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Herceptin, a monoclonal humanized antibody anti-HER2: a major therapeutic progress in breast cancers overexpressing this oncogene?


Bulletin du Cancer. Volume 86, Number 6, 544-9, Juin 1999, Synthèses


Résumé   Summary  

Author(s) : Philippe Beuzeboc, Suzy Scholl, Xavier Sastre Garau, Anne Vincent-Salomon, Patricia de Cremoux, Jérôme Couturier, Thao Palangié, Pierre Pouillart, Service d’oncologie médicale, Institut Curie, 26, rue d’Ulm, 75005 Paris..

Summary : HER2 is overexpressed in about 25% to 30% of breast cancers and associated with poor prognosis, resistance to hormonotherapy and lack of sensitivity to CMF-based adjuvant chemotherapy. Herceptin (trastuzumab), a humanized monoclonal antibody, administered as a single agent, produces objective responses in phase II trials in patients with metastatic breast cancers overexpressing HER2. It has shown a substantial benefit in a phase III trial which compares a standard first line chemotherapy (doxorubicin and cyclophosphamid or taxol alone) to the same chemotherapy with Herceptin in metastatic breast cancer. The Herceptin arm had significantly higher response rate (+ 53%), an improvement in the median duration of response (+ 57%) as well as in time to progression (+ 65%) compared to chemotherapy alone.

Keywords : Herceptin, trastuzumab, c-erbB2, breast cancer.

ARTICLE

L'arsenal thérapeutique s'est enrichi ces dernières années de traitements ciblés spécifiques faisant appel à des anticorps monoclonaux, notamment les anticorps anti-CD20 (rituximab) dans les lymphomes folliculaires et anti-17-1A (panorex) dans les cancers coliques. Un anticorps monoclonal humanisé anti-HER2, le trastuzumab (Herceptin), vient d'être agréé par la Food and Drug Administration au vu de résultats thérapeutiques très prometteurs dans les cancers du sein métastatiques surexprimant HER2.
Le gène HER2 tire son nom de son homologie avec le récepteur de l'EGF (human epidermal growth factor receptor 2). Simultanément à sa découverte, ont été décrits deux autres oncogènes homologues : neu, retrouvé dans les neuroglioblastomes de rat, et v-erbB2, intégré dans le génome de cellules d'érythroblastoses aviaires. Les gènes c-erbB et HER étant homologues, HER2/neu est aussi appelé c-erbB2. Il code pour un récepteur transmembranaire possédant une activité tyrosine kinase, la p185HER2/neu, très proche structurellement du récepteur de l'EGF et des protéines c-erbB3 et c-erbB4.
Les membres de cette famille ont la propriété de former des homo- et des hétérodimères. Dans l'état actuel de nos connaissances, c-erbB2 n'a pas de ligand direct connu, mais participe à la signalisation de la croissance cellulaire par hétérodimérisation avec d'autres membres de la famille.
Le trastuzumab est un anticorps monoclonal humanisé qui bloque le récepteur et les messages de prolifération transmis au noyau cellulaire.

C-erbB2 et cancer du sein

Une surexpression de la p185HER2/neu est retrouvée dans 20 à 25 % des cancers du sein.
Le principal mécanisme d'activation du gène implique une amplification génique, mais il est rapporté aussi des surexpressions sans amplification (en revanche, chez l'homme, jamais d'activation par translocation ou mutations ponctuelles).
L'amplification du gène est le plus souvent évaluée par southern-blot (plus récemment par PCR ou par hybridation in situ), la surexpression recherchée essentiellement par immunohistochimie (IHC).
Dans notre expérience [1], la surexpression détectée par l'anticorps CB11 (révélé par méthode ABC) est très fortement corrélée à l'existence d'une amplification du gène étudiée par hybridation in situ en fluorescence (FISH) et l'immunohistochimie apparaît, par son caractère automatisable et sa simplicité de lecture, comme la méthode de choix pour la détermination du statut de c-erbB2 dans les carcinomes mammaires.
Dans les cancers invasifs, le taux de positivité est plus élevé dans les carcinomes canalaires (22 %) que dans les carcinomes lobulaires (7 %).
Dans les carcinomes in situ, les taux sont supérieurs (43 %), de même que dans les comédo-carcinomes (58 %) et les cancers du sein inflammatoires (45,6 % dans une série personnelle de 68 patientes, non publiée).
Si la détection de c-erbB2 est possible dans des lésions bénignes du sein et dans des modèles animaux ayant suggéré un rôle dans la tumorigenèse du sein, elle n'apparaît pas, dans une étude récente (au contraire de la p53), être associée à une augmentation du risque d'évolution vers le cancer du sein dans une cohorte de 4 888 femmes suivies dans le cadre de la National Breast Screening Study (NBSS) [2].
F. Revillion et al. [3] ont analysé, dans une remarquable synthèse de la littérature, la signification clinique de c-erbB2 à partir de 97 études regroupant 22 616 patientes atteintes d'un cancer du sein. Si une surexpression de l'oncogène était présente dans 21,4 % des cas (moyenne des études), il faut noter des variations de positivité très larges de 5 à 55 %, probablement liées à l'hétérogénéité des séries et des méthodes d'étude, non standardisées actuellement.
Un certain nombre de conclusions claires peuvent être dégagées de ce travail :
- la surexpression de c-erbB2 représente un facteur de mauvais pronostic en analyse univariée avec un risque de récidive nettement augmenté chez les patientes avec atteinte ganglionnaire axillaire (N+) (la différence est moins marquée pour les N­) [4-7] ;
- elle est associée à d'autres paramètres cliniques et histologiques de gravité [8, 9] : il existe en particulier une corrélation avec la négativité des récepteurs hormonaux, un grade cytologique ou histologique élevé, l'aneuploïdie et un index de prolifération élevé ; plusieurs publications ont également retrouvé une augmentation de la positivité chez les sujets plus jeunes ;
- en revanche, elle ne semble liée ni à la taille de la tumeur, ni à l'atteinte ganglionnaire ;
- il existe également une relation avec le site des premières métastases : Kallionemi et al. [9] ont montré plus de métastases initiales pulmonaires, hépatiques et cérébrales et moins de métastases osseuses en cas de positivité de c-erbB2.

C-erbB2 et sensibilité thérapeutique

La surexpression de c-erbB2 pourrait représenter un marqueur non seulement de résistance aux traitements hormonaux antiœstrogéniques [10, 11], mais peut-être également d'absence de sensibilité aux cytotoxiques. Aussi le développement d'anticorps monoclonaux spécifiquement dirigés contre cette cible ouvre-t-il des perspectives thérapeutiques intéressantes.
In vitro, une résistance au tamoxifène a été rapportée dans des cellules transfectées par c-erbB2 et greffées sur des souris nude. Ces lignées cellulaires ont également montré une résistance à la chimiothérapie [12].
In vivo, chez les patientes atteintes d'un cancer du sein, plusieurs auteurs avaient noté l'absence de bénéfice d'un traitement adjuvant par tamoxifène en cas de positivité de c-erbB2 [13-15].
Les données du dernier congrès de l'ASCO de 1998 [16, 17] confirment cette résistance au tamoxifène. Certains auteurs ont même émis l'hypothèse d'un effet délétère de ce type de traitement dans cette population c-erbB2+.
Le tamoxifène n'améliore le pronostic qu'en cas de tumeurs c-erbB2 négatives dans l'étude de 433 patientes traitées entre 1978 et 1983, rapportée par Bianco. D'autres auteurs ne retrouvent pas cette relation [18] et supposent que l'absence de réponse au tamoxifène chez les patientes c-erbB2+ est en fait liée à une relation inverse avec le statut des récepteurs d'œstrogènes [19].
Il semble également que les données se confirment pour penser que c-erbB2 n'est pas prédictif d'une chimiosensibilité. Les résultats publiés en situation adjuvante par Allred et al. [20], avec le CMFVP (cyclophosphamide, méthotrexate, fluoro-uracile, vincristine, prednisone), Ravdin et al. [17] avec le CAF (cyclophosphamide, fluoro-uracile, doxorubicine) sont cohérents avec l'expérience en néoadjuvant de l'Institut Curie [21] qui n'a retrouvé, dans une analyse de 167 patientes traitées par chimiothérapie première (le traitement associait doxorubicine 25 mg/m2 à J1 et J8, cyclophosphamide 500 mg/m2 à J1 et J8, 5-fluoro-uracile 500 mg/m2 à J1, J3, J5 et J8), aucune différence significative en termes de réponse entre les tumeurs c-erbB2 positives et négatives.
En montrant, parmi les tumeurs très proliférantes (phase S > 10 %), que seules les c-erbB2 négatives bénéficiaient d'un traitement adjuvant par CMF, l'étude de Stal et al. [22] soulève l'idée que la surexpression de c-erbB2 pourrait même représenter un facteur de chimiorésistance indépendant. Cette étude est particulièrement intéressante alors que la chimiothérapie semble plus efficace en termes de réponse en cas de phase S élevée comme cela a été rapporté en situation néoadjuvante [23].
D'autres équipes se sont intéressées aux relations entre protéine c-erbB2 circulante et réponse thérapeutique [24]. En étudiant la concentration plasmatique de c-erbB2 par immunoessai enzymatique, l'équipe lilloise de J. Bonneterre [25] n'a noté aucune différence significative en ce qui concerne la réponse à la chimiothérapie entre les populations c-erbB2 positives et négatives. Selon les données de Metha et al. [26], les variations de concentrations plasmatiques de c-erbB2 durant le traitement ne sont pas plus liées aux réponses thérapeutiques. Cette équipe a, néanmoins, rapporté que, dans un sous-groupe de patientes présentant plus de trois ganglions envahis, le taux de c-erbB2 préchimiothérapie pouvait représenter un marqueur pronostique de la réponse à un traitement de type CMFVP. Cette « chimiorésistance » pourrait-elle être seulement drogue- ou dose-dépendante ? Existe-t-il notamment une modification de la sensibilité lorsque l'on utilise une anthracycline, une anthracène-dione [27], un taxane ou une intensification de doses ?
Il a été rapporté, dans une analyse multivariée de cancers du sein métastatiques, que le taux de réponse au taxol était plus élevé chez les patientes c-erbB2+ que chez celles c-erbB2­ [28].
Muss et al. [29] ont montré, dans un essai contrôlé du CALGB comparant trois doses d'une association de 5-fluoro-uracile, doxorubicine et cyclophosphamide chez 442 patientes, que les femmes présentant une atteinte ganglionnaire axillaire bénéficiaient d'une chimiothérapie adjuvante à plus fortes doses en cas de surexpression de c-erbB2 en termes de survie sans récidive et de survie globale. En fait, il semble que l'on puisse seulement conclure de cette étude que sous-doser un traitement est délétère dans ces formes (en effet, le traitement à faible dose utilisait seulement 30 mg/m2 d'adriamycine, 300 mg/m2 de 5-fluoro-uracile et de cyclophosphamide !). Cette étude a été réactualisée très récemment [30] avec l'addition d'une cohorte de 595 patientes incluses dans l'essai CALGB 8541. Les conclusions semblent moins évidentes, les résultats variant avec la méthode d'analyse statistique. La validation des conclusions initiales nécessite clairement les données d'autres études sur l'intérêt d'une intensification des doses d'anthracyclines pour les tumeurs c-erbB2+.
Une étude rétrospective très récente sur les patientes N+ du protocole B-11 du NSABP, comparant le PF (moutarde à la phénylalanine + 5-fluoro-uracile) à une combinaison PAF (avec adriamycine) chez 638 patientes, a montré que le bénéfice clinique était significatif seulement chez les patientes c-erbB2+ et non chez celles c-erbB2­ [31]. Resnick et al. [32], dans des cancers du sein localement avancés, ont montré une meilleure réponse à la doxorubicine si la tumeur était c-erbB2+ (60 % versus 30 %).
Ces résultats contradictoires méritent la poursuite des analyses, notamment dans des essais prospectifs de chimiothérapie à fortes doses, mais il semble pour le moins que l'expression de c-erbB2 ne représente pas un critère évident de chimiosensibilité.

Traitement par anticorps monoclonal humanisé Rhu-Mab-HER2

La démonstration qu'un traitement par un anticorps monoclonal anti-HER2 4D5, dirigé contre le domaine extracellulaire de la protéine, inhibait la prolifération de cellules SKBR3 surexprimant HER2 a été à la base d'une nouvelle approche thérapeutique prenant la protéine p185HER2/neu pour cible. Les études précliniques avaient également rapporté in vivo une inhibition de la croissance de xénogreffes de tumeurs mammaires humaines.
Les essais de phase I conduits avec une dose unique de l'anticorps monoclonal murin, mu-Mab-4D5, n'ont pas mis en évidence de toxicité, mais 30 % de réponses HAMA (human anti-mouse antibodies) nécessitant d'« humaniser » l'anticorps. L'anticorps monoclonal humanisé, Rhu-Mab-HER2, s'est également montré actif dans les études précliniques dans les cancers du sein et de l'ovaire exprimant c-erbB2.
Trois études de phase I avec cet anticorps seul injecté par perfusion intraveineuse ont permis de montrer son excellente tolérance (aucune toxicité de grade 3 ou 4) pour des doses comprises entre 10 et 500 mg.
Le premier essai de phase II réalisé au Memorial Sloan-Kettering Cancer Center de New York (MSKCC) et rapporté par Baselga et al. [33] a utilisé une monothérapie par l'anticorps recombinant humanisé Rhu-Mab-HER2 en perfusion hebdomadaire de 90 minutes (après une dose de charge de 250 mg à J1, les injections suivantes sont de 100 mg) chez 46 patientes présentant un cancer du sein métastatique c-erbB2+. À l'issue de dix cycles, le traitement n'était poursuivi que chez les patientes stables ou en réponse clinique. Dans cet essai, il faut d'emblée insister sur le fait que les patientes incluses étaient lourdement prétraitées (45 préalablement traitées par chimiothérapie dont 63 % par au moins deux lignes). Le traitement s'adressait à des formes particulièrement graves quant au stade d'extension (34,5 % avaient au moins trois sites métastatiques, viscéraux dans 80 % des cas).
Aucun anticorps anti-Rhu-Mab-HER2 (HAHA) n'a été retrouvé dans la circulation sanguine de ces patientes au cours des traitements. Les effets secondaires ont été habituellement limités à de rares épisodes de fièvre, de frissons et de douleurs au niveau de sites tumoraux. Il faut néanmoins noter qu'un patient est décédé d'une insuffisance cardiaque congestive rapportée à une cardiopathie aux anthracyclines. Le taux de réponses objectives (RO) de 11,6 % (37 % ont aussi présenté une réponse minime ou une stabilisation) a encouragé la poursuite des investigations cliniques à grande échelle avec la conduite de deux essais internationaux regroupant des équipes des États-Unis, du Canada, d'Europe, d'Australie et de Nouvelle-Zélande. Les résultats préliminaires viennent de faire l'objet de présentations orales au dernier congrès de l'ASCO.
La première étude de phase II ouverte [34] avait pour but de confirmer les résultats. Elle a inclus, entre avril 1995 et septembre 1996, 222 patientes présentant un cancer du sein métastatique ayant reçu soit trois lignes de chimiothérapie standard (adjuvantes incluses), soit deux lignes en cas d'intensification. La surexpression de c-erbB2 était vérifiée par une lecture centralisée avant inclusion. Le traitement après une dose de charge (4 mg/kg) consistait en une perfusion hebdomadaire de 2 mg/kg de Rhu-Mab-HER2. Sur les 213 patientes analysables, le taux de réponse déterminé par les investigateurs a été de 21 % (IC 95 % : 16-27 ; 8 réponses complètes [RC], 36 réponses partielles [RP]). L'évaluation par un comité indépendant (REC) a confirmé 6 RC et 25 RP (RO 15 % ; IC 10-20 %). La durée médiane de réponse (établie par le REC) était de 8,4 mois. La toxicité a été là encore modérée, mais il faut noter des réductions de la fraction d'éjection ventriculaire chez 9 patientes, dont 6 cas symptomatiques.
Quelles conclusions peut-on tirer de cet essai ? Dans une population préalablement traitée par plusieurs lignes de chimiothérapie, avec des tumeurs en règle générale très agressives, ce taux de réponse apparaît très encourageant, surtout avec une durée de réponse que l'on aimerait plus souvent obtenir avec des combinaisons cytotoxiques dans la même situation. Deux patientes sur 10 traitées à l'Institut Curie sont restées sans progression pendant plus de deux ans. Les réponses ont été obtenues, quel que soit le siège métastatique. Nous avons en particulier été surpris de réponses spectaculaires et durables en cas de lymphangites cutanées pariétales en territoire irradié (localisations en règle générale très peu chimio- ou hormonosensibles).
Le deuxième essai de phase III [35] posait la question d'une potentialisation possible de l'effet de certains cytotoxiques comme l'avaient montré certaines études in vitro où la combinaison de carboplatine, cisplatine, paclitaxel ou doxorubicine et de l'anticorps entraînait chez la souris une régression tumorale supérieure à celle des animaux traités par chimiothérapie ou anticorps seul. Il randomisait en première ligne métastatique une chimiothérapie délivrée tous les 21 jours soit de type AC (adriamycine 60 mg/m2, cyclophosphamide 600 mg/m2), soit de paclitaxel (175 mg/m2), en cas d'utilisation préalable d'anthracycline en adjuvant, au même traitement associé à l'anticorps selon un schéma identique à l'essai précédent : 469 patientes dont la tumeur primitive surexprimait c-erbB2 (avec le même contrôle centralisé) ont été incluses dans cette étude.
La différence s'est avérée très significative dans tous les cas en faveur du bras avec anticorps tant en taux de réponse (36,2 % versus 62 %, p < 0,01) qu'en durée de réponse (4,3 mois versus 7,3 mois, p = 0,0001). Avec une chimiothérapie par le protocole AC, le taux de réponses objectives est passé de 42,1 à 64,9 % (p = 0,0068). Avec le paclitaxel, la différence a été encore plus nette, de 25 à 57,3 % (p < 0,0001).
L'amélioration de 53 % de la réponse thérapeutique, de 57 % de la durée médiane de réponse, de 65 % du temps jusqu'à progression pour les traitements associés à l'Herceptin par rapport à la chimiothérapie seule a fait dire à Larry Norton, du MSKCC : « This is the biggest difference I've ever seen in stage IV disease » [36]. En revanche, l'association avec l'adriamycine a entraîné l'observation imprévue de défaillances myocardiques, 18 % de grade 3-4 du NHA (National Heart Association) contre 3 % dans le groupe AC standard. Il faut néanmoins noter que la majorité de ces toxicités ont été contrôlées médicalement. Une patiente (sur 469) est décédée d'un problème cardiaque.
Dans un autre essai de phase II concernant les cancers du sein métastatiques réfractaires à une chimiothérapie initiale, publié très récemment [37], associant à l'anticorps (250 mg IV à l'induction, suivis de doses hebdomadaires de 100 mg IV pendant 9 semaines) des injections de cisplatine (75 mg/m2 à J1, J29 et J57), il n'a pas été constaté de toxicité cardiaque. Le taux de réponse a été de 24,3 % (9 sur 37 patientes) avec une durée médiane de réponse de 5,3 mois. La pharmacocinétique du trastuzumab n'a pas été modifiée par la coadministration du cisplatine. Ce taux de réponse apparaît supérieur à celui observé avec le cisplatine seul dans les mêmes conditions.

Potentialisation de la cardiotoxicité de l'adriamycine par le trastuzumab

Comment expliquer cette toxicité cardiaque avec l'adriamycine au vu de ce que l'on connaît de la cardiotoxicité des anthracyclines [38] ?
Cette toxicité cardiaque n'avait pas été prévue par les études précliniques et cliniques de phases I et II avec l'anticorps seul.
Toutes les données disponibles actuellement permettent d'éliminer une toxicité directe de l'anticorps :
- il n'y a pas de toxicité cardiaque dans les études animales chez le singe avec des doses hebdomadaires de 12,5 fois la dose thérapeutique utilisée chez l'homme ;
- dans l'essai de phase II avec l'anticorps seul, la baisse de la fraction d'éjection ventriculaire enregistrée chez 9 patients (sur 222) n'a été constatée que chez des patientes traitées par anthracyclines ou présentant des antécédents cardiaques ;
- dans l'essai de phase III, parmi les patientes traitées par paclitaxel et anticorps, seuls 2 % ont présenté des modifications de la fonction myocardique.

La forte incidence des complications cardiaques observées chez les patientes ayant reçu l'anticorps associé à l'adriamycine suggère que le récepteur c-erbB2 est impliqué dans la protection ou la réparation de la cardiotoxicité des anthracyclines. Plusieurs données viennent étayer cette hypothèse :
- la pharmacocinétique de la doxorubine, du cyclophosphamide et du paclitaxel n'est pas modifiée en présence du trastuzumab ;
- le récepteur neu est impliqué dans le développement embryonnaire du cœur ; les récepteurs erbB2 et erbB4 sont exprimés dans les myocytes ventriculaires néonataux et adultes ;
- les neurégulines relarguées par l'endothélium endocardique sont essentielles à la croissance et à l'adaptation phénotypique des myoblastes cardiaques sous-jacents durant le développement ;
- Zhao et al. [39], en étudiant le rôle de neurégulines sur la croissance et la différenciation de divers tissus, ont suggéré un rôle chez l'adulte lors de l'adaptation myocardique à des stress physiologiques ou à des atteintes pathologiques.

En bloquant le récepteur c-erbB2, le trastuzumab pourrait inhiber les mécanismes intervenant dans la réparation de lésions induites par l'adriamycine.

Perspectives

Le développement du trastuzumab ouvre de nouveaux horizons biologiques et thérapeutiques pour un nombre potentiellement important de malades, c-erbB2 étant exprimé dans environ 25 % des cancers du sein. Dans un premier temps, une standardisation de l'étude de l'expression de
c-erbB2 est absolument nécessaire. Actuellement, la méthode d'analyse du statut de c-erbB2 est assez bien définie. Si la FISH représente la technique de choix pour la détection de l'amplification, l'immunohistochimie constitue la technique la plus simple pour celle de la surexpression. Dans la perspective d'une extension de cette nouvelle approche thérapeutique, il sera nécessaire de s'assurer, par des efforts de standardisation et des contrôles de qualité, que les laboratoires effectuant ces analyses disposent de l'expérience et des conditions techniques garantissant une fiabilité optimale des résultats, comme ce fut le cas pour le dosage des récepteurs hormonaux. De nombreuses questions restent posées. Quel anticorps choisir ? Comment bien définir le score de surexpression, les échelles de positivité ?
Il conviendra aussi de mieux comprendre le mécanisme d'action de ce nouveau traitement.
Quelle part revient au blocage de la cible, quelle part aux mécanismes immunologiques plus complexes (ADDC) ? Pourra-t-on améliorer les résultats par des modifications de l'anticorps, en particulier par la fabrication d'anticorps bispécifiques, ciblant d'un côté la cellule tumorale, de l'autre une cellule immuno-effectrice ?
Au plan thérapeutique, les résultats dans les stades avancés de cancer du sein font envisager des perspectives rapides en phase plus précoce dans le cadre de traitements adjuvants ou néoadjuvants [40].
Parallèlement, il sera nécessaire d'envisager l'étude de moyens permettant de limiter ou de contourner le problème de la toxicité cardiaque avec l'adriamycine soit par l'utilisation de chélateurs (ICRF 187), soit par celle d'autres anthracyclines moins cardiotoxiques (voire d'anthracène-diones), soit par de nouvelles combinaisons sans anthracyclines à base de taxanes, de vinca-alcaloïdes, d'alkylants, afin de sélectionner les associations les plus performantes avec le trastuzumab.
Des essais devraient également rapidement débuter pour d'autres tumeurs où l'on peut retrouver dans un pourcentage non négligeable des cas une surexpression de c-erbB2. C'est notamment le cas des cancers ovariens, bronchiques et gastriques, mais cela pourrait se discuter aussi dans le cadre de cancers prostatiques, vésicaux, pancréatiques, colorectaux...

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