Therapeutical uses of haematopoietic growth factors. II. GM-CSF and G-CSF

ARTICLE

Un des principaux effets secondaires liés à l'utilisation des thérapeutiques antiprolifératives, en particulier avec les chimiothérapies employées au cours du traitement des tumeurs solides, des hémopathies malignes ou du conditionnement pour greffe de moelle osseuse, est constitué par leur redoutable toxicité médullaire. Cette toxicité est particulièrement importante en ce qui concerne la lignée granulocytaire et aboutit à une neutropénie, voire une agranulocytose, qui par leurs conséquences sur la morbidité et la mortalité liées à des phénomènes infectieux, constituent un facteur limitant les posologies administrables. La mise en évidence et l'obtention sous forme médicamenteuse de facteurs de croissance hématopoïétiques, tels le G-CSF ou le GM-CSF, actifs spécifiquement sur cette lignée, constituent donc un progrès important dans ce domaine. L'utilisation de ces deux molécules, qui ont reçu l'AMM en France après de nombreux essais cliniques, a d'ores et déjà permis de montrer leur intérêt dans des indications précises.

Granulocyte macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF)

Le GM-CSF a été initialement défini comme un facteur stimulant la formation de colonies de neutrophiles et de macrophages [1]. En fait son action est extrêmement proche de celle de l'interleukine 3 (IL3).

Abréviations

CFU : colony-forming unit

BFU : burst-forming unit

CFU-GEMM : progéniteurs présentant plusieurs potentialités (granulocytaire, érythrocytaire, mégacaryocytaire et macrophagique)

BFU-E et CFU-E : progéniteurs des érythroblastes

CFU-Meg : progéniteurs des mégacaryocytes

CFU-GM : progéniteurs des granulocytes neutrophiles et des macrophages

CFU-G : progéniteurs des granulocytes neutrophiles

CFU-M : progéniteurs macrophagiques

CFU-Eo : progéniteurs des granulocytes éosinophiles

CFU-Baso : progéniteurs des granulocytes basophiles

CFU-Blast : colony-forming unit-blast (progéniteurs très immatures donnant des colonies de cellules blastiques en culture)

CFU-S : colony-forming unit in spleen (progéniteurs qui, lorsqu'ils sont injectés à une souris irradiée, donnent naissance à des colonies de cellules hématopoïétiques dans la rate)

M-CSF : macrophage colony stimulating factor

G-CSF : granulocyte colony stimulating factor

GM-CSF : granulocyte-macrophage colony stimulating factor

IL : interleukine

LTC-IC : long-term culture initiating cell (progéniteurs très immatures présents dans les cultures médullaires à long terme et capables de donner des colonies lorsqu'ils sont transplantés dans un milieu de culture de type semi-solide)

Structure

Le GM-CSF humain a été purifié à l'homogénéité à partir de surnageants de culture de la lignée Mo (lignée lymphoïde infectée par le virus HTLV2) ou de lymphocytes T normaux, et son gène a été cloné. Le gène humain du GM-CSF est situé sur le chromosome 5. Il s'agit d'une glycoprotéine de poids moléculaire 22 kDa, avec un PM de 14 kDa pour le polypeptide non glycosylé (127 acides aminés). L'existence de deux ponts disulfures maintient la structure tridimensionnelle de la molécule. En outre, la glycosylation n'est pas indispensable à l'activité biologique in vivo ou in vitro [2]. Les deux protéines humaine et murine ont une homologie de 54 %, mais il n'y a pas de réactivité croisée entre les deux espèces. Le GM-CSF est synthétisé par les lymphocytes T, les macrophages, les fibroblastes, les cellules endothéliales et les cellules du stroma médullaire [3].

Propriétés biologiques

L'action du GM-CSF est polymorphe, avec une activité aussi bien sur la plupart des progéniteurs que sur les cellules matures des lignées monocytaires et granulocytaires neutrophiles et éosinophiles, dont il augmente la survie et les fonctions phagocytaires et adhésives.

Les récepteurs du GM-CSF et de l'IL3 appartiennent à la famille des récepteurs aux facteurs de croissance, ils sont hétérodimériques. Alors que la chaîne de liaison alphade chacun de ces facteurs de croissance est différente, la deuxième chaîne de leur récepteur, chaîne de transduction beta, est commune, expliquant les effets extrêmement proches de ces deux facteurs de croissance. Le nombre de récepteurs par cellule est faible (quelques centaines seulement) [2]. La partie N-terminale de la chaîne alpha semble avoir un rôle dans la formation de la poche de liaison au GM-CSF et d'un complexe stable entre les chaînes alpha et beta [4]. En outre, sa partie intracellulaire semble indispensable à l'activité, mais pas à la liaison du facteur de croissance, comme cela a été montré avec l'IL3. L'agrégation des deux chaînes du récepteur est indispensable à l'activité du GM-CSF. Il semblerait que ce soit le GM-CSF qui provoque la formation du complexe entre les chaînes alpha et beta et qui stabilise ce complexe [5]. Néanmoins, un complexe entre les chaînes alpha et beta semble pouvoir se former sans GM-CSF et favoriser la survie cellulaire [5].

La formation du complexe GM-CSF-récepteur induit une série de phosphorylations. Celles-ci ont lieu alors que les domaines intracytoplasmiques du récepteur au GM-CSF ne présentent aucune activité de type protéine tyrosine-kinase [6]. Ces activités sont assurées par des tyrosines-kinases dont certaines sont associées à la partie proche de la membrane du segment intracellulaire de la chaîne beta [7, 8]. Les protéines kinases activées par le complexe GM-CSF-récepteur sont Fes, Jak et Lyn [6, 8, 9]. Elles phosphorylent d'autres protéines permettant leur propre activation, telles la phosphatidyl-inositol-3-kinase [9] ou des protéines de la famille Stat. Ces protéines Stat, une fois phosphorylées, s'organisent en homo- ou hétérodimères et migrent alors vers le noyau de la cellule où elles ont un rôle de facteur de transcription [6, 8]. En effet, elles possèdent vers leur centre une région qui peut lier l'ADN [8].

La liaison du GM-CSF à son récepteur a lieu tant sur les progéniteurs (CFU-Blast, CFU-GEMM, CFU-GM, CFU-G, CFU-M, CFU-Eo, CFU-Meg et BFU-E) que sur les cellules matures (neutrophiles, éosinophiles, monocytes) [3, 10]. Le GM-CSF induit la prolifération des progéniteurs (même les plus précoces). Son action semble plus précoce que celle du G-CSF et il induit la production de colonies de macrophages et d'éosinophiles ainsi que de colonies mixtes de neutrophiles et de macrophages [10]. En effet, en plus de favoriser la survie des progéniteurs, le GM-CSF les conduit vers la production de neutrophiles, d'éosinophiles et de monocytes (puis de macrophages). En outre, le GM-CSF possède également une action sur les cellules matures (neutrophiles, éosinophiles et macrophages) dont il favorise la survie et stimule l'activité [3, 10-12].

Indications thérapeutiques de l'AMM

Il existe actuellement une seule forme commerciale de GM-CSF (tableau 1) : le Leucomax^® dont la DCI (dénomination commune internationale) est molgramostime. Il s'agit d'une molécule humaine recombinante produite par génie génétique en utilisant une souche d'E. coli. Le rh-GM-CSF produit n'est pas glycosylé et comporte 127 acides aminés (PM de 14 477 daltons).

Les indications de l'AMM du Leucomax^® sont la réduction de la durée des neutropénies sévères et de leurs complications :

- telles qu'elles surviennent lors de l'emploi de chimiothérapies cytotoxiques connues pour être associées à une incidence significative de neutropénies fébriles ;

- chez les patients recevant une thérapie myélosuppressive suivie de greffe de moelle osseuse autologue ou syngénique ; cependant, le Leucomax^® n'améliore pas la survie globale et ne retarde pas une rechute. Les allogreffes ne sont pas une indication de Leucomax^® ;

- au cours du traitement par ganciclovir chez les patients présentant une rétinite à cytomégalovirus (CMV) liée au sida, afin de maintenir la dose efficace de ganciclovir après échec ou contre-indication à un traitement alternatif.

* Définition de la neutropénie fébrile

Avant de discuter ces indications, il convient de définir ce que l'on appelle une « neutropénie fébrile » : il s'agit généralement d'une neutropénie absolue inférieure à 0,5 x 10⁹/l et accompagnée d'une fièvre supérieure ou égale à 38,5 °C durant plus d'une heure [13]. D'autre part, le traitement des neutropénies peut se faire selon plusieurs modes [13] :

- en prophylaxie primaire : avant l'apparition d'une neutropénie éventuellement fébrile lors du premier cycle de traitement ;

- en prophylaxie secondaire : ce traitement n'a lieu que si le patient a déjà présenté un épisode de neutropénie fébrile lors d'un cycle de traitement précédent ;

- en traitement curatif : le GM-CSF est commencé comme traitement de la neutropénie ou de la neutropénie fébrile, après leur déclaration.

* Protocoles d'évaluation

Parmi les critères permettant l'évaluation des traitements par facteurs de croissance (tableau 2), seuls quelques-uns sont généralement pris en compte dans la plupart des études publiées. En outre, d'autres facteurs peuvent influencer les résultats des traitements par facteurs de croissance hématopoïétiques [14] : l'âge des patients au début du traitement, le stade de la maladie, le schéma thérapeutique de l'administration des facteurs de croissance hématopoïétiques, le type de facteur de croissance hématopoïétique utilisé.

Le type de facteur de croissance hématopoïétique utilisé revêt une importance particulière pour le GM-CSF. En effet, les propriétés du rh-GM-CSF sont différentes selon la souche productrice. Lorsque le rh-GM-CSF est produit par des levures (sargramostim ou Leukine^®, Immunex, non commercialisé en France), il est glycosylé et fait preuve d'une cinétique plus lente dans le sang. C'est également le cas d'un autre rh-GM-CSF glycosylé (regramostim, non commercialisé, produit par des cellules CHO de hamster) [14]. En outre, le sargramostim semble induire la génération d'une moins grande quantité de leucotriènes, sources d'effets secondaires. Ces effets (rétention d'eau, augmentation des symptômes respiratoires, de la fièvre ou des myalgies) paraissent plus importants avec les facteurs non glycosylés. Enfin, un taux de distribution plus lent semble induire une augmentation plus importante du nombre de leucocytes chez le volontaire sain [14].

* GM-CSF et prophylaxie de la neutropénie

Dans une étude randomisée en double aveugle contre placebo, portant sur des patients atteints de myélome multiple de haut risque, le GM-CSF a été administré à la dose de 5 µg/kg/j après chimiothérapie [15]. En dépit d'une amélioration significative de la neutropénie et d'une tendance à la diminution du nombre de journées d'hospitalisation dans le groupe GM-CSF par rapport au groupe placebo, les auteurs concluent qu'une transplantation de cellules souches est préférable à l'utilisation du GM-CSF après la chimiothérapie. En effet, il n'est pas apparu de diminution de la mortalité et de la morbidité chez les sujets traités par GM-CSF par rapport au placebo [15].

Cette absence d'amélioration de la mortalité après traitement par le GM-CSF est assez généralement rapportée [13]. Cependant, l'utilisation de ce facteur de croissance hématopoïétique (comme celle du G-CSF) présente un intérêt économique du fait de la réduction du nombre de journées d'hospitalisation. L'emploi des facteurs de croissance hématopoïétiques ne présente cet intérêt que lorsque la chimiothérapie envisagée provoque un risque de neutropénie fébrile supérieur à 40 % [13]. L'intérêt économique est également retrouvé dans une étude récente [16] au cours de laquelle ont été administrés GM-CSF, G-CSF ou un placebo, et dont le seul critère d'inclusion était la neutropénie sévère quelle que soit la chimiothérapie. Cette étude montrait aussi une diminution du nombre de jours de neutropénie et des journées d'hospitalisation après utilisation du GM-CSF.

En prophylaxie des traitements anticancéreux, la dose recommandée est de 5 à 10 µg/kg/j en sous-cutané, commencée 24 heures après la chimiothérapie et continuée jusqu'à normalisation du nombre des neutrophiles (10⁹/l et stabilité pendant 3 jours ont été proposés).

* GM-CSF et greffe de cellules souches

Une étude récente rapporte l'utilisation de GM-CSF (5 µg/kg/j) ou de placebo après transplantation de cellules souches sanguines, suite à une chimiothérapie à forte dose chez des patients atteints de cancers de mauvais pronostic [17]. Les auteurs n'ont pas trouvé de différence entre GM-CSF et placebo en ce qui concerne le délai de recouvrement des neutrophiles ou des plaquettes, la durée d'hospitalisation, le nombre de jours d'antibiothérapie, le nombre d'infections ou celui des transfusions globulaires ou plaquettaires. Seule une différence significative a été retrouvée dans le nombre moyen de journées fébriles en faveur du placebo.

Une autre étude concernant des greffes de cellules souches médullaires ou sanguines a été réalisée en double aveugle, randomisée et multicentrique avec du GM-CSF (10 µg/kg/j) ou un placebo [18]. Elle montre que l'augmentation du nombre des neutrophiles est plus rapide avec le GM-CSF, que la durée d'hospitalisation est plus courte, mais que le nombre de patients quittant l'étude à cause des effets secondaires est également plus important. Il faut noter que, dans cette étude, le GM-CSF n'a pas eu d'incidence sur le délai de rechute ou sur la survie.

Les recommandations concernant les facteurs de croissance hématopoïétiques préconisent leur utilisation pour les greffes de moelle mais pas de façon systématique pour les greffes de cellules souches sanguines [13]. La posologie recommandée est de 10 µg/kg/j en intraveineux (IV) en perfusion de 4 à 6 heures jusqu'à recouvrement de 10⁹ neutrophiles/l, à concurrence de 30 jours maximum.

Un certain nombre d'études ont été publiées à propos des greffes allogéniques. Une étude récente [19] en double aveugle, randomisée, avec GM-CSF contre placebo et avec un suivi de 5 ans a mis en évidence un nombre de neutrophiles plus important au 14^e jour dans le groupe traité par GM-CSF. Après 5 ans, cette étude ne montre pas plus de réactions du greffon contre l'hôte, de rechutes ou d'autres effets secondaires telles les myélodysplasies dans le groupe traité par GM-CSF par rapport au groupe placebo.

Plusieurs études ont été publiées concernant l'utilisation du GM-CSF pour augmenter le nombre de cellules souches sanguines, mais cette indication n'est actuellement pas retenue pour l'AMM du molgramostime [13].

* GM-CSF et traitement des rétinites à CMV

En ce qui concerne les rétinites à CMV traitées par ganciclovir, une étude en double aveugle contre placebo a montré une diminution de la fréquence des neutropénies sévères chez 85 patients intolérants au ganciclovir, ce qui a permis de poursuivre le traitement chez ces sujets. Dans cette indication, la posologie est de 5 µg/kg/j en sous-cutané, commencée dès que le chiffre des polynucléaires neutrophiles est en dessous de 10⁹/l. Ce traitement est prolongé tant que dure l'administration de ganciclovir, mais peut être arrêté si les neutrophiles dépassent 1,5 x 10⁹/l. Si la neutropénie réapparaît, le GM-CSF est repris à demi-dose. En revanche, si le chiffre de polynucléaires neutrophiles persiste à une valeur inférieure à 0,75 x 10⁹/l, il convient d'arrêter le traitement par le GM-CSF.

Effets secondaires du traitement par le GM-CSF

Les plus fréquemment observés sont mineurs ou modérés. Ce sont : fièvre, nausée, dyspnées, diarrhées, rash, tremblement, réaction cutanée au site d'injection lors de l'administration sous-cutanée, vomissements, fatigue, anorexie, douleurs musculaires et osseuses, asthénie. On observe plus rarement des douleurs thoraciques non spécifiques, stomatites, céphalées, sueurs, douleurs abdominales, prurit, étourdissements, œdèmes périphériques, paresthésies et myalgies.

Les réactions graves sont heureusement rares, mais peuvent prendre la forme d'anaphylaxie, de bronchospasme, d'insuffisance cardiaque, de syndrome de fuite capillaire, de troubles vasculaires cérébraux, de confusions, de convulsions, d'hypotension, de troubles du rythme cardiaque, d'hypertension intracrânienne, d'épanchement péricardique, de péricardite, d'épanchement pleural, d'œdème pulmonaire, de syncope, etc.

Pendant un traitement au long cours, on observe les modifications biologiques suivantes : diminution de la concentration d'albumine, augmentation du nombre d'éosinophiles, diminution des plaquettes et du taux d'hémoglobine. L'apparition d'anticorps antimolgramostime a été observée, sans diminution de l'efficacité du traitement.

Enfin, des terrains à risque ont été déterminés : il s'agit de patients atteints de sida sous traitement antiviral et de patients recevant un traitement cytotoxique induisant un risque de thrombopénie. De plus, les patients avec antécédents pulmonaires ont des risques de troubles respiratoires ou de réaction d'hypersensibilité.

Granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF)

Structure

Il s'agit d'un facteur essentiellement actif sur la lignée granulocytaire neutrophile. Le gène qui code pour le G-CSF est situé dans la région q21-q22 du chromosome 17. C'est une glycoprotéine monomérique de poids moléculaire 19 kDa lorsqu'elle n'est pas glycosylée et de 25 kDa après O-glycosylation. La glycosylation n'est pas nécessaire à l'activité du G-CSF, mais elle semble le stabiliser in vitro. Elle ne modifie pas la quantité de progéniteurs recueillis par cytaphérèse lorsque des molécules glycosylées ou non sont administrées à activité biologique équivalente (en unités) [20]. Le G-CSF comporte 174 acides aminés. La molécule contient deux ponts disulfures indispensables à son activité.

Propriétés biologiques

Deux points sont à souligner concernant les propriétés du G-CSF :

- le facteur murin et le facteur humain ont une grande homologie et leur activité est croisée,

- le G-CSF est relativement spécifique de la lignée granuleuse, y compris des formes les plus matures, mais il a une action plus large. Il agirait en particulier en synergie avec l'IL3 et le facteur steel (ou stem cell factor) sur les CFU-S et les LTC-IC.

Le G-CSF est sécrété par les monocytes, les fibroblastes, les macrophages, les cellules endothéliales et les cellules du stroma médullaire.

Le G-CSF se fixe sur un récepteur spécifique constitué par une sous-unité protéique d'environ 150 kDa [21]. Il en existe quelques centaines par cellule [22] et ces récepteurs possèdent une forte affinité pour leur ligand. Celle-ci est en fait dépendante du degré de polymérisation du récepteur : l'affinité est faible lorsqu'il est sous forme monomère et forte lorsqu'il se présente sous forme d'oligomère. Le récepteur possède une structure hybride avec un domaine d'immunoglobuline, des domaines semblables à la fibronectine de type III et un domaine présentant une analogie importante avec le récepteur de la prolactine [6, 21, 23]. Son homodimérisation semble possible, conduisant à une activation des cellules sans fixation du ligand [6]. La fixation du G-CSF sur son récepteur entraîne l'activation de plusieurs protéines à activité tyrosine kinase qui n'appartiennent pas au récepteur mais lui sont associées : Jak1, Jak 2, Lyn et Syk [6, 8, 24]. De même que pour le récepteur du GM-CSF, il y a ensuite activation de protéines Stat, et en particulier Stat 3 [6, 8].

Au sein des cellules hématopoïétiques, les récepteurs au G-CSF sont situés sur la membrane des CFU-GM et des éléments plus matures de la lignée granulocytaire neutrophile [10, 25]. Ils apparaissent également au niveau des plaquettes, des cellules endothéliales et du placenta [23]. Certaines cellules leucémiques présentent des récepteurs au G-CSF et sont capables de se différencier sous son influence [25]. Ce problème spécifique sera évoqué ultérieurement.

Le G-CSF est essentiellement un facteur spécifique des cellules de la lignée granulocytaire neutrophile. Il induit la prolifération des précurseurs de la lignée granulocytaire et leur différenciation en polynucléaires neutrophiles [21, 26]. Le nombre de récepteurs au G-CSF varie de 50 à 500 par cellule, et ce nombre augmente avec le niveau de maturation des cellules. Les résultats des premières études faisant part d'un effet biologique du G-CSF sur des cellules pluripotentes (CFU-GEMM) et des précurseurs érythrocytaires (BFU-E) étaient en fait le reflet de la libération de facteurs secondaires par des cellules accessoires stimulées par cette molécule [27].

Après administration de G-CSF chez le volontaire sain, on observe une neutropénie brève suivie d'un retour rapide à la normale vers la quatrième heure [28, 29], le taux de neutrophiles s'élevant dès la vingt-quatrième heure [21, 27, 28, 30, 31]. L'administration de G-CSF modifie l'aspect des neutrophiles en induisant l'apparition de corps de Dohle, de granulations toxiques et d'un « left shift » [21, 28, 29]. Au niveau médullaire, l'administration de G-CSF induit une augmentation du pourcentage de promyélocytes et une élévation de la cellularité globale [21, 28, 29, 31]. L'apparition de myélocytes et de promyélocytes au niveau sanguin est également observée. L'administration de G-CSF ne modifie pas les constantes hématopoïétiques à long terme (1 an) et, entre autres, n'induit pas d'augmentation du nombre de cellules souches CD34⁺ [32]. Ainsi, après échec d'une première greffe de cellules souches périphériques, lié à une insuffisance en progéniteurs greffés, il y a lieu d'entreprendre une autre stratégie que la réitération du prélèvement de cellules souches périphériques après injection de G-CSF [32].

Le G-CSF stimule l'activité des granulocytes neutrophiles en favorisant la production d'anions superoxydes par ces cellules [21, 22, 26, 28, 29]. De même, le G-CSF favorise la libération d'acide arachidonique après stimulation par l'ionophore calcique A23187 ou le N-formyl-méthionyl-leucyl-phénylalanine (f-MLP) [22]. L'activité de phagocytose des neutrophiles est également augmentée sous l'effet du G-CSF, de même que la cytotoxicité dépendante des anticorps (phénomène ADCC) [21, 22, 30]. Enfin, le G-CSF module l'expression d'un certain nombre d'antigènes de surface. Ainsi, il augmente l'expression du FcgammaRI et l'affinité de LAM-1 et diminue l'expression du FcgammaRIII et de la L-sélectine, tandis que l'expression du CD11b est inchangée ou augmentée selon les auteurs [21, 29, 30].

Indications thérapeutiques de l'AMM

Deux types de G-CSF sont commercialisés (tableau 1). Le lénograstime (Granocyte^® 13-34, commercialisé par les laboratoires Rhône-Poulenc-Roger Bellon) et le filgrastime (Neupogen^®, commercialisé par les laboratoires Roche). Le lénograstime est obtenu sous forme glycosylée à partir de cellules CHO d'ovaire de hamster chinois. Le filgrastime (méthionyl-G-CSF) est produit sous forme non glycosylée à partir d'Escherichia coli, et il subit l'addition ultérieure d'une méthionine en position N-terminale. Il est donc constitué de 175 acides aminés.

Les indications de l'AMM du lénograstime sont les suivantes :

- réduction de la durée des neutropénies et des complications associées chez les patients (avec néoplasie non myéloïde) recevant une auto- ou une allogreffe de moelle osseuse ;

- réduction de la durée des neutropénies sévères et des complications associées chez les patients (avec néoplasie non myéloïde) au cours des chimiothérapies connues pour être associées à une incidence significative de neutropénies fébriles ;

- depuis juin 1997 : mobilisation autologue de cellules souches hématopoïétiques dans le sang périphérique (peripheral blood progenitor cells).

Les indications de l'AMM du filgrastime comprennent :

a) la réduction de la durée des neutropénies sévères et de leurs complications chez l'adulte et chez l'enfant :

- telles qu'elles surviennent lors de l'emploi de chimiothérapies cytotoxiques connues pour être associées à une incidence significative de neutropénies fébriles,

- chez les patients recevant une thérapie myéloablative suivie de greffe de moelle ;

b) la collection de cellules souches progénitrices dans le sang circulant par administration de Neupogen^® seul ou après chimiothérapie myélosuppressive, en vue de la réinjection de ces cellules souches afin d'accélérer la reconstitution hématopoïétique après thérapie myélosuppressive ou myéloablative ;

c) l'augmentation du taux de neutrophiles et la réduction de l'incidence et de la durée des épisodes infectieux par l'administration à long terme de la durée des épisodes infectieux chez les patients, enfants ou adultes, atteints de neutropénie congénitale, de neutropénie cyclique ou de neutropénie idiopathique avec un taux de polynucléaires neutrophiles inférieur ou égal à 0,5 x 10⁹/l et des antécédents d'infections sévères ou récurrentes.

* Utilisation du G-CSF dans le cadre des chimiothérapies cytotoxiques associées à une incidence significative de neutropénies et dans le cadre des greffes de moelle osseuses allo- ou hétérogéniques

On peut formuler les mêmes remarques concernant les critères d'évaluation des études publiées que celles citées pour l'évaluation de l'utilisation du GM-CSF (tableau 2).

Le rôle du G-CSF dans la récupération d'un taux acceptable de neutrophiles est connu et établi [33]. Il a été ainsi montré par de nombreux auteurs que le G-CSF favorise la récupération des neutrophiles et la prise de greffe de moelle osseuse, parfois accompagnée d'une réduction des journées de fièvre ou d'antibiothérapie, chez les adultes et les enfants. Cependant, l'utilisation du G-CSF n'a pas entraîné de différences significatives en ce qui concerne le taux de réaction du greffon contre l'hôte, le taux de rechute et la survie des patients [33].

Une étude récente a montré que le lénograstime (5 µg/kg/j) pourrait favoriser la prise de greffe de moelle [34]. Dans cette étude, les auteurs ont constaté une diminution de la neutropénie, ainsi que du nombre de jours de fièvre supérieure ou égale à 38,5 °C, d'antibiothérapie et d'hospitalisation en cas de traitement par G-CSF. Cependant, en raison du coût élevé de ce traitement, certains auteurs proposent de le réserver aux patients ayant subi une greffe de moelle et dont le risque d'échec de transplantation ou de décès est élevé [35]. Ce risque est évalué par la concentration de leucocytes à la fin de la seconde semaine après le début de la greffe, même si l'état clinique du patient est satisfaisant [35].

L'effet favorable du G-CSF sur la toxicité induite par les chimiothérapies est connu depuis quelques années [13]. Ainsi, le Groupe d'étude des lymphomes de l'adulte a évalué l'effet du filgrastime (5 µg/kg/j) sur la neutropénie induite par l'administration de l'association cyclophosphamide-pirarubicine-téniposide-prednisolone chez des personnes âgées atteintes de lymphome malin non hodgkinien agressif [36]. Ces auteurs ont observé une diminution des épisodes infectieux, du nombre des journées d'hospitalisation et des décès pendant le traitement. Ils n'ont cependant pas observé d'amélioration significative en termes de réponse complète (disparition de tous les signes cliniques de la maladie) et de survie en faveur du G-CSF.

L'utilisation du G-CSF permet de diminuer la toxicité des chimiothérapies, ce qui conduit certaines équipes à augmenter la posologie des traitements cytotoxiques. Ainsi, des études ont été menées afin de déterminer les plus fortes doses cytotoxiques administrables [37]. La posologie du G-CSF (filgrastime) utilisée dans cette étude est élevée puisqu'elle est de 20 µg/kg/j. En outre, l'amélioration des chimiothérapies par le G-CSF, avec diminution du nombre de neutropénies, a également été rapportée dans le cadre de lymphomes non hodgkiniens chez des patients VIH-positifs [38]. Une étude australienne montre par ailleurs que les doses de cyclophosphamide, d'épirubicine et de vincristine utilisées peuvent être augmentées dans ce type de pathologie et que l'administration concomitante de G-CSF (filgrastime 5 µg/kg/j) semble en améliorer la tolérance. En ce qui concerne les traitements par des cytotoxiques à visée pulmonaire, comme la bléomycine, il avait été envisagé que l'utilisation concomitante du G-CSF pourrait avoir une incidence sur la toxicité pulmonaire induite par cette dernière. Néanmoins une étude rétrospective semble ne pas confirmer cette hypothèse [39].

Pour ces pathologies, l'AMM du lénograstime préconise 19,2 x 10⁶ UI/m²/j, ce qui équivaut à 5 µg/kg/j. Le traitement par lénograstime est pratiqué en IV après greffe de moelle et en sous-cutané après chimiothérapie cytotoxique. Le traitement est continué jusqu'à dépassement du nadir et obtention d'un taux de neutrophiles stable et compatible avec l'arrêt du traitement, mais il ne doit pas dépasser 28 jours.

Le filgrastime doit être administré à la dose de 5 µg (0,5 x 10⁶ U)/kg/j selon son AMM au cours des chimiothérapies cytotoxiques. La voie sous-cutanée doit être préférée, même si les perfusions IV sont possibles. Le traitement est poursuivi après le nadir jusqu'à obtention d'un taux stable et normal de neutrophiles et ne doit pas dépasser 14 jours. Dans le cadre des chimiothérapies suivies de greffe de moelle osseuse, la posologie passe à 10 µg/kg/j en perfusion IV ou sous-cutanée et elle est adaptée au taux de neutrophiles après le dépassement du nadir.

* Utilisation du G-CSF pour la mobilisation des cellules souches périphériques

Cette indication a été récemment accordée au lénograstime (Granocyte^®) en juin 1997. De nombreuses études sont actuellement publiées sur le sujet car certains auteurs semblent vouloir remplacer la greffe de moelle osseuse par cette technique [40]. Ainsi, une greffe de cellules souches périphériques a été récemment effectuée avec succès après échec d'une greffe de moelle [41], la collection des cellules souches périphériques ayant été réalisée après mobilisation par le G-CSF (10 µg/kg/j) chez le même donneur que pour le greffon médullaire.

Une étude prospective randomisée réalisée après mobilisation de cellules souches par chimiothérapie dans le cadre des pathologies suivantes : cancer du sein, lymphomes non hodgkiniens, maladie de Hodgkin, myélome multiple, leucémie aiguë et cancer du testicule, n'a pas montré de différence en termes d'implantation de cellules souches entre des posologies de 5, 10, ou 16 µg/kg/j de G-CSF [42]. D'autres auteurs ont comparé le nombre et la qualité de cellules souches obtenues chez les mêmes patientes atteintes de cancer du sein après G-CSF seul, puis après chimiothérapie (5-fluorouracil, adriamycine, cyclophosphamide) suivi de G-CSF (lénograstime 10 µg/kg/j) [43]. Dans cette étude, les auteurs ont différencié les cellules formant des colonies, les cellules CD34⁺, et celles qui peuvent donner des cultures à long terme (8 semaines) (LTC-IC). Ils ont observé que l'association G-CSF et chimiothérapie mobilise plus de cellules pouvant former des colonies, mais que le G-CSF seul est plus à même de sélectionner des LTC-IC.

D'autres schémas thérapeutiques de mobilisation de cellules souches périphériques peuvent être proposés selon les pathologies. Ainsi, l'association de faibles doses de cyclophosphamide et de G-CSF (lénograstime 263 µg/j ou filgrastime 10 µg/kg/j) a été utilisée pour la transplantation de patients atteints de lymphomes malins [44]. Les auteurs de cette étude concluent que la récupération de l'hématopoïèse est dépendante du nombre de progéniteurs administrés. Ce nombre est obtenu en une ou, plus généralement, deux cytaphérèses, selon les seuils admissibles de concentrations de progéniteurs à transplanter. Enfin, la qualité des progéniteurs administrés semble importante puisqu'elle peut entraîner une prise de greffe plus lente.

Des remarques équivalentes ont été formulées par des auteurs étudiant la mobilisation des progéniteurs par chimiothérapie (étoposide, ifosfamide et cisplatine selon les pathologies) pour des myélomes multiples, des tumeurs solides ou des lymphomes non hodgkiniens [45]. Ils observent que ce traitement, associé au G-CSF (filgrastime 5 µg/kg/j), permet la mobilisation suffisante de cellules souches en un ou deux cycles de chimiothérapie. La mobilisation est néanmoins supérieure pour les tumeurs solides et les lymphomes non hodgkiniens par rapport à ce qui est observé au cours des myélomes. L'intérêt de l'utilisation de G-CSF (filgrastime 5 µg/kg/j) a également été montré pour l'obtention de cellules souches périphériques après stimulation par étoposide [46]. Cette étude, réalisée dans le cadre de traitement pour cancers du sein, lymphomes non hodgkiniens ou maladie de Hodgkin, montre que cette association est efficace pour la mobilisation des cellules souches, mais aussi qu'elle est une alternative relativement peu toxique au traitement des lymphomes non hodgkiniens et de la maladie de Hodgkin et, à un moindre degré, des cancers du sein. L'association agents cytotoxiques et G-CSF a également été évaluée dans le cadre de la mobilisation de progéniteurs sanguins dans le traitement des cancers du sein [47]. Cette étude montre que l'association de plusieurs anticancéreux et de G-CSF est supérieure au cyclophosphamide seul associé au G-CSF (16 µg/kg/j). De plus, il apparaît que l'association paclitaxel-cyclophosphamide et G-CSF (10 µg/kg/j) est plus efficace que les associations cyclophosphamide-étoposide, cyclophosphamide-cisplatine ou cyclophosphamide-étoposide-cisplatine et G-CSF.

Une étude récente s'est intéressée à l'utilisation de facteurs de croissance pour mobiliser des cellules souches périphériques en dehors de toute chimiothérapie [48]. Elle montre d'une part que le nombre maximal de cellules CD34⁺ circulantes est atteint au 5^e ou au 6^e jour après l'administration des facteurs de croissance chez des volontaires sains et que ce nombre est plus élevé après administration de G-CSF seul (10 µg/kg/j) qu'après administration de GM-CSF (10 µg/kg/j) ou du mélange G-CSF/GM-CSF (5 µg/kg/j chacun). Cependant, le G-CSF seul induit une plus faible mobilisation de progéniteurs pluripotents. En effet, la plus forte proportion de cellules CD34⁺/CD38^- circulantes est observée après traitement par le mélange G-CSF/GM-CSF ou le GM-CSF seul.

On peut remarquer que les critères d'efficacité pour l'évaluation des protocoles de recueil de cellules souches diffèrent selon les auteurs, en particulier en ce qui concerne le nombre et le type de cellules à injecter. Néanmoins, on admet généralement le nombre de CD34⁺ comme élément de référence et le chiffre de 1 à 4 x 10⁶ CD34⁺/kg comme seuil minimal de richesse du greffon à injecter.

La posologie recommandée par l'AMM du lénograstime pour la mobilisation de cellules souches périphériques diffère si les patients ont subi une chimiothérapie préalable. Dans ce cas, elle est de 5 µg/kg/j en sous-cutané. Le traitement débute le lendemain de l'arrêt de la chimiothérapie et est continué jusqu'à obtention d'un nombre de cellules circulantes suffisant pour envisager la cytaphérèse. Ce schéma thérapeutique est identique pour le filgrastime. Si la mobilisation est réalisée uniquement avec le lénograstime, la posologie est de 10 µg/kg/j pendant 4 à 6 jours et la cytaphérèse doit alors être réalisée entre le 5^e et le 7^e jour. La stratégie thérapeutique utilisée pour le filgrastime est légèrement différente : administration sous-cutanée de 10 µg/kg/j pendant 6 jours, trois cytaphérèses étant effectuées aux 5^e, 6^e et 7^e jours.

* Utilisation du filgrastime chez les patients atteints de neutropénies sévères congénitales, cycliques ou idiopathiques

Le traitement par le G-CSF n'est indiqué qu'en cas d'infections sévères à répétition, ou d'infections récurrentes comme des abcès cutanés, des gingivites, des infections ORL, etc. Il ne doit donc pas être systématique et n'est pas indiqué en l'absence de complications infectieuses. La posologie recommandée par l'AMM est de 5 µg/kg/j (sauf pour la neutropénie congénitale pour laquelle la posologie est de 12 µg/kg/j). Comme il s'agit d'un traitement à long terme, une adaptation est réalisée à partir de ces doses de départ. Une étude multicentrique a montré une réduction de la neutropénie, associée à une diminution significative des infections, après quatre mois de traitement par le G-CSF par rapport au groupe témoin.

Dans cette indication, le G-CSF pourrait favoriser la survenue d'une leucémie aiguë (essentiellement dans le syndrome de Kostmann), bien que cela ne soit pas formellement démontré. Il est donc conseillé de surveiller le myélogramme avec un caryotype de façon régulière (une fois par an), l'apparition d'anomalies cytologiques et/ou d'anomalies cytogénétiques contre-indiquant la poursuite du traitement.

Effets secondaires

Les effets secondaires les plus fréquemment observés sont mineurs ou modérés. Il s'agit essentiellement de douleurs osseuses et de douleurs au site d'injection lors des administrations sous-cutanées. Lors des traitements au long cours, on observe les modifications biologiques suivantes (qui disparaissent à l'arrêt du traitement) : élévation des LDH, des phosphatases alcalines, des gammaGT et de l'uricémie.

G-CSF, GM-CSF et leucémies aiguës myéloïdes

Il s'agit d'un cas un peu particulier, car ce type de leucémie expose à un risque important de neutropénie fébrile et d'infections mortelles. L'intérêt des facteurs de croissance est donc évident, mais les cellules leucémiques expriment des récepteurs pour ces molécules, ce qui risque de les stimuler. En outre, 70 % des patients atteints de leucémie aiguë myéloïde présentent des cellules blastiques qui sécrètent des facteurs de croissance (du GM-CSF en particulier), et montrent un taux de rémission plus faible et un taux de rechute plus important [13]. Néanmoins, si les blastes prolifèrent in vitro avec des facteurs de croissance, l'administration de G-CSF ou de GM-CSF au cours des traitements pour ce type de leucémie ne semble pas favoriser la prolifération des cellules leucémiques, de même ces molécules n'induisent pas d'augmentation du taux de rechute après rémission [14, 49]. L'emploi de ces facteurs semble, au contraire, favoriser le retour à un taux acceptable de neutrophiles [14, 49].

Les facteurs de croissance hématopoïétiques ont été utilisés dans les leucémies aiguës myéloïdes pour essayer d'augmenter le nombre de cellules sensibles à la chimiothérapie [49]. En effet, certains cytotoxiques, telle la cytarabine, ont une action dépendante du cycle et les facteurs de croissance peuvent augmenter le nombre de cellules en phase S. Néanmoins, les premiers essais publiés et ceux en cours ne semblent pas confirmer l'intérêt de cette stratégie thérapeutique [49].

De plus, certains auteurs ont eu recours aux facteurs de croissance hématopoïétiques afin de provoquer la maturation des blastes [49]. Un certain nombre d'observations allant dans ce sens a été rapporté dans la littérature, et des essais sont en cours afin d'étudier une éventuelle amélioration de l'efficacité de l'acide trans-rétinoïque par le G-CSF [49].

Enfin, le G-CSF (filgrastime à 5 µg/kg/j) a été utilisé au cours des chimiothérapies de consolidation après rémission de leucémies aiguës myéloïdes [50]. Lors de ces essais, le G-CSF a permis de réduire la durée de neutropénie et la durée d'hospitalisation, sans présenter d'effet sur le taux de rémission complète ou sur la survie des patients. En dépit de ces résultats, le G-CSF et le GM-CSF ne sont théoriquement pas utilisés chez les patients présentant des hémopathies myéloïdes.

CONCLUSION

Grâce à l'essor des biotechnologies, les cliniciens ont aujourd'hui à leur disposition un certain nombre de facteurs de croissance hématopoïétiques, outils médicamenteux innovants, avec des indications soit précises, comme l'insuffisance rénale chronique pour l'érythropoïétine, soit plus larges, comme la diminution de la période d'aplasie ou de neutropénie au cours des chimiothérapies ou des greffes. Reste le problème de l'optimisation de leur utilisation, isolée ou en association, ainsi que l'évaluation de leurs risques et de leur coût. En effet, nous avons vu que le prix de ces molécules est très élevé et on peut se demander comment des organismes de protection sociale vont pouvoir supporter de telles charges. Or les marchés potentiels sont énormes, de l'ordre de 3 milliards de dollars en 1997, d'où l'intérêt des études coût/efficacité ou coût/utilité : les indications de ces facteurs de croissance hématopoïétiques étant de plus en plus nombreuses, il est probable que des choix seront à faire.

Par ailleurs, il ne faut pas oublier que ces facteurs de croissance hématopoïétiques sont des armes puissantes, mais à double tranchant, déclenchant des réactions en cascade. Rares sont ceux, en effet, qui n'ont pas un champ d'activité dépassant la propriété unique et ponctuelle que l'on souhaite leur voir posséder. Les études précliniques sont donc souvent difficiles et on se heurte à des problèmes de toxicité, liés aux effets pléïotropes de ces molécules qu'il faut apprendre à manipuler. Un long travail d'investigation clinique est encore nécessaire, afin de mieux préciser les indications réelles de ces produits, leurs modalités d'administration, les posologies optimales, la nécessité éventuelle d'un traitement d'entretien, les effets à moyen et long terme d'un traitement prolongé. La toxicité de ces molécules pourrait être aussi atténuée par une délivrance locale de ces produits, en utilisant par exemple l'association à des liposomes, ou à la thérapie génique. Parlant d'armes à double tranchant, il faut se souvenir que l'on retrouve des récepteurs pour ces facteurs de croissance hématopoïétiques sur des cellules malignes et il existe donc un risque, en utilisant ces substances dans le traitement des hémopathies par exemple, de stimuler la prolifération de cellules malignes.

Cependant les facteurs de croissance hématopoïétiques ont d'ores et déjà profondément modifié la thérapeutique, notamment en hématologie clinique, et constitueront vraisemblablement un des outils majeurs à la disposition des cliniciens au tout début du troisième millénaire.

Remarque

L'innocuité de l'utilisation du Leucomax^®, Granocyte^® ou du Neupogen^® en association avec des agents anticancéreux doués de myélotoxicité cumulative ou prédominant sur la lignée plaquettaire (nitrosourées-mitomycine) n'a pas été démontrée. Dans ces conditions, leur utilisation pourrait même conduire à une majoration des toxicités, notamment au niveau des plaquettes.

Remerciements. Les auteurs tiennent à remercier tout particulièrement Madame Marie-Louise Étienne pour son précieux concours concernant la mise en forme de ce manuscrit.

Article reçu le 4 septembre 1997, accepté le 8 décembre 1997.

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