KRAS et cancer colorectal : un pas de géant vers la médecine personnalisée

Immuno-analyse et biologie spécialisée (2009) 24, 196—209

REVUES GÉNÉRALES ET ANALYSES PROSPECTIVES

KRAS et cancer colorectal : un pas de géant vers la médecine personnalisée KRAS and colorectal cancer: an important step to the personalized medicine J. Lamoril c,∗, N. Ameziane a, J.-C. Deybach c, P. Bouizegarène c, M. Bogard b a

Laboratoire de biologie polyvalente, centre hospitalier de Sens, 89100 Sens, France Laboratoire de biochimie et biologie moléculaire, centre hospitalier d’Argenteuil, 95100 Argenteuil, France c Laboratoire de biochimie et génétique moléculaire, hôpital Louis-Mourier, 178, rue des Renouillers, 92700 Colombes, France b

Rec ¸u le 2 mars 2009 ; accepté le 4 mai 2009 Disponible sur Internet le 3 septembre 2009

KEYWORDS KRAS; Colorectal cancer; Anti-EGFR; Cetuximab; Panitumumab

MOTS CLÉS KRAS ; Cancer colorectal ; Anti-EGFR ; Cetuximab ; Panitumumab

∗

Summary Colorectal cancer is the third cause of cancer and the second most common cause of death from cancer in France. Owing to important advances in our understanding of molecular and biochemical events involved in the process of carcinogenesis and tumor growth, cancer therapy, and especially colorectal cancer therapy, has entered a new era. In this cancer, targeted therapy has appeared the last past few years with two antibodies to epidermal growth factor receptor (EGFR): cetuximab and panitumumab. Numerous studies have shown the benefit of these antibodies in patients with metastatic colorectal cancer. However, this benefit is limited to patients with wild-type KRAS gene only. Actually, mutated KRAS gene is associated with antiEGFR resistance. Therefore, KRAS mutation studies are mandatory before adding anti-EGFR to chemotherapy. These findings represent an important step forward in the field of personalized medicine which is defined as the determination of the optimal treatment for each patient in order to avoid overtreatment with drugs that have potentially toxic adverse effects but little benefit. A new branch of medicine is rising, personalized medicine. © 2009 Elsevier Masson SAS. All rights reserved. Résumé Le cancer colorectal est la troisième cause de cancers et la deuxième cause de mortalité par cancer en France. Ces dix dernières années, l’arsenal thérapeutique dans cette indication s’est enrichi de nouvelles molécules parmi lesquelles les anti-epidermal growth factor receptor (anti-EGFR, récepteurs des facteurs de croissance épidermique). Deux anti-EGFR sont actuellement commercialisés en France, le cetuximab et le panitumumab. De nombreuses études ont démontré l’efficacité de ces anti-EGFR dans les cancers métastasés en association ou non avec d’autres molécules, cette efficacité étant conditionnée à l’absence de mutation sur le gène codant pour KRAS. La présence d’une mutation sur ce gène est en effet responsable d’une résistance aux anti-EGFR. Ainsi, la recherche préalable de mutations sur le gène codant

Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (J. Lamoril).

0923-2532/$ – see front matter © 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/j.immbio.2009.05.001

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pour KRAS constitue une étape majeure dans le domaine de la médecine individualisée. Elle permet en effet d’optimiser le traitement chez chaque patient tout en évitant le cas échéant, les risques toxiques liés à ce traitement et une prescription inutile et inefficace. Une nouvelle branche de la médecine encore à l’étape embryonnaire, la médecine personnalisée, est en marche. © 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

Introduction Des études récentes et concordantes ont montré l’intérêt de la prescription d’anticorps ciblant le récepteur du facteur de croissance épidermique (epidermal growth factor receptor [EGFR]). Ces deux anticorps, cetuximab et panitumumab, ont démontré leur efficacité dans le traitement des métastases des cancers colorectaux. Cet article a pour objectif de montrer l’intérêt de la recherche des mutations dans ce gène et l’étape importante que constitue cette étude en médecine.

Les cancers du côlon En fréquence avec 37 413 cancers diagnostiqués en 2005, le cancer du côlon est le troisième en France après les cancers du sein et de la prostate avec un rapport H/F de 1,5 et une survie relative à cinq ans de 56 % chez l’homme et de 58 % chez la femme [11]. C’est la deuxième cause de décès par cancer en France (11,6 % de l’ensemble des décès par cancer). Le cancer du côlon est sporadique dans environ 95 % des cas et héréditaire dans environ 5 % des cas. Parmi les formes héréditaires, on peut citer par exemple, la polypose adénomateuse familiale et le syndrome de Lynch, également nommé syndrome hereditary non polyposis colorectal cancer (HNPCC). Certaines pathologies inflammatoires présentent un risque élevé de développer un cancer du côlon (par exemple, la maladie de Crohn et la rectocolite hémorragique). La physiopathologie des cancers sporadiques du côlon commence à être décryptée même si de nombreuses inconnues demeurent (Fig. 1) [14]. Au niveau génétique, en dehors des cancers héréditaires qui constituent 5 % des cas, de nombreuses anomalies peuvent être observées et plusieurs gènes impliqués [33]. Ainsi, dans les cancers sporadiques, l’instabilité chromosomique (telle que l’aneuploïdie ou les réarrangements chromosomiques) est observée dans 80 à 85 % des cas et l’instabilité des microsatellites (MSI) dans environ 15 % des cas, cette dernière anomalie étant souvent associée au phénotype d’hyperméthylation des ilôts CpG, une hyperméthylation du gène MLH1 et/ou la présence de la mutation V600E sur le gène BRAF [31,55]. Malgré les avancées thérapeutiques majeures dans le traitement du cancer colorectal, il n’existe le plus souvent pas de guérison à ce jour (on parle de survie), les patients décédant le plus souvent des complications liées aux métastases. Un certain nombre d’agents cytotoxiques sont habituellement utilisés dans le traitement des cancers du côlon. Le 5-fluorouracil (5-FU, fluoropyrimidine, inhibiteur de la thymidilate synthase impliquée dans la synthèse de l’ADN) associé à l’acide folinique, était le seul traitement du cancer du côlon jusqu’en 1996. L’arrivée de l’oxaliplatine (un inhibiteur de la réplication de l’ADN et, semble-t-il, un régulateur négatif de la thymidilate synthase), de la capecitabine, du

raltitrexed (fluoropyrimidines orales d’action similaire au 5FU) et de l’irinotécan (un inhibiteur de la topoisomérase I impliquée dans la réparation de l’ADN) ont par la suite rendu possible plusieurs combinaisons thérapeutiques par association de ces différentes molécules [47]. Ces combinaisons ont eu pour effet d’améliorer significativement la survie des patients. En effet, la survie moyenne des patients avec métastases étaient de dix à 20 mois avec le 5-FU seul et s’est prolongée au-delà de 20 mois avec les différentes associations. La probabilité de survie à cinq ans après résection d’un cancer colique et atteinte des ganglions régionaux (stade III) est passée de 55 à 60 % sans traitement à plus de 70 % avec les associations médicamenteuses. Depuis le début des années 2000, de nouvelles molécules sont apparues sur le marché et ont encore amélioré la survie des patients. Parmi les nouvelles thérapies utilisées ou en développement, des molécules ciblant la croissance tumorale ou la survie de la tumeur ont été commercialisées. Deux cibles cellulaires ont été particulièrement visées, l’EGFR et le récepteur du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire vascular endothelium growth factor receptor (VEGFR) que nous ne développerons pas, cette dernière cible n’ayant pas de lien direct avec le sujet de cet article. Pour mémoire, un anticorps anti-VEGFR, le bevacizumab a été développé. Des études sont en cours pour évaluer son intérêt (discuté par certains) dans les cancers colorectaux en association avec les autres traitements [37,74]. Par ailleurs, la physiopathologie des cancers colorectaux a grandement avancé [14], de nombreux gènes participant à la cancérogenèse du côlon ont été identifiés (par exemple, les gènes KRAS, p53 et APC). Ces avancées moléculaires et biochimiques ont permis le développement de nouvelles molécules thérapeutiques dont découle en particulier l’étude de KRAS.

La famille des récepteurs de croissance épidermique EGFR Les récepteurs EGFR (Omim 131550) sont des molécules transmembranaires permettant à partir de signaux extracellulaires, la transmission d’informations, dont la transduction intracellulaire, provoque un ensemble de processus métaboliques comme la croissance cellulaire, la différenciation, la survie, la progression du cycle, l’angiogenèse et la réponse aux médicaments. Les EGFR (appelés aussi erbB1 ou HER1) sont des membres de la famille erbB de récepteurs tyrosine kinase comprenant entre autres, erbB2 (HER2/neu), erbB3 (HER3) et erbB4 (HER4).

La protéine EGFR L’EGFR est une glycoprotéine de 170 kDa codée par le protooncogène c-erbB1 situé sur le chromosome 7q22. Comme de nombreux récepteurs transmembranaires, les EGFR sont

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Figure 1 Schéma de la modélisation de la cancérogenèse au cours du cancer du côlon sporadique [14,33]. Un ensemble d’anomalies moléculaires aboutit au cancer. Progressivement, une instabilité génomique s’installe par instabilité des MSI et/ou instabilité chromosomique, ces deux mécanismes n’étant pas exclusifs l’un de l’autre. Une succession d’évènements épigénétiques et génétiques impliquant un grand nombre de gènes transforme l’épithélium normal en adénocarcinome. Le développement de mutations sur les gènes de réparation et de maintenance de l’ADN, sur les oncogènes et les gènes suppresseurs de tumeur (anti-oncogènes), ainsi que des modifications épigénétiques (notamment la méthylation anormale de promoteurs impliqués dans la réparation de l’ADN et la dysrégulation des microARNs) jouent un rôle fondamental dans l’initiation et le développement du cancer colorectal. [•]Présente dans environ 15 % des cancers colorectaux, l’instabilité des MSI est liée à la perte de fonction de gène(s) impliqué(s) dans la réparation de l’ADN (système mismatch repair [MMR] associant les protéines codées par ces gènes et un grand nombre d’autres protéines). De nombreux gènes deviennent alors instables, notamment ceux présentant des séquences répétées dans leur région codante (par exemple, TGFBR2, BAX, IGFR2, ACVR2. . .). Par ailleurs, l’hyperméthylation biallélique du gène MLH1 au niveau de son promoteur provoque l’inactivation de ce gène ainsi que du système MMR (voir infra). Un autre gène fréquemment muté et associé au statut MSI est le gène BRAF avec une mutation prédominante V600E (le mécanisme de sa mutagenèse n’est pas encore connu). Les tumeurs MSI sont le plus souvent localisées au côlon proximal, riches en mucine et de meilleur pronostic que les tumeurs non instables (microsatellite stable [MSS]). • L’instabilité chromosomique (80—85 % des cancers colorectaux) dont l’aneuploïdie est l’anomalie la plus observée, implique d’autres gènes. Le mécanisme précis de cette instabilité demeure néanmoins encore mal connu. Bien que la protéine p53 soit impliquée dans ce mécanisme dans certains cas, d’autres protéines joueraient un rôle important, notamment celles impliquées dans un système de réparation différent du système MMR, le système base excision repair (BER) comme le gène MYH (bien que des mutations de ce gène soient rarement rencontrées dans les cancers sporadiques), mais aussi les protéines régulant les interactions du fuseau et des kinétochores au cours de la mitose (par exemple, MAD2, BUB1, BUBR1. . .) et celles régulant le centrosome (par exemple, STK15. . .). D’autres protéines impliquées dans la vérification de la fidélité de l’ADN interviendraient dans ce processus. Outre p53 déjà évoqué, on retrouve BRCA1 et 2, ATM. . . et celles contrôlant le cycle cellulaire (cf. CDC4, KLF4. . .). • Les modifications épigénétiques. Elles sont caractérisées essentiellement mais pas uniquement par des anomalies de méthylation. Parmi les nombreux gènes identifiés et soumis à dysméthylation, on peut citer MLH1 (> 80 % des cancers avec MSI), MGMT, CDKN2A et HIC1. Lorsqu’un grand nombre de gènes ont leur promoteur anormalement méthylé, on parle de cancer avec phénotype d’hyperméthylation (CpG island methylator phenotype [CIMP]). Comme déjà évoqué, ce phénotype CIMP est souvent associé à la mutation V600E du gène BRAF. De nombreuses modifications post-traductionnelles des histones sont aussi associées à ces anomalies et sont encore mal comprises. MGMT : O6 -methylguanine DNA methyltransferase ; MLH1 : human Mut-L homologue 1 ; APC : adenomatous polyposis of the colon.

composés d’un domaine de fixation extracellulaire, d’un domaine lipophile transmembranaire et d’un domaine tyrosine kinase. Plusieurs ligands se fixent sur ce dernier : epidermal growth factor (EGF), transforming growth factor alpha (TGF-alpha), l’amphiréguline, la betaceluline, l’épiréguline, NRG2-alpha (neuregulin 2) et l’heparinbinding EGF. La fixation d’un de ces ligands sur le récepteur provoque sa dimérisation (soit sous forme d’homodimères

EGFR-EGFR, soit sous formes d’hétérodimères avec d’autres récepteurs de la même famille). Cette modification moléculaire provoque l’activation de sa tyrosine kinase et son autophosphorylation, puis l’activation d’un ensemble de signaux moléculaires intracellulaires. Plusieurs voies de transduction du signal sont activées, notamment la voie mitogen-activated protein kinase (MAPK), la voie PI3K/Akt et la voie Jak/STAT (Fig. 2). Ces voies de transduction

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Figure 2 Signaux de transduction par stimulation d’EGFR [35,62]. La stimulation d’EGFR provoque une cascade métabolique complexe impossible à décrire totalement dans un seul schéma. La figure représentée ici constitue une simplification de celle-ci. De nombreux ligands peuvent se fixer sur EGFR tels que le facteur de croissance épidermique (epidermal growth factor [EGF]), l’amphiréguline, l’épiréguline, le transforming growth factor (TGFalpha), l’heparin binding EGF (HB-EGF) et la beta-celluline. La fixation de ces ligands aboutit à la dimérisation et la phosphorylation du récepteur EGFR et la stimulation de nombreuses effecteurs [68]. Les molécules RAS (HRAS et KRAS) répondent à de nombreux stimulis dont EGFR. Elles sont alors activées par l’intermédiaire de molécules appelées adaptateurs telles que growth factor receptor bound protein 2 (Grb2) et son of sevenless (SOS, drosophila, homolog 1 ou guanine nucleotide exchange factor). KRAS activé provoque une cascade moléculaire aboutissant à l’activation de MEK, puis d’ERK et la transcription de nombreux gènes au niveau du noyau de la cellule (cf. C-MYC, CREB, NF-KB. . .) dont l’aboutissement est la prolifération cellulaire, la survie de la cellule, la diffusion de métastases et la néoangiogenèse. D’autres voies sont également activées dont la voie phospho-inositol kinases (PI3K) et AKT (v-akt murine thymoma viral oncogene homolog 1) provoquant l’inhibition de l’apoptose et d’autres signaux moléculaires (par exemple, RSK). Dans les cancers, l’activation constitutive d’ERK peut être la conséquence de mutations de KRAS, de BRAF ou d’EGFR. L’activation d’ERK est régulée par un rétrocontrôle négatif assuré essentiellement par un ensemble de protéines déphosphorylant ERK et dénommé dual specificity phosphatases (DUSPs). La protéine Sprouty (appelée aussi drosophila, homolog of, 1; spry1) régule négativement les protéines RAS (et donc KRAS) et indirectement les protéines RAF. Parmi les protéines sur lesquelles agissent les protéines RAS, deux classes au moins sont activées, des protéines de la famille PI3K (groupe de protéines kinases) et Ras-related guanine nucleotide dissociation stimulator (RalGDS). PTEN régule la voie de transduction PI3KT/AKT. Son inactivation induit l’activation de cette voie. MEK : mitogen-activated protein kinase extracellular-signal regulated kinase ; ERK : extracellular signal regulated kinase ; Grb2 : growth factor receptor bound 2 ; SOS : son of sevenless ; NF1 : neurofibromin 1 ; Ral : V-ral simian leukemia viral oncogene homolog A ; RBP1 : RalA-binding protein 1 ; PTEN : phosphatase homologue to tensin. Les voies métaboliques impliquées dans le cancer colorectal peuvent être visibles sur le site Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) : www.genome.jp/kegg (pour le cancer colorectal : www.genome.jp/dbget-bin/show pathway?hsa05210+3845).

induisent l’expression de gènes dans le noyau de la cellule et une réponse cellulaire. Après fixation du ligand et transmission du signal de transduction, l’EGFR est internalisé dans la cellule, inactivé et dégradé ou recyclé à la surface de la membrane cellulaire.

Expression d’EGFR et tumeur L’EGFR est exprimé dans toutes les cellules de l’organisme, ainsi que dans de nombreuses tumeurs, notamment d’origine épithéliale. Ainsi, l’EGFR est exprimé dans 60 à 80 % des cancers colorectaux [32]. L’activation de l’EGFR dans la tumeur joue un rôle majeur dans la tumorigenèse en stimulant la prolifération cellulaire et en

inhibant l’apoptose. Elle favorise aussi l’angiogenèse et la génération de métastases. La surexpression d’EGFR est observée dans de nombreuses tumeurs (cancers colorectaux , cancer du poumon, cancer du pancréas, cancer de la tête et du cou, cancer du sein, etc.) [64]. Cette surexpression est corrélée à un mauvais pronostic et une moins bonne réponse en chimiothérapie. L’ensemble de ces observations a amené l’industrie pharmaceutique à développer dans les années 1990 des molécules ciblant ce récepteur (Tableau 1).

EGFR et mutations Selon les études, le gène codant pour l’EGFR est amplifié dans 6 à 51 % des tumeurs soit par amplification du gène

200 Tableau 1

J. Lamoril et al. Molécules ciblant l’EGFR.

Anticorps anti-EGFR [64]

Nature

ADCC

®

Cetuximab (Erbitux )

IgG1 - chimérique Oui (30 % murin) Matuzumab IgG1 - humanisé Oui (10 % murin) Nimotuzumab IgG1 - humanisé Oui (10 % murin) Zalutumumab IgG1 - 100 % Oui humain Panitumumab (Vectibix® ) IgG2 - 100 % Non humain Molécules inhibitrices de l’EGFR Erlotinib (Terceva® ) Inhibiteur de tyrosine kinasea Gefitinib (Iressa® ) Inhibiteur de tyrosine kinasea Lapatinib (Tyverb® ) Inhibiteur de tyrosine kinasea,b ADCC : antibody dependent cell cytotoxicity (cytotoxicité dépendante des anticorps). a Non utilisé dans le cancer du côlon. b Inhibe aussi HER2 (ou ERBB2, v-erb-b2 avian erythroblastic leukemia viral oncogene homolog 2).

au locus (augmentation du nombre de copies du gène) soit par polysomie du chromosome 7 [36]. Certains auteurs ont montré une relation entre l’amplification du gène EGFR et la réponse thérapeutique. Les études sont néanmoins discordantes avec cependant une tendance à une meilleure efficacité des anticorps anti-EGFR en cas d’amplification ou de polysomie. Aucune conclusion à ce jour n’a été faite sur les conséquences de cette amplification [36]. En pratique clinique, celle-ci n’est actuellement pas analysée que ce soit par les outils de la biologie moléculaire [60] ou par immunohistochimie [13]. Des études ont recherché des mutations dans le gène EGFR et en ont rarement retrouvées [6]. Cellesci semblent jouer un rôle négligeable et sans conséquence clinique ou thérapeutique dans le cadre de l’utilisation d’un anti-EGFR [6,75].

Les anticorps anti-EGFR L’ensemble des propriétés d’EGFR et leur dérégulation au cours des processus tumoraux a abouti au développement de molécules ciblant celle-ci. Parmi les molécules développées (Tableau 1), les anticorps anti-EGFR ont démontré une certaine efficacité [15]. Les anticorps anti-EGFR sont des inhibiteurs des EGFR. En se fixant sur leur cible, ils provoquent l’internalisation d’EGFR et sa dégradation. Actuellement, il existe deux inhibiteurs commercialisés pour le traitement des cancers colorectaux (il existe d’autres indications thérapeutiques pour ces molécules que nous n’évoquerons pas) : • cetuximab (Erbitux® ), anticorps chimérique IgG1 souris/homme ciblé contre le domaine extracellulaire d’EGFR [77]. La fixation de la molécule à sa cible empêche la fixation de son ligand, induit l’internalisation du récepteur, sa dégradation et une inhibition directe du récepteur tyrosine kinase [48]. Ce blocage inhibe la transduction

du signal des voies PI3K/Akt et RAS-RAF/MAPK et donc l’ensemble des mécanismes d’apoptose, de prolifération cellulaire, d’angiogenèse et de dissémination des métastases. Il a probablement aussi une action cytotoxique anticorps dépendant antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC) du fait de sa nature IgG1. L’activité ADCC (cytotoxicité anticorps dépendante) lui assurerait ainsi une activité antitumorale supplémentaire [77]. Cette activité n’est cependant pas claire cliniquement. Il a montré son efficacité dans les cancers du côlon métastasés résistants à l’irinotecan, à l’oxiplatine et au 5-fluoro-uracile [44] ; • panitumumab (Vectibix® ), anticorps humain IgG2 aux activités similaires au cetuximab mais dénué d’activité ADCC (seuls, les IgG1 ont une activité ADCC). D’autres anticorps anti-EGFR sont en cours d’enregistrement tels que le matuzumab, le zalutumumab et le nimotuzumab.

Toxicité cutanée et anti-EGFR L’existence d’une toxicité cutanée sous forme d’une éruption acnéiforme apparaissant dans les premières semaines de traitement est un signe important de réponse au traitement anti-EGFR. Sa présence étant corrélée à une meilleure efficacité du traitement, indépendamment de l’absence d’une mutation KRAS [36].

Les mécanismes de résistances aux anti-EGFR Les EGFR sont impliqués dans de nombreuses voies métaboliques. Par conséquent, la résistance aux anti-EGFR peut résulter de plusieurs mécanismes distincts [15] : • l’activation d’une voie alternative de récepteurs tyrosine kinase contournant la voie EGFR (par exemple, les voies c-Met ou IGFR) ; • l’augmentation de l’angiogenèse ; • l’activation constitutive (par mutation par exemple) d’un médiateur situé en aval d’EGFR (par exemple, PTEN, KRAS) ; • la présence de mutations sur EGFR.

Les anti-EGFR et les mutations KRAS De nombreuses études ont démontré qu’en absence de mutations KRAS, le cetuximab et le panitumumab seuls ou en association avec d’autres anticancéreux (cf. 5-fluoro-uracil, irinotecan, oxaliplatine) amélioraient la survie des patients et le taux de réponse antitumorale [9,36,59,73].

Les résultats des anti-EGFR De nombreuses études ont évalué l’intérêt de ces molécules dans le traitement des cancers colorectaux [64]. Ces molécules ont amélioré l’efficacité de la chimiothérapie conventionnelle aboutissant à une réponse partielle ou une stabilisation de la maladie chez certains patients. Ils prolongent modestement la survie globale des patients et le

KRAS et cancer colorectal : un pas de géant vers la médecine personnalisée taux de réponse antitumoral tout en améliorant la qualité de vie des patients [77]. Ces résultats sont néanmoins modérés. En effet, 15 % des patients ne possédant pas de mutation sur le gène KRAS répondent au traitement par le cetuximab, la survie moyenne étant alors de 9,5 mois contre 4,8 mois chez les patients ayant un traitement palliatif sans cetuximab [39]. Cette prolongation, même modeste, est cependant un pas important en cancérologie. Néanmoins, de nombreuses études ont montré que certains patients ne répondaient pas au traitement anti-EGFR.

Les indications des anti-EGR À ce jour, les indications dans les cancers colorectaux sont limitées [38,45,46]. Les anti-EGFR sont indiqués dans le traitement des patients présentant un cancer colorectal métastatique en absence de mutation sur le gène KRAS : • en association avec une chimiothérapie ; • en monothérapie après échec d’un traitement à base d’oxaliplatine et d’irinotécan et en cas d’intolérance à l’irinotécan. Il est donc important de rechercher par les outils de biologie moléculaire l’absence de mutations sur le gène KRAS avant toute prescription d’anti-EGFR.

La famille Ras La famille Ras est constituée d’oncogènes dont la première description historique remonte à 1916 avec la découverte du virus Rous sarcoma virus (RSV), rétrovirus découvert par Peyton Rous en injectant un extrait de tumeur de poulet chez des poulets sains ce qui induisit un sarcome chez ces derniers. Il fallut attendre les années 1970 à 1980 pour démontrer que RSV contenait un matériel génétique capable d’induire la transformation cancéreuse sans induire de réplication virale. Le gène viral induisant le sarcome fut alors dénommé src (pour sarcoma). Capable d’induire un cancer, le gène v-src (v pour viral) fut dénommé oncogène. En 1976, il fut démontré qu’une séquence proche de src était présente dans le génome normal de poulet (appelé c-src [c pour cellular] par opposition à v-src pour la forme virale). Il fut établi que les oncogènes viraux étaient en fait dérivés d’oncogènes cellulaires par intégration, puis transformation de ces derniers dans le génome viral en oncogène. De nombreux travaux de cette période démontrèrent l’existence de gènes proches de ces oncogènes viraux dans différents espèces y compris chez l’être humain et impliqués essentiellement dans les signaux de transduction cellulaire régulant la croissance normale des cellules. Lorsqu’ils sont mutés, ces gènes proches de ceux retrouvés chez les virus, et appelés proto-oncogènes, participent à la cancérogenèse de la cellule. Durant cette période, il fut démontré que des rétrovirus murins hybrides rat—souris, les rétrovirus de sarcome respectivement de Harvey et de Kirsten contribuaient à la cancérogenèse par l’intermédiaire d’un ensemble de gènes appelés ras (de l’anglais rat sarcoma virus) [40]. Les homologues cellulaires de ces oncogènes viraux furent initialement mise en évidence chez le rat en 1981 et dans un deuxième temps chez la souris et l’être humain [40]. Il fut alors démontré que ces oncogènes présentaient des

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propriétés similaires à l’oncogène src du virus SRV. Le virus dérivé du sarcome de Kirsten fut dénommé K-ras chez les mammifères (et celui de Harvey, H-ras) [40]. La famille Ras constitue une famille de proto-oncogènes codant pour des G-protéines dont on distingue trois principaux membres Harvey-ras (HRAS), Kirsten-Ras (KRAS) et NeuroblastomaRas (NRAS). D’autres protéines de cette famille furent ensuite décrites telles que R-RAS, TC21 (R-RAS2), M-RAS (R-RAS3), Rap1A, Rap1B, Rap2A, Rap2B, RalA et RalB [71]. La protéine KRAS (Omim 190070) localisée à la partie interne de la membrane cellulaire est un composant central de la voie mitogen-activated protein kinase (MAPK). Elle possède une activité GTPase (hydrolyse du GTP). Après phosphorylation de la partie intracellulaire d’EGFR induite par la fixation de son ligand EGF, la transduction du signal provoque la transactivation de KRAS en stimulant la fixation de guanosine 5 -triphosphate (GTP) sur celle-ci activant ainsi les protéines en aval et aboutissant à la stimulation de gènes dans le noyau de la cellule. Plusieurs isoformes des protéines Ras ont été décrites (voir infra) avec une tissuspécificité différente et une répartition dans les organelles variables (par exemple, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi ou mitochondrie, l’essentiel de la protéine KRAS étant située au niveau transmembranaire où elle joue un rôle de transactivation de la croissance cellulaire). Par exemple, l’isoforme KRAS-4B à la différence de l’isoforme KRAS-4A est essentielle pour l’embryogenèse. Par ailleurs, la protéine KRAS transmembranaire peut induire une transformation cellulaire alors que la protéine KRAS mitochondriale induit une apoptose. De manière générale, dans les tumeurs, il en résulte une stimulation de la croissance cellulaire, une résistance à l’apoptose et des modifications du cytosquelette favorisant l’invasion tumorale.

Le gène KRAS Le gène KRAS cloné chez l’être humain en 1982 (Omim 190070), localisé sur le chromosome 12 (12p12.1), code pour une protéine de 21 kD environ. Constitué de six exons et mesurant 38 kb, il code pour deux isoformes différant par leur partie C-terminale par épissage alternatif de l’exon 5. L’exon 1 est non codant et les exons 2, 3 et 4 sont identiques dans les deux isoformes : • l’isoforme a est composée de six exons, l’exon 6 contenant la partie 3’ non codante de cet isoforme ; • l’isoforme b est constitué de cinq exons codant (l’exon 5 n’étant pas codé par saut d’exon). L’exon 6 code pour la partie C-terminale de l’isoforme b. Par ailleurs, ces deux isoformes subissent de profondes modifications post-traductionnelles dont les conséquences sont importantes pour la localisation de la protéine, ainsi que pour ses fonctions dans les différentes voies métaboliques. La protéine KRAS outre sa localisation à la membrane, peut ainsi être transportée sur différentes organelles intracellulaires telles que la membrane externe de la mitochondrie, par exemple. À noter qu’il existe un pseudogène de KRAS, KRAS1P situé sur le chromosome 6 (6p12-p11).

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Tableau 2 Exemples de tissus mutés pour la famille RAS dans les cancers [40].

Tableau 3 Mutations aux codons 12 et 13 du gène codant pour KRAS.

Tissue

Codon 12

Mutation

Codon 13

Mutation

GGT

AGT c.G34A p.G12S CGT c.G34C p.G12R TGT c.G34T p.G12C GAT c.G35A p.G12D GCT c.G35C p.G12A GTT c.G35T p.G12V

GGC

GAC c.G38A p.G13D AGC c.G37A p.G13S CGC c.G37C p.G13R TGC c.G37T p.G13C GCC c.G38C p.G13A GTC c.G38T p.G13V

Tractus biliaire Col de l’utérus Endomètre Tractus gastro-intestinal Tissu hémo- et lymphopoïétique Côlon et rectum Poumon Ovaires Pancréas Glandes salivaires Peau Intestin grêle Estomac Thymus Thyroïde Voies aérodigestives supérieures Tractus urinaire

H-RAS (%)

K-RAS (%)

N-RAS (%)

0 9 1 0 0

32 8 14 19 5

1 1 0 0 12

0 1 0 0 16 5 0 4 0 4 9

32 17 15 60 4 2 20 6 15 3 4

3 1 4 2 0 19 25 2 0 7 3

12

4

3

Incidence des mutations KRAS dans les tumeurs solides À partir de 1984, les mutants KRAS ont été décrits dans un grand nombre de cancers. KRAS est un des oncogènes les plus actifs dans les cancers (Tableau 2). En dehors des cancers du côlon où le taux de mutations est d’environ 30 à 40 %, des mutations sur le gène KRAS sont retrouvées dans d’autres tumeurs dans des portions variables, 16 à 38 % dans les cancers du poumon, 45 % dans les cholangiocarcinomes, 60 à plus de 95 % dans les cancers du pancréas, de 6 à 37,5 % selon la localisation dans les cancers de l’estomac [36].

Les mutations KRAS dans les cancers colorectaux Dans les cancers non héréditaires du côlon, 40 % des tumeurs (20 à 50 % selon les études) possèdent une mutation sur le gène KRAS [10,23,36]. Il s’agit de mutations somatiques acquises et donc non héréditaires. Quatre-vingt-dix pour cent de ces mutations sont situées sur les codons 12 et 13 du gène codant pour KRAS (70 % pour le codon 12 et 30 % pour le codon 13, Tableau 3). Dans quelques cas, on en retrouve au niveau des codons 61 et 63. Plus rarement encore, d’autres mutations sont retrouvées ailleurs sur le gène KRAS (par exemple, au codon 59) [65]. Il a été démontré, par ailleurs, que ces mutations étaient mutuellement exclusives de celles présentes sur le gène EGFR. Pour mémoire et bien que sortant du cadre de cet article, on retrouve aussi des mutations KRAS dans le cancer du poumon le plus fréquent, le cancer non à petites cellules (non small cell lung cancer [NSCLC]) dans environ 20 % des cas, tumeur pour laquelle des antiEGFR peuvent aussi être utilisés [62].

Conséquences des mutations des codons 12 et 13 du gène codant pour KRAS Les mutations sur le gène KRAS jouent un rôle fondamental dans l’activation de la protéine KRAS mutée et la progression du cancer colorectal. Ces deux codons codent pour une glycine située à proximité du site catalytique de la protéine provoquant en cas de mutation, une diminution de l’activité GTPase de la molécule qui reste alors dans la conformation active liée au GTP. Par cascade en chaîne, cette activation chronique de la protéine ras active les autres voies métaboliques (PI3K et MAP kinase notamment) aboutissant à la transformation maligne. Cette activité étant constitutive, elle ne répondra pas au blocage d’EGFR (situé en amont de KRAS dans la cascade métabolique) par des anticorps spécifiques. La cellule sera résistante aux anticorps anti-EGFR. Selon la mutation causale, cette diminution d’activité est variable et, par conséquent, l’agressivité de la tumeur aussi. À titre d’exemple, la mutation au codon 12 de la glycine en valine (p.G12 V) est associée à une plus grande agressivité de la tumeur [7]. De nombreuses études ont comparé les patients ayant une mutation KRAS et ceux ne l’ayant pas au cours d’un traitement avec un anti-EGFR. De manière générale, chez les patients n’ayant pas la mutation KRAS sur les codons 12 et 13, 59,3 % obtenaient une réponse antitumorale lors d’un traitement contenant du cetuximab contre 43,2 % parmi ceux qui ne prenaient pas de cetuximab. En présence d’une mutation sur un des deux codons, il n’y avait plus de différence de réponse avec ou sans cetuximab [78]. De manière plus générale, 3 % des sujets ayant une mutation KRAS répondent au traitement par les anti-EGFR contre 27 % des sujets n’ayant pas de mutation KRAS [62]. Conséquences des mutations KRAS au cours d’un traitement par anti-VEGF Par son activation, VEGFR provoque en particulier la synthèse du facteur de croissance vasculaire endothélial vascular endothelial growth factor (VEGF). L’inhibition du

Exemples de techniques de recherche de mutations dans le gène KRAS [38].

Méthode

Principe

Sensibilité (% mutant/normal)

Rapidité d’exécution

Inconvénients

Séquenc ¸age direct (méthode de Sanger ou méthode de pyroséquenc ¸age)

Comparaison de la séquence nucléotidique amplifiée par rapport à la séquence de référence Les mutations sont analysées spécifiquement par digestion enzymatique

20—50

Lent (délai de résultat : 4 jours à 2 semaines à partir de tissu en paraffine) Lent (délai de résultat : 4 jours à 2 semaines à partir de tissu en paraffine)

Sensibilité faible

Courbe de fusion haute résolution (HRM) confirmée par séquenc ¸age

Selon la mutation, la Tm est différente du Tm de référence

5

Lent (délai de résultat : 4 jours à 2 semaines à partir de tissu en paraffine)

PCR en temps réel (exemple : PCR TaqMan)

Un ensemble de sondes spécifiques des allèles mutés et normaux sont hybridées après amplification

10

Rapide (environ 2 jours à partir de tissu en paraffine)

PCR spécifique d’allèle (ARMS-PCR)

PCR avec amplification spécifique de la mutation étudiée

1

Rapide (environ 2 jours à partir de tissu en paraffine)

Digestion enzymatique (PCR-RFLP) confirmée par séquenc ¸age

< 10

Lourd Lent Faible sensibilité Nécessité de confirmer par séquenc ¸age Lourd Lent Faible sensibilité Nécessité de confirmer par séquenc ¸age Coûteux Lourd Nombreuses amorces nécessaires La confirmation par séquenc ¸age se discute Nombreuses amorces nécessaires

KRAS et cancer colorectal : un pas de géant vers la médecine personnalisée

Tableau 4

La confirmation par séquenc ¸age se discute HRM : high resolution melting ; ARMS-PCR : amplification refractory mutation system ; Tm : température de fusion.

203

204 VEGFR par le cetuximab induirait alors une diminution de l’expression du VEGF. Il existe en fait un lien de régulation entre les voies VEGF et EGFR [63]. Les anti-VEGF tel que le bevacizumab étudiés en association avec l’irinotecan, le 5-fluoro-uracile et la leucovirine amélioreraient la survie des patients ne possédant pas de mutation KRAS. Des études complémentaires sont nécessaires pour confirmer cette amélioration en fonction du statut KRAS. KRAS et le syndrome de Lynch ou hereditary non polyposis colorectal cancer Dans le syndrome de Lynch, cancer héréditaire du côlon le plus fréquent, les mutations du gène KRAS seraient aussi fréquentes que dans les cancers non héréditaires bien que cette notion soit contestée par certains [27,43]. Le syndrome de Lynch est associé à une instabilité des MSI alors que cette instabilité n’est retrouvée que dans environ 10 à 15 % des cancers sporadiques. Dans ces derniers avec MSI, les mutations KRAS sont retrouvées dans 22 % des cas alors que les cancers colorectaux sporadiques stables (sans MSI) ont une fréquence de la mutation de 34 %, chiffre similaire à celui retrouvé pour le syndrome de Lynch (40 %) [57].

KRAS et maladies héréditaires Bien que sortant du cadre de cet article, il est important de noter que des maladies génétiques par mutation héréditaire de KRAS ont été décrites [3,52]. Il s’agit de maladies du développement aboutissant à des malformations congénitales diverses et risque tumoral augmenté. Des mutations KRAS ont ainsi été décrites dans le syndrome cardiofaciocutané (CFC syndrome, cardio-faciocutaneous syndrome Omim 115150), et le syndrome de Noonan (Omim 163950).

Techniques de détection des mutations KRAS En pratique courante, les mutations étudiées sur les tumeurs coliques sont celles situées sur les codons 12 et 13, les mutations sur les codons 61 et 63 étant rares. Le plus souvent, les techniques de détection de mutations sont réalisées à partir de tumeurs coliques primitives en paraffine. Selon certains auteurs, on peut aussi analyser les métastases tissulaires et les ganglions. L’analyse des mutations dans les métastases et la tumeur primitive retrouverait une concordance de 96 % (IC 95 : 90—98,9 %) [66]. Certains utilisent la microdissection pour recueillir la tumeur sur paraffine. L’ADN amplifié est le plus souvent de petite taille (100 à 200 pb).

Quelle technique de détection choisir ? Plusieurs techniques ont été décrites [38]. Il n’existe actuellement pas en France de recommandations sur ce sujet ni aucun consensus à l’échelle internationale. Une étude en cours en France permettra de savoir quelle(s) technique(s) utiliser afin d’optimiser cette recherche. La sensibilité et la spécificité des tests varient selon la technique. De manière générale, l’étude des mutations se fait après extraction de l’ADN sur tissu conservé en paraffine et après amplification par polymerase chain reaction (PCR). Il existe aussi

J. Lamoril et al. des kits d’amplification de tout génome disponible sur le marché. La technique considérée comme la référence (gold standard) est le séquenc ¸age direct des produits amplifiés par la méthode de Sanger [8]. Elle présente néanmoins l’inconvénient de détecter les mutations lorsque le tissu tumoral représente au moins 20 à 50 % du tissu étudié. Pour optimiser la sensibilité de la détection des mutations, des techniques alternatives ont été développées (Tableau 4). Sans être exhaustif, nous pouvons citer la PCR en temps réel (PCR-TaqMan), la PCR spécifique d’allèle (ARMS-PCR) [26], la digestion enzymatique (PCR-RFLP) [12], la PCR avec étude des courbes de fusion (PCR HRM) [22,69], l’extension d’amorces [2,16], la ligase chain reaction (LCR) [16] et une technique alternative de séquenc ¸age, le pyroséquenc ¸age [54,61]. Aucune de ces techniques n’est parfaite. Certaines d’entre elles nécessitent aussi une confirmation du résultat par séquenc ¸age. Des études sont en cours pour optimiser la détection des mutations et définir la meilleure méthode d’analyse. Par ailleurs, bien que la plupart ne soit pas disponible en France, des kits commerciaux ont été développés. Par exemple, la société anglaise DxS a développé un kit dont le principe est basée sur la PCR-ARMS couplée à des sondes Scorpions et détecte sept mutations aux codons 12 et 13 [29]. La société américaine TrimGen commercialise le kit Mutector IITM dont le principe est basée sur une PCR, suivie d’extension d’amorces pour détecter les 12 mutations aux codons 12 et 13. La société Qiagen a développé un kit (PyroMarK Q24 KRASTM ) pour la détection des mutations 12, 13 et 61 du gène par pyroséquenc ¸age. La société AmpliTech a développé un kit de reverse dot-blot après PCR, StripAssay KRASTM détectant les mutations des codons 12 et 13.

Recommandations pour la recherche de mutations sur le gène codant pour KRAS Afin de cadrer la recherche de mutations, des recommandations ont été publiées [1]. Ces recommandations concernent l’étude des codons 12 et 13 du gène codant pour KRAS chez les patients ayant un cancer colorectal métastasé afin de prédire la réponse aux anti-EGFR cetuximab et panitumumab. Ces recommandations ne concernent pas les mutations plus rares situées aux codons 61 et 63 (ou d’autres) connues aussi pour activer la protéine KRAS. Quels patients sélectionner ? Les mutations KRAS prédisent la résistance aux anti-EGFR [38]. Il est donc nécessaire d’étudier les mutations KRAS afin de sélectionner les patients sans mutation KRAS chez qui la prescription d’anti-EGFR sera possible. La valeur prédictive positive pour les mutations KRAS est de 35 %, mais sa valeur prédictive négative est importante, 97 % [62]. Par conséquent, la présence de mutations KRAS permet d’exclure un traitement par anti-EGFR chez les patients. L’absence de mutations KRAS n’est cependant pas suffisante pour affirmer une réponse thérapeutique aux anti-EGFR. En complément de la recherche de ces mutations, des études sont en cours pour évaluer le nombre de copies de EGFR, une augmentation de ce nombre étant semblet-il associée à une meilleure réponse thérapeutique et une amélioration de la survie indépendamment du statut KRAS [60].

KRAS et cancer colorectal : un pas de géant vers la médecine personnalisée Quel échantillon recueillir ? L’échantillon étudié doit être sélectionné par l’anatomopathologiste et doit contenir majoritairement du tissu tumoral (supérieur à 50 % du tissu total) sans nécrose ni inflammation significatives. L’échantillon peut être recueilli soit sous forme de tissu fraîchement recueilli (directement analysé ou rapidement stocké dans le froid) soit sous forme de coupe en paraffine, le tissu ayant été préalablement fixé par du formol. La comparaison des analyses sur tissus frais (stocké ou directement analysé) et sur tissus en paraffine a démontré une meilleure sensibilité de l’analyse de tissu frais avec un taux de détection doublé dans ce dernier cas [28]. En général, la tumeur primitive est analysée mais d’autres origines tissulaires peuvent se discuter. Certaines études ont montré que les métastases des tumeurs colorectales donnaient un résultat identique à la tumeur primitive [29,66] ou similaire dans la majorité des cas, par exemple une concordance de 77 % des cas dans l’étude [4]. Cependant, l’étude de Velho et al. ne retrouve pas la mutation KRAS isolée de la tumeur primitive dans 44 % des ganglions métastasés [76]. Devant l’hétérogénéité des résultats, d’autres publications devraient permettre de trancher. Particularités de l’extraction d’ADN à partir de coupes en paraffine Le formol nécessaire à la fixation des tissus détruit les liaisons hydrogène, déroule l’ADN double brin, provoque des liaisons covalentes entre le formol et les bases de l’ADN et la fragmentation de l’ADN (en moyenne, de taille inférieure à 200 pb) [25]. Outre la difficulté d’amplification, ces réactions chimiques peuvent induire dans de rares cas des mutations artificielles au cours de la PCR. Des études ont démontré que s’il existait plus de 300 cellules tumorales dans le tissu analysé, « les fausses mutations » n’étaient pas détectées. Il est donc important d’avoir suffisamment de matériel d’analyse (30 ng minimum) [38]. La quantité de tissu tumoral Dans l’étude des mutations KRAS, il existe un risque de faux négatif par dilution de l’ADN tumoral dans l’ADN issu du tissu non tumoral environnant (par exemple, fibroblastes, leucocytes, cellules endothéliales, tissu sain environnant en général). Pour pallier ce risque, certains ont proposé la microdissection (nécessitant un appareillage spécial et donc réservé à quelques rares laboratoires d’anatomie pathologique) ou plus facilement, la sélection de coupe en paraffine enrichi en tissu tumoral (supérieure à 50 % de tissu tumoral non nécrosé). Dans tous les cas, après extraction, nous insistons sur la nécessité d’obtenir 30 ng d’ADN total au minimum pour l’amplification.

Les autres échantillons biologiques : une possibilité ? La recherche de mutations KRAS dans le sang total La présence de cellules circulantes tumorales dans le sang périphérique laisse penser que la détection de mutations KRAS dans le sang sans la nécessité d’étudier la tumeur primitive, serait possible [30]. Des études ont démontré la faisabilité d’une telle détection. La présence d’ADN tumoral

205

dans le sang total dont l’origine précise n’est cependant pas encore parfaitement connue, représente probablement de l’ADN issu de cellules apoptotiques ou nécrosées [24]. Il a aussi été démontré que des cellules normales ou tumorales pouvaient secréter des acides nucléiques dans leur environnement [70]. Récemment, à titre d’exemple, la mise en évidence de cellules cancéreuses et notamment de mutations sur le gène KRAS chez des sujets ayant un cancer colorectal a pu être démontrée [20]. Cette étude fait appel à une technique encore lourde qui nécessite un appareillage coûteux. Elle utilise le principe de la PCR émulsion, suivie d’une hybridation de sondes spécifiques des produits amplifiés et fixés sur billes magnétiques [19,21]. Cette technique prometteuse et adaptable à l’étude de nombreux gènes est encore du domaine de la recherche. Sa sensibilité actuelle est de 50 à 60 % [21]. On peut s’attendre prochainement à son développement rapide d’autant plus qu’un tel test non seulement permettrait facilement la détection de mutations KRAS et cela de manière précoce, mais aussi une détection rapide et non invasive du cancer colorectal en complément de la colonoscopie (test de dépistage). La recherche de mutations KRAS dans les selles La recherche de tests non invasifs permettant le dépistage du cancer colorectal en complément ou en remplacement de la colonoscopie à l’aide des techniques de biologie moléculaire est en développement. Outre la recherche d’ADN tumoral dans le sang brièvement et schématiquement développé ci-dessus, la recherche d’ADN tumoral, d’altérations de l’ADN ou de modifications épigénétiques dans les selles est en plein essor [58]. Cependant, l’analyse des acides nucléiques mutés dans ce milieu reste problématique, ces derniers étant souvent dégradés par suite de l’apoptose ou de la nécrose des cellules, phénomène retrouvé aussi dans le plasma. Il est souvent nécessaire d’amplifier des fragments de taille inférieure à 100 pb. Cette dégradation ne semble pas observée pour les acides nucléiques issus des ADN normaux. Par ailleurs, de nombreux inhibiteurs de la PCR sont présents dans les selles ainsi que de nombreuses séquences nucléiques bactériennes. La sensibilité de la recherche d’ADN dans les selles est d’environ 88 % [18]. Parmi les récentes études traitant de la recherche d’acides nucléiques dans ce milieu biologique, une semble particulièrement prometteuse pour la recherche de mutations dont celles présentes dans le gène KRAS. Cette technique très sensible permet d’identifier l’ADN muté constituant une très faible fraction de l’ADN total (1,89 %). Un ADN muté peut être identifié au sein d’une population de 10 000 ADN (0,01 %). Le principe utilisé est le même que pour le sang total et a d’ailleurs été publié par la même équipe [21]. Encore coûteuse et présentant quelques obstacles techniques, on peut penser que cette technique pourrait être utilisée en pratique quotidienne dans un avenir proche.

Mutations d’autres gènes impliquées dans la voie d’activation de VEGFR et relation à KRAS Le gène BRAF (B-type Raf kinase) La protéine codée par ce gène se trouve immédiatement en aval de la protéine KRAS sur la voie MAPK (Fig. 2). La

206

J. Lamoril et al.

mutation V600E du gène BRAF responsable de l’activation constitutionnelle de la protéine est retrouvée avec une moindre fréquence que celles de KRAS (0 à 12,5 % selon les études [36]). Dans les cancers sporadiques, de 40 à 70 % des cas selon les études, la mutation V600E est associée à la présence d’un phénotype de méthylation d’ilôts CpG (CpG island methylator phenotype [CIMP]), notamment la méthylation du promoteur du gène MLH1 (MuL, Escherischia coli, homolog of, 1, Omim 120436) et également associée à une instabilité des MSI [41]. Une mutation sur le gène BRAF pourrait aussi être responsable d’une résistance aux anti-EGFR [17]. Des études sont en cours pour confirmer ces premiers résultats [49]. Dans la majorité des tumeurs colorectales, les mutations des gènes BRAF et KRAS sont mutuellement exclusives [8]. En effet, l’association des mutations BRAF et KRAS est retrouvée dans seulement 0 à 0,4 % des tumeurs [36,50]. Certains auteurs discutent l’intérêt de la recherche de la mutation V600E dans les cancers colorectaux [56].

Le gène PI3KCA (phosphatidylinositol 3-kinase catalytic alpha polypeptide) La protéine PI3K (phosphatidylinositol 3-kinase) est un composant majeur de la voie de transduction cellulaire PI3KT/AKT (Fig. 2). La sous-unité p110 de cette protéine est codée par le gène PI3KCA (Omim 171834). Une mutation sur ce gène provoque son activation et la phosphorylation de la protéine AKT favorisant ainsi la croissance tumorale ainsi que l’invasion des cellules. La protéine PI3K est activée par KRAS elle-même activée et par des tyrosines kinases transmembranaires. L’analyse de tumeurs colorectales a retrouvé des mutations sur le gène PIK3CA dans 10 à 30 % des cas (essentiellement dans les exons 9 et 20 du gène), ainsi qu’une association de ces mutations avec le phénotype CIMP [53]. La coexistence de mutations sur PIK3CA et KRAS est variable selon les études allant de 4 à 24 % et l’existence d’une corrélation entre ces deux gènes mutés est discutée [42,53]. Une étude récente a démontré que 17 % des patients ne présentant pas de mutations aux codons 12 et 13 du gène KRAS et résistants aux anti-EGFR avaient une mutation sur le gène codant pour PIK3CA. Cette étude démontre par ailleurs que chaque mutation (dans KRAS ou PIK3CA) joue un rôle indépendant et significatif dans la prédiction de la résistance aux anti-EGFR [67].

Tableau 5

Le gène PTEN (phosphatase homologue to tensin) PTEN est une protéine suppresseur de tumeur qui régule la voie de transduction PI3KT/AKT (Fig. 2). Son inactivation induit l’activation de cette voie de transduction et la résistance aux inhibiteurs de la famille des tyrosine-kinases HER. Cette protéine est inactivée dans 30 % des cancers colorectaux [72]. Dans une autre étude, une mutation sur le gène PTEN était retrouvée en association avec une mutation KRAS dans 36 % des cas [36].

Les voies de transduction intracellulaires Les trois gènes KRAS, BRAF et PI3K codent pour des protéines interagissant dans un complexe de signalisation intracellulaire impliquant de nombreuses protéines. Ainsi, la protéine KRAS se fixe sur des protéines kinases de la famille RAF (telle que BRAF), mais aussi à PI3K et d’autres protéines telle que GTPase RAL [51]. Le réseau complexe dans lequel interagissent ces trois molécules a permis d’émettre l’hypothèse selon laquelle l’activation d’une de ces trois protéines induisait de manière continue les signaux de transduction et qu’à l’inverse, l’inactivation d’une de ces trois molécules détournant le signal vers une voie alternative de transduction [5]. L’analyse de ces trois gènes au cours des cancers colorectaux a permis de démontrer qu’il existait une mutation sur un de ces gènes dans 56,4 % des tumeurs. Une mutation KRAS était retrouvée dans 34,4 %, du gène PIK3CA dans 17,8 % et du gène BRAF dans 13,3 %, la combinaison de mutations KRAS et PIK3CA dans 8,2 %, de BRAF et PIK3CA dans 2,2 % et de KRAS et BRAF dans 0,2 % [5].

En conclusion Dans le domaine de la pharmacogénétique, il s’agit de la première indication d’un test génétique encadrant la prescription d’un médicament pour une tumeur solide (Tableau 5). À l’heure où l’on parle de médecine personnalisée (adaptation du traitement spécifiquement à chaque personne), l’exemple de la recherche de mutations KRAS pour la prescription d’un médicament anticancéreux est une avancée majeure [81]. Sélectionner les patients (absence de mutation KRAS) pour prescrire un anticancéreux (anti-EGFR) et éviter ainsi un traitement coûteux, non dénué d’effets

Médecine personnalisée et génétique moléculaires - exemples [80].

Gène et anomalies

Médicament

Pathologie impliquée ou risque associé

Amplification ERBB2 Mutations KRAS Allèle HLA B*5701 Allèle HLA B*1502

Trastuzumab (herceptin) Anti-EGFR Abacavir (antiprotéase du VIH) Carbamazepine

Variants alléliques dans les gènes CYP2C9 et VKORC1 Variant CYP2C19 Variants alléliques de la thiopurine-Sméthytransférase

Warfarine

Cancer du sein Cancer colorectal Hypersensibilité grave à l’abacavir Risque de syndrome de Stevens-Johnson Risque de nécrose épidermique toxique Risques de surdosage de l’anticoagulant

Clopidogrel 6 mercaptopurine

Risques d’inefficacité de l’antiplaquettaire Risque de toxicité médicamenteuse

KRAS et cancer colorectal : un pas de géant vers la médecine personnalisée toxiques potentiels et sans bénéfice pour le patient constitue donc un réel progrès. Il s’agit d’une première étape dans cette voie. Faut-il aussi étudier systématiquement les gènes BRAF et PIK3CA, voire PTEN dans la même optique ? Des études en cours trancheront. Le décryptage des mécanismes de cancérogenèse (catalogues de gènes, de mutations, anomalies épigénétiques, interactions environnementales, réseaux de régulations et d’interactions cellulaires) et les révolutions technologiques en cours (séquenceurs nouvelle génération à haut débit, puces d’ADN, bio-informatique) sont en train de changer les modes de réflexion, de diagnostic, de prévention et de traitement pour chacun d’entre nous. On considère que dix à 20 gènes mutés suffisent pour induire un cancer [34,79]. Agir sur ces gènes une fois identifiés, permettrait d’améliorer le pronostic de la maladie, voire de la guérir. La médecine individualisée est en marche.

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