Récepteur des œstrogènes et traitements hormonaux.

Récepteur des Récepteur des œstrogènesœstrogèneset traitements hormonauxet traitements hormonaux

Récepteur des Récepteur des œstrogènesœstrogèneset traitements hormonauxet traitements hormonaux

Historique

1896: Sir G Beatson: Ovariectomie chez deux patientes présentant un cancer du sein métastatique

1905: de Coumelles: Irradiation des ovaires (1948)

1955: Huggins, Jensen: Antiestrogènes

1975: Horwitz, McGuire: [ER-PR]

1975: Tamoxifen mis sur le marché (UK)

1980: Kumar-Chambon: clonage de ERa

1982: LH-RH agonists (patientes préménopausées)

1996: Gustavson: un second ER est cloné: ERb

1999-2000's: Inhibiteurs d’aromatase

Le cancer du sein est un cancer hormono-dépendant

• Les œstrogènes induisent la prolifération de 60 à

70% des cancers du sein

• Cancers du sein hormono-dépendants = tumeurs

présentant des récepteurs hormonaux (RE +/- RP)

• Les RE sont des cibles de traitement

Hormono-dépendance des cancers du sein

Cibles de l'hormonothérapie ?

• Les patientes dont les tumeurs expriment des récepteurs hormonaux (RE et/ou RP) répondent en règle à une privation hormonale

• Tumeurs hormono-dépendantes

Récepteurs d'œstrogènes

La famille des récepteurs d'hormones stéroïdes

ERE7 E8E6E5E4E3E2E1

E = Exon

Estradiolreceptor(gene)

A/B C D E F

Ligand Binding Domain (LBD)Dimerisation

Transcriptional activation 2(TAF 2)

TranscriptionalActivation 1

(TAF1)DNA Binding Domain

(DBD)

Estradiolreceptor(protein)

CYTOPLASME

REERE

NOYAU Activation de latranscription

Œstrogènes

(Gènes hormono-

dépendants)

Cellule épithéliale du cancer du sein

HSP90

AF2

AF1

Cellule

E2 + +

Tamoxifène + –

Antiœstrogènes purs – –

AF1 AF2

Transactivation du ER

Site d'activation de la transcription (1) [classique]

"Estrogen Responsive Element" (ERE)

E2

RE RE

Activation des gènes

Transcription

ERE

ADN

AP1Element

Fos Jun

RE E2Transcription

Une autre voie d'activation de la transcription via le site AP1

Activation des gènesAP1

Site d'activation de la transcription (2) [non classique]

Bases moléculaires de

l'agonisme et de l'antagonisme

Interaction du ligand avec le LBD

Le ligand modifie la conformation du LBD

Œstrogènes Antiœstrogènes

La conformation du LBD (Re) dépend du ligand

Brzozowski et al, 1997

H11H5

H6

H3

K362

H11

K362

H3

H5

H6

La conformation du LBD (Re) dépend du ligand

E

H9

N

H1

H6

H7

H8

H10

H11

H3S1

+ œstrogène + antiœstrogène

H2S2

H4H5C

H12

H9

N

H1

H6

H7

H8

H10

H11

H3S1

H2S2

H4H5 C

H12

AE

E AE

Co-activateurs et

Co-répresseurs

Transactivation des REs

Co-régulateurs

• Coactivateurs L'activité de histone acetyltransferase facilite

l'initiation de la transcription (SRC-1, AIB1….)

• Corépresseurs L'activité de deacetylase inhibe la transcription

(Ncor, SMRT….)

• Modification du recrutement ou de l'expressiond'un co-régulateur résistance ?

From Ali & Coombes, 2002

Co-régulateurs

TAM

E2

Proteins interacting with ER

Protein Function Reference

SRC-1, TIF2 (GRIP1, SRC2), Co-activators Bevan et al, 1999AIB1(ACTR, RAC3, PCIP, SRC3) Recruitment HATs McKenna et al, 1999

ARN70, BRG-1 histone acetyl transferase Fuqua, 2001

P300, CBP, pCAF,p68

NcoR, SMRT (TRAC2) (RIP13) Co-repressors Westin et al, 2000

REA, SSM3 Recruitment HADs Sommer and Fuqua, 2001

(déacétylase)

Co-régulateurs: co-activateurs et co-répresseurs

La balance co-activateur/co-répresseur peut expliquer les effets agonistes ou antagonistes du même ligand dans différents tissus

L'équilibre co-activateur/co-répresseur peut expliquer la résistance au traitement hormonal

E2

RE RE

ERE gène activé

Transcription

DNA

PolCo act

Co rép

REisoformes

RE 2 =

cx

469 aa 495aa

RE 3

469 aa 513 aa

A/B EDC F

149 aa 258 aa 530 aa

447

215 aa

645 774RE 1

493 aa

AF-1

DBD

NL AF-2

1479nt 1590

1407

1407

469 aa 481 aa409 aa

RE 4 1227

RE 5

469 aa 472 aa

1227

1485nt

ARN m

ER

ER and ER• ER and ER are distinct gene products

• ER and ER are distributed in different tissues

• Regulate different genes and may sometimes have opposite effects

• Have common and specific ligands

• Homo- and heterodimers ER/ER

ERexpression in mammary gland

ER and ER

• Overall, ER is expressed at much lower rates than ERin mammary gland

• ER expression is lower in tumors than in healthy mammary glands (Ertb< ERnb)

• ERis often co-expressed with ER

Distribution cellulaire des RE ( et )

Utérus Hypophyse Testicules Prostate Vessie Ovaires Foie Rein

RE ++ ++ + + + ++ ++ –

RE + + ++ ++ ++ ++ – –

From Kuiper et al, 1997

Récepteurs d'hormone

ERE Site AP1

RE RE RE RE

E2 ++ ++ ++ –

DES ++ ++ ++ –

Tam – – ++ ++

ICI – – + ++Ral – – + ++ d

'après K. Paech (1997) Science 277, 1508-1510

Speirs, Lancet Oncol 2004

Schematic representation of wildtype human ER and variant isoforms

Variant 2 (cx) neutralise l'effet de Refonctionnel

Spécificité de la réponse biologique

• Type of récepteur (RE, RE,…)

• Type de cellule, tumeur, organe

• Ligand (E2, SERMs, SERDs),…

• Co-régulateurs (activateurs, répresseurs)

• Type d'action

Actions génomiques et non-

génomiques (rapides)

Activité RE non génomique (RE et RE

Les hormones stéroïdes peuvent avoir une action rapide sur des cellules (trop rapides pour invoquer des mécanismes transcriptionnels)

Les RE liés sont identifiés dans la membrane des cellules (os CNS, col utérin, cellules endothéliales). Complexes stables du ligand-récepteur

Membrane RE : action de RE non génomique ou membrane initiated steroid signaling (MISS): sec or min

Représente 5% des effets biologique du RE

Mechanisms of rapid non-genomic receptor-dependent actions of estrogen in four cell types

Collins P, Nature Medicine 1999

Activité RE non génomique (2)

Les réponses biologiques sont médiées par un système de second-messager

• MAP kinase

• Tyr kinases et phosphatases

• Récepteur de Facteur de Croissance

• SRC kinase…

Activation de facteurs de croissance

Effets non génomiques

Osborne & Schiff, 2005

Interactions entre RE et récepteurs des facteurs

de croissance

Réseau intracellulaire

• La signalisation RE ne peut plus être considérée indépendamment

• Des facteurs de croissance peuvent modifier la réponse RE et peuvent être modifiés par E

• Des facteurs de croissance peuvent être des éléments d’action dans la réponse hormonale

Réseaux interactifs

Résistance à la privation

en œstrogènes

Résistance à la privation en œstrogènes

• Modèles expérimentaux

• Privation à long terme en œstrogènes entraîne une hypersensibilité aux œstrogènes

Augmentation de phosphorylée ER (ser118) Augmentation de l'activité aromatase Augmentation de l'activité MAPK en raison de

l'augmentation de l'expression erbB-2 Augmentation de l'expression IGF1-R Ces effets sont supprimés par un inhibiteur MEK

(U0126)

Mécanisme non unique

Berstein et al, 2003; Martin, Dowsett et al, 2004

Récepteurs d'œstrogènes

• Médie les effets pléiotropiques des hormones stéroïdes

• Facteur nucléaire de transcription activé par leurs ligands

Agonistes purs : Œstrogènes (17 E2 , ...)

SERMs (Selective Estrogen Receptor Modulators) Tamoxifène, Torémifène, Raloxifène, …..

SERD (Selective Estrogen Receptor Down regulators) antagonistes purs : (EM 800; Fulvestrant; ICI 164,184 ….)

• Deux récepteurs distincts : RE et RE

Traitements anti-hormonaux

Hormonothérapie

• Pour l’essentiel, deux cancers hormonodépendants:– Cancer du sein – Cancer de la prostate cancer de l’endomètre

• Empêcher l’action ou la sécrétion d’hormones qui agissent comme des facteurs de croissance ou qui interfèrent avec des facteurs de croissance dans la carcinogenèse

Principaux agents

• Agonistes LH-RH: Ce sont des peptides qui ont une structure proche de la LH-RH naturelle, après une stimulation initiale des sécrétions hormonales, blocage hypothalamo-hypophysaire et chute des gonadotrophines et arrêt de la sécrétion des estrogènes ou des androgènes. Cet effet est réversible. Les principaux agents utilisés sont : la Gosériline (Zoladex), la triptoréline (Décapeptyl) et la leuproréline (Enantone)

Principaux agents

o Effets indésirables des analogues LH-RH : castration– Chez la femme, troubles de la ménopause: BVM,

sécheresse vaginale, libido , ostéoporose, troubles urologiques…

– Chez l’homme: impuissance, andropause

• Blocage périphérique des sécrétions hormonales– Chirurgical: ovariectomie, pulpectomie,

surrénalectomie, hypophysectomie… (rapidité, coût, irréversibilité)

– radiothérapie

Principaux agents

• Anti-aromatases: enzymes qui bloquent la conversion des androgènes en estrogènes au niveau du tissu adipeux et en intra-tumoral. Chez la femme ménopausée permettent de bloquer la formation des oestrogènes. Les principaux agents sont: Le létrozole (Fémara), l’anastrozole (Arimidex), l’exemestane (Aromasine)

Principaux agents

o Effets indésirables des inhibiteurs de l’aromatase: BVM, sueurs, douleurs musculaires et articulaires, ostéoporose, rares troubles digestifs

• Blocage des récepteurs hormonaux: bloquer le récepteur pour empêcher l’hormone d’agir– Anti-androgènes: ils bloquent la conversion de

la testostérone en dihydrotestostérone. Les principaux agents sont: le flutamide (Eulexine), le nilutamide (Anandron), le bicalutamide (Casodex)

Principaux agentso Effets indésirables des anti-androgènes: troubles

de la libido, élévation des transaminases, troubles digestifs, gynécomastie…

• Antiestrogènes: ils se fixent sur les récepteurs de l’oestradiol, action antagoniste mais aussi agoniste partiel des estrogènes en fonction des tissus (tamoxifène: Nolvadex, Kessar, Tamofène…, torémifène: Fareston, raloxifène: Evista… )

• Antiestrogènes purs: Faslodex• Notion de SERM• Effets indésirables du tamoxifène: BVM,

leucorrhées, phlébite, cancer de l’endomètre, troubles oculaires

Principaux agents

• Progestatifs: agiraient par un effet central, les principaux agents sont l’acétate de médroxyprogestérone (Farlutal) et l’acétate de mégestrol (Megace)

o Effets indésirables: HTA, phlébite, embolie pulmonaire, prise de poids, cushing

• Oestrogènes: agiraient par un effet central . Diethylstilboestrol (Distilbène)

o Effets indésirables: HTA, accidents cardiovasculaires et thromboemboliques, ictère …gynécomastie, impuissance

Indications

• Cancer du sein hormono-dépendant métastasé– Récepteurs hormonaux: si RE-: moins de 10%

de TR, si RE + et RP + : 60% de TR

– Critères cliniques d’hormonosensibilité: âge, long intervalle libre, localisations osseuses ou cutanées, réponse à une première hormonothérapie, tumeur d’évolution lente

– Tamoxifène molécule de première intention, puis les inhibiteurs de l’aromatase, puis les progestatifs et les ant-estrogènes purs

Indications

• Cancer du sein non métastasé:– Uniquement si RE +

– Tamoxifène, seul ou en association séquentielle avec la chimiothérapie, ou en association simultanée avec les analogues LH-RH avant la ménopause

– Chez les patientes ménopausées : inhibiteurs de l’aromatase

Indications

• Cancer de la prostate métastasé: Pulpectomie ou Analogues LH-RH et anti-

androgènes, on débute par un anti-androgène pour éviter une stimulation hormonale, l’intérêt d’une association au long cours n’est pas démontré, le taux de réponse est d’environ 60% avec une durée de la réponse de 18 mois, après échappement moins de 10% d’efficacité

• Cancer de l’endomètre à un stade avancé: Progestatifs

• Etude rétrospective de 98 tumeurs du sein non traitées

• Analyses de RE, RE, RP par RT-PCR quantitative

• Validation clinique du dosage RE, RP par RT-PCR (corrélation avec EIA)

• RE et dépendance avec hormone

Corrélations ER, ER

Courbe d'amplification

Courbe de régression

Efficacité : 99%

Temps-réel PCR (RE)

de Cremoux et al, 2002

02

46

8

Log (EREIA)

log

(ERR

T-P

CR

)

2 4 6 8

Temps-réel PCR vs EIA (RE/ RE)


Temps-réel PCR vs EIA (RE/ RE)

Log (RE-EIA)

Lo

g (

dd

ctR

E/

RT

-PC

R)

2 4 6 8

02

4


MCF7 wt

MCF7 TamR1

MCF7 164R1

MCF7 182R1

Tam

ICI 164,384

ICI 182.780

Selection Resistant cell linesWild cell line

Modèles in vitro de résistance endocrinienne

(A Lykkesfeldt et al)

Résultats (1)

MCF-7 control MCF-7/TAM R-1 MCF-7/164 R-5 MCF-7/182 R-6 MCF-7/ 182 R-

7

RE +++ Decrease Decrease Decrease Decrease

RE + NC NC NC NC

PR ++ Decrease Decrease Decrease Decrease

AIB1 +++ NC NC Increase NC

BCAR1 ++ NC NC NC NC

CYP19 Low level Increase NC Increase NC

EGFR Low level Increase Increase Increase Increase

ErbB-2 ++ NC NC NC NC

de Cremoux, Lykkesfeldt,et al. Endoc Rel Cancer, 2003

Modèles Précliniques de résistance SERMs

MCF7/HER2

E2

E2

E2

TAM

Iressa®

+

+

+

-

-

-

Randomisation

_

d’après Shou, Massarweh, Osborne, 2004

Résultats : Tamoxifen ± ZD1839 (Iressa®)


1 30 60 90 120 Jours

Vo

lum

e tu

mo

ral

(mm

3)

1 200

800

0

400

1 400

1 000

600

200

TAM + Iressa®

TAM

E2 + Iressa®

E2

Phosphorylation de RE, HER2 et MAPK


+E2 Tam –E2

IressaR – + – + –

pRE++ ++++ + –

pHER2 + – +/– – –

pMAPK + – + – –

Réseaux RE (RFC)

Synthèse

• EGFR et HER-2 sont impliqués dans la résistance tumorale

• MAPK phosphorylée est augmentée dans les modèles résistants

• Des anticorps dirigés contre EGFR, HER-2 et des inhibiteurs de erk1/2 (PD 098059) sont efficaces dans des modèles hormono-résistants

Expression de HER2 et RE dans les cancers du sein

Dowsett et al, 2001

Les niveaux RE et HER2 sont inversement corrélés

RE

HER2 Négatif Faible Positif Total

Positif 63 (68%) 17 (27%) 51 (9%) 131 (16%)

Négatif 133 (32%) 47 (73%) 502 (91%) 682 (84%)

Total 196 64 563 813

Données cliniques (1)

Etudes rétrospectives positives

• HER-2 amplification et résistance à l'hormono-thérapie (Southwest Oncology study group) [Arpino et al, 2004]

349 pts (Tam), HER1 et HER2 (IHC) HER2 (FISH), RE, PR (EIA)

Amplification HER-2 corrélée à RE, HER1+, HER2+

Taux de réponses objectives : HER2- (56%) vs HER2+ (47%), HER1- (50%) vs HER1+ (36%). TTP et OS significantly # by combining HER1 et HER2

Pts HER1+ et HER2+ taux de réponse faible à Tam

• Traitement néoadjuvant [Ellis et al, 2001]

BK RE et /ou PR+ et EGFR et HER2 overexpressed letrozole 60% OU/et 48% lumpectomy vs tamoxifène 41% OU/et 36% lumpectomy

Données cliniques (2)

Etude rétrospective négative

HER2 Overexpression [Love et al, 2003] 282 patientes préménopausées, RH+, épreuve de randomisation

1993-1997

oophorectomy + tam vs Oophorectomy

HER2 (IHC, Dako)

HER2+ et meilleure réponse au traitement d'hormone

(mais analyses de sous-groupe !...)

Les épreuves éventuelles sont en cours de développement

(Traitement combiné : ITK ou inhibiteurs mTor et hormono-thérapie…)

Rôle de HER2 et AIB1 dans

la résistance hormonale

HER2 et AIB1 expression /DFS

Osborne CK, J Natl Cancer Inst, 2003

187 pts, N+ BK, tam AIB1 and HER2 (WB), RE (LBA)Suivi median 95 moisDFS diminué si HER2 et AIB1 sont surexprimés

1/ Introduction

2/ Récepteur des œstrogènes (RE)• Structure• Fonction (LBD, DBD, co-activateurs)• ER and ER• Génomique et non-génomique (rapide) RE

3/ Intéractions entre RE et récepteurs de facteur de

croissance

4/ Les RE : cibles du traitement hormonal des

cancers du sein

Plan

Récepteur des œstrogènes et traitements hormonaux.

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