tumeurs germinales, les cancers pulmonaires à petites cellules, les tumeurs gastro-intestinales stromales (GIST), les neuroblastomes, les mélanomes, les cancers de l'ovaire et du sein. Il existe trois grands mécanismes d'activation de KIT dans les cellules tumorales : 1) la stimulation autocrine du récepteur par son ligand (SCF) ; 2) l'activation croisée via d'autres kinases et 3) l'acquisition de mutations activatrices.

L'efficacité du traitement des cancers exprimant KIT par le STI571 en monothérapie dépend largement de l'importance de l'activation de la voie KIT pour leur prolifération et leur capacité de résister à l'apoptose. Ce principe est illustré par une expérience simple avec la lignée leucémique humaine MO7e dont la croissance dépend de l'activation du récepteur KIT et/ou de l'activation du récepteur au GM-CSF. Lorsque les cellules MO7e sont cultivées en présence de SCF et de GM-CSF, l'ajout de STI571 dans le milieu de culture diminue de moitié leur prolifération. Lorsque ces mêmes cellules sont cultivées uniquement en présence de GM-CSF, l'ajout de STI571 dans le milieu de culture ne modifie en rien leur prolifération. Par contre, lorsque les cellules sont cultivées en présence de SCF uniquement, l'ajout de STI571 entraîne non seulement une inhibition de leur prolifération, mais également l'apoptose des cellules MO7e. Ces observations impliquent que le STI571 ne sera efficace en monothérapie que dans des cancers pour lesquels la prolifération et/ou la protection contre l'apoptose ne dépend pratiquement que de KIT. Enfin, comme c-kit est fréquemment muté dans les cancers exprimant KIT, un autre point critique est que ces mutations ne suppriment pas l'efficacité du STI571 à inhiber l'isoforme mutante de KIT.

Utilisation du STI571 pour traiter les tumeurs gastro-intestinales stromales (GIST)

Les tumeurs stromales gastro-intestinales (GIST) sont des tumeurs proches des léiomyosarcomes, mais elles en diffèrent par le fait qu'elles expriment le récepteur des cellules souches (CD34, 70% des cas) et KIT (100% des cas).²² Elles dérivent probablement des cellules ICC qui régulent la motilité du tractus digestif. Insensibles à la chimiothérapie, les GIST semblent d'excellentes cibles pour le STI571, puisque leur prolifération dépend directement, dans la majorité des cas, d'une forme mutée constitutionnellement active de KIT et que la plupart de ces formes mutées restent sensibles au STI571 in vitro.

Depuis la première publication relatant l'efficacité du STI571 chez un patient souffrant d'un GIST métastatique, des études multicentriques de phase I ont été rapportées.²² Les résultats préliminaires des études de phase II, rapportés en 2002 au meeting annuel de l'Association américaine d'oncologie clinique (ASCO), ont démontré un taux très élevé de réponses objectives avec des effets secondaires acceptables. Ces résultats spectaculaires sont à la base de deux études de phase III, actuellement en cours.

Conclusions

Le STI571 est le premier médicament de la famille des inhibiteurs de la transduction du signal. Il inaugure une révolution thérapeutique dans la mesure où le STI571 a été conçu rationnellement pour traiter au niveau moléculaire une anomalie spécifique d'un cancer. Les réponses au STI571 dans la LMC ou les GIST semblent largement supérieures aux réponses obtenues avec n'importe quel autre médicament, avec un profil de toxicité faible. Cependant, dans le cas de la LMC, l'incidence des réponses moléculaires est très faible pour les patients traités en phase chronique et les rechutes sont fréquentes chez les patients traités en phase accélérée ou en phase blastique. Dès lors, de nouvelles études combinant le STI571 à l'interféron a et à la cytarabine sont en cours afin d'améliorer encore les résultats. Ceci implique que tous les patients recevant du STI571 doivent être actuellement inclus dans des protocoles.