RésuméLa protéine mammalian target of rapamycin (mTOR) est impliquée dans la croissance cellulaire, en particulier lors du développement et de la progression tumorale. Son action est dépendante de facteurs oncogéniques bien connus qui régulent la croissance cellulaire tumorale et la progression du cycle cellulaire, en réponse aux stimuli extra-cellulaires. Sirolimus, temsirolimus et évérolimus sont des inhibiteurs spécifi ques de la mTOR qui ont été initialement caractérisés par leurs effets antifungique et immunosup-presseur, mais qui également sont capables d’inhiber la croissance de cellules tumorales, l’invasion tumorale et la dissémination métastatique, et peuvent induire l’apoptose. De plus, les inhibiteurs de la mTOR exercent une puissante activité anti-angiogénique par le contrôle de la transduction du signal induit par le vascular endothelial growth factor. L’effet antitumoral des inhibiteurs de la mTOR, en monothérapie ou en combinaison avec des inhibiteurs de tyrosine kinase ou des médicaments cytotoxiques, a été largement suggéré dans des études précliniques, en particulier des modèles animaux. Les premières études cliniques ont montré que l’utilisation des inhibiteurs de la mTOR était associée à une tolérance acceptable. Actuellement, de nombreux essais cliniques sont en cours dans différents types de cancer, habituellement selon des schémas d’administration dis-continue, pour éviter un effet immunossupresseur délétère. L’utilisation des inhibiteurs de la mTOR dans le contexte de la transplantation d’organe pourrait avoir un intérêt tout particulier, dans des stratégies curative ou préventive, pour le traitement de la récidive du carcinome hépatocellulaire ou des cancers de novo.© 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

SummaryThe mammalian target of rapamycin (mTOR) is implicated in cell growth especially during cancer development and progression. Its action is dependent on well known onco-genic pathways that regulate tumor cell growth and cell cycle progression, in response

Effet antitumoral des inhibiteurs du signal de proliférationAntitumoral effect of proliferation signal inhibitors

J. Dumortier

Unité de transplantation hépatique, Hôpital Edouard Herriot, pavillon H bis, Lyon, France

* Auteur correspondant : Adresse e-mail : jerome.dumortier@chu-lyon.fr (J. Dumortier).

© 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

Gastroentérologie Clinique et Biologique (2009) 33, Suppl. 4, S263—S267

S264 J. Dumortier

to different stimuli. Sirolimus, temsirolimus and everolimus are specifi c inhibitors of mTOR that have originally been characterized by their antifungal and immunosuppressive properties, but also signifi cantly inhibit cancer cells’proliferation, invasion, and meta-stasis, and promote apoptosis. In addition, mTOR inhibitors display potent antiangiogenic properties by the suppression of vascular endothelial growth factor signal transduction. The antitumoral effects of mTOR inhibitors, as a monotherapy or in combination with tyrosine kinase inhibitors or usual cytotoxic agents, have been extensively suggested in preclinical studies, including animal models. In a clinical setting, preliminary reports have demonstrated that mTOR inhibitors use is associated with an acceptable safety profi le. Currently, mTOR inhibitors are tested in multiple trials and various cancer types, usually in intermittent schedules to avoid signifi cant immunosuppression. Of particular interest is the use of mTOR inhibitors in the fi eld of organ transplantation, including liver transplantation, in preventive or curative strategies, for the treatment of recurrent hepatocellular carcinoma and de novo post-transplantation malignancies.© 2009 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Après transplantation d’organes, un traitement immunosup-presseur doit être maintenu indéfi niment dans l’immense majorité des cas. Ce traitement expose à des complications précoces et tardives, pouvant engager le pronostic vital. Parmi ces effets secondaires, le risque cumulé de développer une pathologie cancéreuse croît progressivement au cours du temps [1]. Les inhibiteurs de la mTOR, ou inhibiteurs du signal de prolifération, le sirolimus (et le temsirolimus) et l’évérolimus, sont une classe particulière d’immuno-suppresseurs, possédant des propriétés antitumorales. Actuellement, on dispose de données sur l’effi cacité anti-tumorale de cette classe, dans des modèles précliniques, en pathologie tumorale hors transplantation, mais également, récemment, chez des malades transplantés, avec des résul-tats préliminaires encourageants. La connaissance de ces données peut ouvrir un champ d’investigation spécifi que à la transplantation hépatique, en raison de ses spécifi cités. En effet, une grande partie des malades transplantés du foie ont une tumeur hépatique primitive (connue ou découverte à l’analyse de l’explant hépatique), avec un risque de réci-dive après transplantation hépatique [2], et les malades aux antécédents de cirrhose alcoolique (et souvent d’intoxication tabagique) ont un risque élevé de cancer des voies aérodiges-tives supérieures après transplantation hépatique [3, 4].

Voies de signalisation mTOR au cours du cancer

La protéine TOR a un rôle d’intégration des signaux de prolifération et de division cellulaire (Fig. 1). La cellule est activée par différents facteurs de croissance extracel-lulaires, par l’intermédiaire de récepteurs membranaires. La transduction du signal fait intervenir une voie PI3K/Akt qui inhibe TOR par l’intermédiaire d’un complexe TSC1/TSC2. La protéine mTOR peut se lier à raptor et mSLT8 pour former un complexe mTORC1, ou avec rictor et mlST8 pour former un complexe TORC2 [5]. Le complexe mTORC2 est impliqué dans l’organisation du cytosquelette et n’est pas inhibé par les inhibiteurs du signal de prolifération. Le com-plexe mTORC1 intervient dans la régulation de la croissance cellulaire, de la progression du cycle cellulaire en G1.

Dans de nombreux types de cancer, la régulation de la prolifération cellulaire par mTOR est sous la dépendance de mutations inactivatrices de gènes suppresseurs de tumeur, induisant une activation constitutive de Akt, et donc de la mTOR. Par exemple, la protéine PTEN, mutée dans de nombreux cancers, peut inhiber la PI3K et donc la transduction du signal vers Akt. Les tumeurs avec mutation de PTEN peuvent être sensibles à une inhibition de la mTOR, en aval du signal activateur [6]. Le complexe TSC1/TSC2 est impliqué dans le développement d’hamar-tomes (TSC = tuberous sclerosis complex), mais une inac-tivation isolée de TSC1/TSC2 ne semble pas suffire pour induire le développement de cancer [7]. Il existe une relation entre p53 et mTOR, par deux voies différentes. L’une fait intervenir une activation du complexe TSC1/TSC2. L’autre intervient plus en amont de la mTOR, par une activation de PTEN.

Facteurs de croissance

PI3KPDK1Akt

TSC1 TSC2

Rheb

mTOR mTORrictor raptor

mTORC2 mTORC1

Cytosquelette

Apoptose

Métabolismecellulaire

Cycle cellulaire

rapamycine

PTEN

p53

p53

Membrane cellulaire

Figure 1 Rôle de la mTOR dans le contrôle de la croissance cellulaire.Role of mTOR in cell growth control.

Effet antitumoral des inhibiteurs du signal de prolifération S265

En résumé, différentes voies de contrôle de la proli-fération tumorale convergent vers mTOR, dont la part respective au cours du développement tumoral reste à mieux caractériser.

Études précliniques

Le développement d’une tumeur cancéreuse comprend plusieurs étapes successives, faisant intervenir plusieurs types cellulaires et impliquant des modifi cations de la prolifération cellulaire, sous le contrôle d’oncogènes et de gènes suppresseurs de tumeur. La protéine mTOR peut être impliquée comme régulateur de la croissance cellulaire tout au long de la carcinogenèse, en particulier lors du dévelop-pement des tumeurs épithéliales incluant l’angiogenèse (et la lymphangiogenèse) tumorale. Le potentiel des inhibiteurs de la mTOR pour contrôler la croissance tumorale a été montré dans différents modèles précliniques.

Développement tumoral et inhibiteurs du signal de prolifération

Dans un modèle de souris transgéniques développant des tumeurs de l’ovaire, l’évérolimus a ralenti la croissance tumorale, sans infl uencer le nombre de tumeurs induites, faisant intervenir une activation de Akt [8]. Dans un modèle de tumeurs de la vésicule biliaire chez des souris surexpri-mant erb2, et ayant une activation constitutive du récepteur de l’Epithelial Growth Factor (EGF) et de la mTOR, la rapamycine peut diminuer l’incidence des tumeurs [9]. Les inhibiteurs de la mTOR pourraient également être très effi -caces à un stade précoce de la carcinogenèse, pour éviter l’évolution des lésions prénéoplasiques vers des tumeurs invasives comme cela a été suggéré dans des modèles de cancer du sein [10] et de prostate [11]. Cette propriété pourrait avoir un intérêt majeur pour prévenir l’apparition de cancers de novo après transplantation.

En plus du rôle de la mTOR dans la prolifération cel-lulaire, son rôle dans le contrôle de l’apoptose peut être intéressant comme cible potentielle antitumorale. Dans des cellules de rhabdomyosarcome humain, la rapamycine peut induire l’apoptose indépendamment de la p53 [12]. De plus, l’inhi bition de la mTOR pourrait agir de manière synergique avec des agents cytotoxiques utilisés dans les protocoles de chimiothérapie « standard » [13].

Au cours du processus d’invasion tumorale, différentes protéases permettent la dégradation de la matrice extracel-lulaire. L’expression de mmP-2 et mmP-9, métalloprotéases capables de dégrader le collagène IV des membranes basa-les, est régulée par mTOR [14]. Par exemple, l’expression de mmP-2 peut être inhibée par l’évérolimus et ceci peut réduire le potentiel invasif de cellules de cancer de l’ovaire, in vivo et in vitro [8]. De la même façon, la rapamycine peut réduire les capacités d’invasion dans un modèle de tumeurs sous-cutanées d’adénocarcinome gastrique [15]. L’invasion lymphatique par les cellules tumorales est une étape clé pour la dissémination métastatique et il a été rapporté que la rapamycine pourrait inhiber la lymphangiogenèse par interaction avec les Vascular Epithelial Growth Factor-A (VEGF-A) et VGEF-C [16, 17].

Angiogenèse et inhibiteurs du signal de prolifération

L’angiogenèse tumorale est indispensable à la croissance tumorale, au-delà d’une certaine taille, à la fois au niveau de la tumeur primitive que les localisations métastatiques : c’est le concept de « angiogenic switch » proposé par J. Folkman il y a près de quarante ans [18]. Elle nécessite la prolifération de cellules endothéliales, la dégradation des protéines de la membrane basale des vaisseaux préexistants, l’organisation et la maturation de néovaisseaux à partir des cellules endothéliales, de péricytes et de cellules musculai-res lisses [19]. La mise à disposition récente de molécules ciblant spécifi quement l’angiogenèse, en particulier son acteur principal le VEGF, a ainsi constitué une avancée majeure dans le traitement des cancers. Le VEGF stimule la prolifération des cellules endothéliales par la voie mTOR [20, 21], et, dans plusieurs modèles, la rapamycine peut ralentir l’angiogenèse et la croissance tumorale [22-25].

Développement clinique

L’accumulation de résultats encourageants dans de nombreux modèles précliniques a conduit rapidement à une évaluation de l’effi cacité potentielle des inhibiteurs de la mTOR en clinique chez l’homme. Différentes stratégies peuvent être proposées, utilisant les inhibiteurs du signal de prolifération seuls ou en association, avec une chimiothérapie « stan dard » ou d’autres thérapies ciblées. Actuellement, des résultats préliminaires de tolérance et d’effi cacité sont disponibles.

Hors transplantation

La tolérance des inhibiteurs du signal de prolifération a été évaluée en oncologie dans des essais de phase I avec escalade de doses, dans des schémas thérapeutiques variables (prise quotidienne ou séquentielle). La dose maximale tolérée de temsirolimus rapportée était de 15 à 19 mg/m2/j dans des schémas de 5 jours/15 jours et de 220 mg/m2 par semaine [26, 27]. Les effets secondaires étaient les suivants : asthé nie, nausées, mucite, toxicité cutanée, diarrhée, hyper lipidémie, plus rarement, troubles psychiatriques. La toxicité hématologique consistait en une neutropénie et une thrombopénie (la thrombopénie étant la cause principale de réduction de dose). Dans ces premières études, il n’était pas noté d’immunosuppression patente (incidence d’infection, sous-populations lymphocytaires). Des essais de phase I de combinaison du sirolimus avec des antagonistes du récepteur de l’EGF ont été conduits pour le traitement de tumeurs gliales (caractérisées par la perte d’expression de PTEN et activation constitutive de la voie EGF-mTOR) [28, 29]. Les taux de réponse partielle étaient de 6 à 19 % et de maladie stable de 38 à 50 %. Dans des études de phase II de traitement du glioblastome, une réponse tumorale objective était notée chez un peu plus d’un tiers des malades [30]. L’association de temsirolimus (15 à 75 mg/m2/semaine) et de 5-fl uro-uracile dans le traitement de cancers digestifs a été écartée en raison d’une toxicité sévère, en particulier muqueuse, incluant des cas de perforation digestive [31].

S266 J. Dumortier

Dans une étude randomisée de phase II pour le traitement de carcinomes du rein, une monothérapie de temsirolimus (25, 75, ou 250 mg/m2/semaine) a donné des résultats encourageants un peu meilleurs que l’interféron-α [32]. La tolérance et la réponse tumorale ne variaient pas en fonction de la dose de temsirolimus utilisée.

Actuellement, de nombreux essais de phase I et II sont en cours, privilégiant des stratégies de traitement combi-nant plusieurs thérapies ciblées. Aux États-Unis, le site du National Cancer Institute recensait en novembre 2008, 34 essais en cours testant temsirolimus, 76 sur évérolimus et 42 sur sirolimus.

Après transplantation

La survenue de cancers de novo après transplantation est la complication la plus sévère, responsable d’une grande partie de la mortalité tardive dans les populations de greffés. Les régimes d’immunosuppression avec inhibiteur de la mTOR induisent moins de cancer par rapport aux protocoles « clas-siques » avec inhibiteur de calcineurine [33, 34]. L’intérêt de tels protocoles dans la prévention de la récidive du carcinome hépatocellulaire est en cours d’évaluation [35]. Une question à résoudre est de savoir quelle dose utiliser dans ce cadre : dose « immunosuppressive » habituelle ou dose « antitumorale » plus élevée. L’idéal serait de pouvoir maintenir un immunosuppresseur pour ne pas risquer la perte de greffon, tout en étant actif sur la prolifération tumorale. Cette balance peut être différente selon qu’on attend des inhibiteurs de la mTOR un effet préventif (avant cancer de novo ou récidive) ou curatif. Il faut également garder en mémoire l’effet des inhibiteurs du signal de pro-lifération sur les lymphocytes T, qui pourrait avoir un rôle délétère paradoxal, par exemple par le biais d’une déplétion en lymphocytes T régulateurs [36].

L’effet potentiel des inhibiteurs de la mTOR chez les malades transplantés ayant un cancer évolutif n’est pas clai-rement étayé actuellement. Dans une étude rétrospective, Gomez-Camarero et al. ont récemment rapporté 10 malades ayant développé après transplantation hépatique un cancer de novo et convertis à l’évérolimus [37]. La survie médiane des malades était de 21,3 (7,5-40,5) mois. Elle était meilleure que dans un groupe historique de 14 malades n’ayant pas reçu d’évérolimus : 100 %, 90 %, 72 % versus 50 %, 29 %, 14 % respectivement à 6, 12 et 24 mois.

Conclusion

Actuellement, presque 40 ans après la découverte de la rapamycine, la place des inhibiteurs de la mTOR en trans-plantation d’organe reste à préciser, en particulier chez les malades ayant un cancer, ou à risque d’en développer un. Il est maintenant acquis que la voie de la mTOR joue un rôle majeur au cours du développement tumoral, incluant l’angiogenèse. Cet effet bénéfi que s’associe à un effet potentiel de défaut secondaire de l’immunité antitumorale. De nombreuses questions restent donc en suspens, et on attend beaucoup des essais prospectifs en cours. Dans ce domaine, il faudra certainement un long suivi des malades pour obtenir des données d’effi cacité et de tolérance robustes. Une question majeure est celle des molécules à

associer avec les inhibiteurs de la mTOR, pour le contrôle du rejet de greffe, et de la prolifération néoplasique.

Confl it d’intérêt :

L’auteur n’a déclaré aucun confl it d’intérêt.

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