Hormone receptors and HER-2 changes during breast cancer progression: clinical implications

ARTICLE

bdc.2011.1434

Auteur(s) : William Jacot¹ william.jacot@montpellier.unicancer.fr, Stéphane Pouderoux¹, Frédéric Bibeau², Cristina Leaha², Marie-Christine Chateau², Angélique Chapelle¹, Gilles Romieu¹

¹ CRLC Val-d’Aurelle, service d’oncologie médicale, 208, rue des Apothicaires, 34298 Montpellier Cedex 05, France

² CRLC Val-d’Aurelle, service d’anatomie pathologique, unité de transfert en cancérologie clinique, 34298 Montpellier Cedex 05, France

Tirés à part : W. Jacot

Introduction

Le cancer du sein demeure un problème de santé publique. En France, en 2005, plus de 49 000 patientes ont été atteintes d’un cancer du sein et plus de 11 000 décès lui sont attribuables en 2006 [1]. On estime qu’au moins une femme sur dix sera atteinte par cette pathologie durant sa vie. Bien que sa curabilité soit en augmentation, notamment grâce aux progrès du dépistage et des traitements adjuvants, le cancer du sein métastatique (CSM) reste généralement une maladie létale. Même si les progrès de l’imagerie et la généralisation du dépistage ont permis de réduire le stade tumoral au diagnostic, et donc d’améliorer le pronostic, on estime qu’environ 15 à 20 % des patientes prises en charge pour un cancer du sein au stade localisé vont présenter une évolution métastatique.

Le cancer du sein a la particularité que deux de ses facteurs pronostiques et prédictifs, nominalement les récepteurs hormonaux (RH) et l’oncoprotéine HER-2 (HER-2), sont dans le même temps des cibles thérapeutiques, et demeurent, malgré les progrès récents liés aux signatures multigéniques [2], la clé de voute du pronostic et des choix thérapeutiques. L’hormonothérapie anticancéreuse, décrite en 1896 par sir George Thomas Beatson [3], concerne la population des patientes dont la tumeur exprime des récepteurs aux œstrogènes (RE) et/ou à la progestérone (RP), soit environ 75 % des patientes. Dans cette population, le blocage de l’activation œstrogénique (que ce soit par antagonisme au niveau du récepteur ou inhibition de l’aromatase) est associé à une amélioration des paramètres cliniques [4-6], dont l’importance varie entre autres selon la dissociation des récepteurs et l’intensité de l’expression du RE [2, 7-10]. La surexpression de l’oncoprotéine HER-2, présente dans 12 à 15 % des tumeurs primitives, possède elle aussi une valeur pronostique [11-14], mais aussi une valeur prédictive de l’efficacité du trastuzumab, tant en adjuvant [15], permettant une réduction d’environ 50 % du risque de récidive et de décès, qu’en situation métastatique. Dans cette dernière catégorie, le traitement par trastuzumab efface le classique mauvais pronostic de cette population, lui redonnant un pronostic globalement identique à celui d’une population HER-2 non surexprimée [16]. Cependant, au stade métastatique, même si ces thérapeutiques ciblant les RE et l’HER-2 ont permis une amélioration des paramètres de survie, les guérisons restent rares et la récidive la règle. De plus, les résultats se révèlent plus modestes, tant en amplitude qu’en fréquence, comparativement aux mêmes traitements au stade adjuvant.

Se peut-il que l’origine de ces résistances et phénomènes d’échappement puisse être expliquée par les bases mêmes du processus métastatique ? Cette évolution métastatique est la résultante ultime d’un processus multiétapes qui a conduit une cellule normale à une cellule cancéreuse, puis qui a gouverné la multiplication et l’invasion de ce néotissu au sein du tissu d’origine avant d’en permettre l’échappement et le développement à distance [17]. Or, la tumeur primaire se compose d’un ensemble hétérogène de cellules aux altérations génétiques multiples [18, 19]. Le processus métastatique est la résultante ultime de ces altérations et ne représente qu’une sous-population des cellules tumorales puisque, dans des modèles animaux, moins de 0,001 % des cellules cancéreuses pénétrant dans la circulation sanguine arrivent à développer une métastase [20]. Cette instabilité génomique augmente la fréquence et la multiplicité des altérations génétiques des cellules cancéreuses lors de la progression tumorale. Or, les choix thérapeutiques sont généralement basés sur la détermination de ces cibles au niveau de la tumeur primitive, généralement sur la pièce tumorale, mais parfois même sur les microbiopsies diagnostiques initiales, et rarement réactualisée au stade métastatique. Il est alors assumé que ces cibles thérapeutiques ne varient pas dans l’évolution clinique. Une modification du statut des RH et/ou d’HER-2 pourrait, cependant, avoir des implications cliniques majeures. Considérant les modifications biologiques nécessaires au processus métastatique lymphatique ou sanguin [21], cette assertion de stabilité des cibles thérapeutiques dans le temps pourrait se révéler fausse.

Il existait, jusque récemment, assez peu de données sur ces variations phénotypiques entre la tumeur primitive et les métastases ganglionnaires ou distantes. Nous assistons actuellement à un regain d’intérêt sur ce sujet, avec près de 6 000 patientes analysées, probablement devant l’importance croissante des thérapeutiques ciblées dans la prise en charge adjuvante et métastatique du cancer du sein. Ont principalement été analysées les discordances d’expression entre la tumeur primitive et les métastases ganglionnaire et/ou à distance en ce qui concerne les trois cibles classiques du cancer du sein, les RE, RP et HER-2.

Cette revue va s’intéresser aux données disponibles dans la littérature concernant les modifications phénotypiques des cibles thérapeutiques que sont les RH et HER-2 lors de l’évolution tumorale, leur implication thérapeutique et les technologies pouvant essayer de les mettre en évidence de manière non invasive dans la pratique clinique.

Méthodologie des études publiées

Ces données sont détaillées étude par étude dans les tableaux 1-3. Il s’agit généralement, hormis les études évaluant l’expression de ces récepteurs entre la tumeur primitive et les métastases ganglionnaires axillaires synchrones, d’études rétrospectives. Cependant, une nouvelle détermination des statuts des cibles sur la pièce initiale en même temps que l’analyse de la cible métastatique est réalisée dans la majorité des études récentes (colonne « Relecture »), afin de réduire les différences induites par des changements de techniques ou de réactifs. Une autre inquiétude peut venir de l’augmentation des taux de faux-négatifs (notamment, au niveau d’HER-2) liés à la dégradation des blocs d’archives, parfois très anciens, ainsi qu’à la variabilité des performances des différents anticorps utilisés en IHC [22] lorsqu’il s’agit de données anciennes utilisant différents anticorps polyclonaux et monoclonaux, alors que les données récentes de la littérature utilisant un kit anti-HER-2 validé (l’HerceptTest^®) donnent des résultats nettement plus reproductibles [23]. Nous manquons de données bibliographiques permettant de quantifier précisément ce risque, cependant la prise en compte systématique de témoins internes positifs et négatifs au sein des blocs d’archives recommandée en pratique anatomopathologique, ainsi que la standardisation de la cotation des résultats, devraient réduire de manière importante ce risque. Enfin, en ce qui concerne l’HER-2, il est important de noter qu’une grande proportion des études avait recours à la recherche d’une amplification génique par FISH ou CISH, limitant ainsi les risques liés à l’IHC.

Tableau 1 Variation de l’expression des récepteurs hormonaux (RH) en fonction des sites métastatiques (données de la littérature).

N ptes : nombre de patientes ; RE : récepteur aux œstrogènes ; RP : récepteur à la progestérone ; HER-2 : human epidermal growth factor receptor-2 ; LR : récidive locorégionale ; N : métastase ganglionnaire ; M : métastases distantes ; NE : non évalué ; O : oui ; N : non ; R : étude rétrospective ; P : étude prospective ; Mods. : pourcentage de modifications thérapeutiques effectuées dans cette série suite aux résultats du dosage des RH au niveau des lésions métastatiques ; MDS : méthode de diffusion au sucrose.

Tableau 2 Variation de l’expression d’HER-2 en fonction des sites métastatiques, données de la littérature.

N ptes : nombre de patientes ; RE : récepteur aux œstrogènes ; RP : récepteur à la progestérone ; HER-2 : human epidermal growth factor receptor-2 ; LR : récidive locorégionale ; N : métastase ganglionnaire ; M : métastases distantes ; NE : non évalué ; O : oui ; N : non ; R : étude rétrospective ; P : étude prospective ; Mods. : pourcentage de modifications thérapeutiques effectuées dans cette série suite aux résultats des dosages d’HER-2 au niveau des lésions métastatiques.

Tableau 3 Variation de l’expression des récepteurs hormonaux (RH) et d’HER-2 en fonction des sites métastatiques.

N ptes : nombre de patientes ; RE : récepteur aux œstrogènes ; RP : récepteur à la progestérone ; HER-2 : human epidermal growth factor receptor-2 ; LR : récidive locorégionale ; N : métastase ganglionnaire ; M : métastases distantes ; NE : non évalué ; O : oui ; N : non ; NA : non applicable ; R : étude rétrospective ; P : étude prospective ; Mods. : pourcentage de modifications thérapeutiques effectuées dans cette série suite aux résultats des dosages des RH et d’HER-2 au niveau des lésions métastatiques.

Variation d’expression des récepteurs hormonaux et d’HER-2 entre la tumeur primitive et ses métastases ganglionnaires

Le choix des traitements adjuvants des cancers du sein localisés se base sur les caractéristiques anatomopathologiques de la tumeur primitive. Or, dans le cas des cancers du sein avec atteinte ganglionnaire, la population métastatique ganglionnaire est susceptible de présenter un phénotype plus agressif et une expression modifiée des cibles thérapeutiques.

En ce qui concerne les variations d’expression des RE, en 1992, l’étude de Castagnetta et al. constatait 31 % de discordances entre la tumeur primitive et les métastases ganglionnaires axillaires synchrones [24]. Cette étude peut être critiquée, car utilisant une détermination du statut des RE par radioligands, méthode actuellement peu utilisée depuis les travaux de Craig Allred. [9, 10], cependant d’autres études plus récentes utilisant l’immunohistochimie retrouvent des résultats proches (tableau 1).

En ce qui concerne les variations du statut HER-2, dès 2001, Simon et al. rapportaient d’importantes discordances entre le statut HER-2 de la tumeur, de ses métastases ganglionnaires et des métastases à distance sur un tissue microarray de 392 patientes dont 196 tumeurs avec atteinte ganglionnaire [25]. De même, Santinelli et al. rapportent dans une série prospective de 119 patientes des discordances (avec implications cliniques) dans le statut HER-2 dans 6,5 % des cas entre la tumeur primitive et les adénopathies métastatiques axillaires synchrones [26]. Plus récemment, Aitken et al. ont rapporté des variations de phénotype au niveau ganglionnaire axillaire pouvant atteindre 39,5 % dans la population des tumeurs RE+/HER-2 négatives (8,5 % de phénotype HER-2 positif et 18,6 % de phénotype triple négatif au niveau des ganglions axillaires correspondants) [27]. À l’inverse, Tsutsui et al. ne rapportent pas de telles variations [28].

Les tableaux 2 et 3 résument les données publiées sur le sujet. Même s’il existe une hétérogénéité quant aux résultats publiés, ces données semblent suffisantes pour nécessiter une évaluation sur un large échantillon de tumeurs, à la fois de la fréquence de ces modifications mais aussi de leur répercussion sur le pronostic puisque les décisions thérapeutiques adjuvantes ne sont actuellement corrélées qu’au phénotype de la tumeur initiale.

Variation d’expression des récepteurs hormonaux et d’HER-2 entre la tumeur primitive et ses métastases distantes

Une synthèse des données publiées, ou présentées au congrès 2010 de l’Asco, sur le sujet est présentée dans les tableaux 1 (études portant sur les variations des RH), 2 (études portant sur les variations d’HER-2) et 3 (études portant à la fois sur les variations des RH et d’HER-2).

Les données les plus anciennes concernent bien entendu les variations des dosages des RH, par radioligands [29-33]. Ainsi, en 1983, Holdaway et Bowditch rapportent, sur une série de 28 patientes, des variations dans les taux des RE et RP entre les tumeurs primitives et leurs métastases distantes. Une concordance n’était retrouvée que dans 46 % des cas [33]. Ces études ont été jugées critiquables car mélangeant les récidives métastatiques et des cancers controlatéraux pour certaines patientes, et de par l’utilisation d’une méthode qui n’est plus de nos jours considérée comme un standard. Cependant, ce type de variations est à nouveau intensivement décrit ces dernières années. Par exemple, dans l’étude de Simmons et al. [34], 40 % des patientes présentaient un changement dans le statut de leurs RH (et 8 % au niveau d’HER-2) entre la tumeur primitive et la biopsie d’une cible métastatique, conduisant dans cette étude à une modification de la stratégie thérapeutique dans 20 % des cas.

En ce qui concerne les variations du statut HER-2, Santinelli et al. rapportent dans leur série prospective de 119 patientes des discordances (avec implications cliniques) dans 13,3 % des cas de récidives locales et 28,6 % des cas de récidives métastatiques métachrones [26]. Dans l’étude de Regitnig et al., dans une série de 31 cancers du sein, 15 cas présentaient une modification du statut immunohistochimique d’HER-2, avec pour trois de ces cas un passage d’un score 0 à un score 3+ conduisant donc à une modification thérapeutique [35]. Dans l’étude de Zidan et al., sur une série de 48 cas, 14 % des patientes voyaient leur statut HER-2 changer entre la tumeur primitive et les métastases [36].

Enfin, trois études regroupant au total 1 003 patientes ont récemment été présentées au congrès 2010 de l’Asco [37-39], dont une étude prospective [38] portant sur 271 patientes et rapportant des résultats globalement superposables. Dans cette étude, le taux de changement des options thérapeutiques, l’objectif principal de l’étude, était de 15,1 %, soit globalement une modification thérapeutique toutes les 6,6 biopsies. De plus, dans l’étude rétrospective de Karlsson et al. présentée elle aussi au congrès 2010 de l’Asco et ne s’intéressant qu’aux RH, ces variations phénotypiques s’associaient à une modification du pronostic.

Il est important de noter que dans la majorité des cas rapportés comme discordants dans ces séries, les changements s’effectuaient dans le sens du gain de la surexpression d’HER-2, et que la perte de surexpression reste un élément plus rarement rapporté. Ces modifications pourraient être plus fréquentes après traitements médicaux adjuvants, comme certaines séries récentes semblent l’évoquer [40, 41], possiblement par phénomène de sélection tumorale. Le pourcentage de modification du statut HER-2 se révèle en revanche très variable d’une étude à l’autre, certaines études rapportant des taux inférieurs à 10 % [42-50]. Ce pourcentage peut sembler faible, mais devant l’impact pronostique et thérapeutique de l’hyperexpression de l’oncoprotéine HER-2, et le fort pourcentage de tumeurs HER-2 négatives lors de la prise en charge initiale, une recherche de conversion de statut lors de la récidive métastatique semble souhaitable afin de minimiser les risques de perte de chance liée à une thérapeutique suboptimale, notion à nouveau rapportée dans les trois études présentées lors du congrès 2010 de l’Asco [37-39].

Nouvelles méthodes non invasives d’évaluation des variations d’expression des RH et d’HER-2

La question à se poser devient alors : « S’il existe une hétérogénéité de l’expression des RH au sein des métastases en plus de celle existant entre la tumeur primitive et les lésions métastatiques, est-il envisageable et nécessaire de biopsier les différentes lésions avant de décider d’une stratégie thérapeutique ? ». La réponse est évidemment non, mais cette hétérogénéité au sein des différentes cibles, décrite dès 1979 [51], ne peut être ignorée. De nombreuses lésions ne sont cependant pas accessibles à une biopsie ou soulèvent le problème des risques iatrogènes. De plus, en cas de métastases diffuses, l’idée de réaliser des dizaines de biopsies n’est pas recevable. Existe-t-il des alternatives non ou peu invasives ?

Scintigraphie au fluoroestradiol et évaluation du statut des RH

Pour ce qui est de l’évaluation de l’expression des RH au sein des différentes lésions métastatiques, les données concernant la tomographie par émission de positon (TEP) utilisant le 18F-16α-17β-fluoroestradiol (FES) plaident en ce sens. Cette méthode va cibler les RE de manière non invasive et pourrait donc permettre de déterminer in vivo l’expression des RE sur l’ensemble des sites tumoraux. Le FES présente les mêmes caractéristiques que l’estradiol biologique en termes de liaison au RE et de transport par la sex hormone binding globulin (SHBG). De plus, il a été montré une excellente corrélation entre la fixation du FES au niveau des sites tumoraux (primitif et métastases) et l’expression des RE déterminée par immunohistochimie au niveau des différents prélèvements [52]. Plusieurs équipes ont évalué l’hétérogénéité d’expression des RE en utilisant le FES. Par exemple, Mortimer et al. ont démontré que quatre des 17 (24 %) patientes de leur étude présentaient des différences d’expression des RE entres les différents sites métastatiques [53]. Dans l’étude de Linden et al., sur 47 patientes métastatiques initialement considérées comme RE positives, six patientes (13 %) présentaient au moins un site négatif au FES [54]. La négativité au FES était significativement associée à l’absence de réponse à une hormonothérapie. Il pourrait donc s’agir d’une méthode non invasive d’évaluation du statut RE des métastases des cancers du sein, avec possibilité d’optimiser le choix d’une thérapeutique selon ses probabilités ou non de réponse à l’hormonothérapie et l’évaluation respective de la charge tumorale hormonodépendante et non hormonodépendante.

Évaluation non invasive du statut HER-2

Pour ce qui est de la détermination non invasive du statut HER-2 au stade métastatique, les données les plus cohérentes dans la littérature concernent le dosage du taux circulant de la portion extramembranaire d’HER-2 (DEC HER-2). Le DEC HER-2 peut être clivé de la surface des cellules tumorales et relargué dans la circulation [55, 56]. Dans une étude incluant 195 patientes atteintes d’un CSM, Kong et al. [57] ont démontré une corrélation entre le taux circulant de DEC HER-2 et le statut HER-2 du cancer en IHC. À l’analyse des courbes ROC, un seuil de 15 μg/L était associé à une sensibilité de 88 % et une spécificité de 62 % ; ces mêmes valeurs étaient de 62 et 97 %, respectivement, pour un seuil de 37 μg/L. Il existe une littérature congruente concernant une fréquente augmentation du taux de DEC HER-2 entre la tumeur primitive et l’évolution métastatique [58-61], avec une corrélation pronostique constatée dans certaines études [59-61], et non dans d’autres [62, 63]. Il est cependant important de noter que, comme commenté par Tse et Lamy suite à la publication de ces deux dernières études, ces données rétrospectives tant positives que négatives ne permettent pas de conclure de manière définitive sur le rôle pronostique de ce marqueur, et qu’une étude prospective dédiée semble indispensable afin de répondre à cette question [64]. Pour ce qui est des modifications du statut HER-2 au niveau des métastases, à ce jour, la démonstration qu’une augmentation du taux circulant de DEC HER-2 soit associée à une conversion du phénotype HER-2 au niveau des métastases, ainsi que la fréquence de cette conversion dans l’évolution tumorale restent à établir.

L’analyse phénotypique des cellules tumorales circulantes (CTC) pourrait constituer une autre piste prometteuse de recherche [65-67]. Par exemple, Meng et al. ont rapporté une concordance de 97 % entre le statut HER-2 de la tumeur primitive et celui des CTC [67]. Certains écueils sont cependant à souligner. Tout d’abord la détection des CTC n’est rapportée que dans 31 à 61 % des cas [65, 66], ce qui limite la population cible. Ensuite, des discordances entre le statut HER-2 des CTC et des métastases ont été rapportées. Par exemple, dans l’étude de Fehms, dix patientes chez qui des CTC avaient pu être isolées ont eu une biopsie d’au moins une cible métastatique [65]. Sur les deux patientes dont la métastase était devenue HER-2 positive, seule une patiente avait une positivité de ses CTC pour HER-2. De plus, une patiente qui présentait des CTC HER-2 positive était atteinte d’une métastase qui ne surexprimait pas HER-2. Enfin il s’agit généralement d’études n’incluant qu’un faible nombre de patientes. La signification clinique d’une positivité des CTC chez des patientes atteintes d’un CSM dont la tumeur primitive était HER-2 négative reste donc inconnue. Ces données restent à corréler au statut HER-2 des métastases déterminé sur des biopsies tumorales dans une large étude prospective. La signification biologique de ces résultats reste débattue. Des études de plus large envergure seront nécessaires pour déterminer s’il s’agit d’un reflet phénotypique exact de la charge tumorale métastatique ou si ces évènements rendent les CTC plus résistantes et donc plus facilement détectables dans le courant sanguin sans toutefois être associés à une plus grande aptitude à développer des métastases.

Enfin, en termes d’imagerie, un article rapporte l’utilisation du trastuzumab marqué à l’indium 111 avec des performances qui ne laissent pas envisager dans l’immédiat une utilisation en pratique clinique [68].

Discussion

Ces discordances doivent-elles nous surprendre ? Sont-elles forcément imprévisibles et issues d’évènements oncogéniques non identifiés ? Une lésion métastatique est considérée comme issue d’une seule cellule issue de la tumeur primitive et ayant réussi à survivre dans le milieu sanguin puis à se déposer dans un organe distant pour développer une métastase. Considérant les seuils actuellement retenus pour conclure à l’hormonodépendance d’une tumeur primitive (généralement en Europe à partir de 10 % des cellules examinées présentant une faible positivité pour le RH concerné) ou à un statut HER-2 3+ (au moins 30 % des cellules présentant un marquage membranaire complet), il n’est pas surprenant de se dire que jusqu’à 90 % (dans le cas des RH) et 70 % (dans le cas d’HER-2) des cellules à potentiel métastatique peuvent présenter un phénotype discordant avec la tumeur primitive. La démonstration d’une meilleure viabilité et nidification d’une CTC en fonction de son statut RE, RP et HER-2 n’a en revanche pas été clairement explorée, ne permettant pas d’avancer une hypothèse d’avantage clonal lié à ces expressions. Ces seuils, justement retenus pour déterminer le pouvoir prédictif de la réponse à une hormonothérapie ou à un traitement ciblant HER-2, ne peuvent en aucun cas préjuger avec certitude du statut des métastases, synchrones et encore moins ultérieures. Une évaluation, au moins partielle (sur certaines des métastases) de ces statuts de cibles thérapeutiques semble donc licite, les implications thérapeutiques pouvant se révéler majeures. L’impact pronostique péjoratif de ces modifications a été démontré dans plusieurs séries [39, 44, 69-71]. De plus, les études évaluant l’impact en termes de changement des choix thérapeutiques rapportent des modifications de choix dans 7 à 20 % des cas [34, 36-38, 41].

Dès lors, au vu de la démonstration de l’existence de ces hétérogénéités d’expression des RE et d’HER-2 et de leur valeur pronostique, il semble logique de proposer une stratégie de biopsies des cibles métastatiques afin de déterminer à nouveau le statut de ces cibles thérapeutiques. Un ciblage moléculaire de la population la plus à même de retirer un bénéfice de ces procédures invasives pourrait être envisagé. En ce sens, la TEP-FES et le dosage du taux circulant de DEC HER-2 semblent les deux techniques les plus documentées en termes de publications, cependant une validation lors d’une étude prospective reste indispensable. Pour ce qui est des variations phénotypiques au niveau ganglionnaire, leur impact pronostique (et les risques de sous-traitement par méconnaissance de la conversion des cibles) n’a pas à ce jour été rapporté et nécessite lui aussi une étude dédiée.

Conclusion

Le cancer du sein demeure un problème de santé publique. La poursuite des efforts en termes de dépistage et de traitements adjuvants ne doit pas faire négliger la prise en charge des patientes au stade avancé de la maladie. La démonstration de plus en plus étoffée des variations d’expression des RH et d’HER-2 au niveau des différentes lésions métastatiques, tant ganglionnaires qu’à distance, plaide pour, dans la mesure du possible et du raisonnable, une nouvelle analyse phénotypique des lésions métastatiques afin d’individualiser au mieux la prise en charge de ces patientes. Cette remise en question des différentes cibles thérapeutiques devrait permettre une prise en charge optimale et adaptée de ces patientes.

Conflits d’intérêts: aucun.

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