Cyclo‐oxygénase 2 et cancer du sein. Des concepts biologiques aux essais thérapeutiques

ARTICLE

Auteur(s) : Jean-Paul Guastalla*, Thomas Bachelot*, Isabelle Ray-Coquard*

* Centre Léon-Bérard, 28, rue Laennec, 69008 Lyon 
E-mail : guastall@lyon.fnclcc.fr 
bachelot@lyon.fnclcc.fr 
ray-coquard@lyon.fnclcc.fr

Généralités

Les cellules tumorales et les cellules du microenvironnement tumoral (cellules immunitaires et inflammatoires, macrophages, cellules dendritiques, polynucléaires, monocytes et lymphocytes) sécrètent de nombreuses cytokines qui participent à la croissance cellulaire, à l’invasion tumorale et au potentiel métastatique : interférons, interleukines, TNF (tumor necrosis factor), facteurs de transformation cellulaire, facteurs de croissance, facteurs angiogéniques et prostaglandines. Les prostaglandines sont synthétisées par la cyclo-oxygénase 1 (Cox1), ubiquitaire dans l’organisme, et la cyclo-oxygénase 2 (Cox2), indétectable dans la plupart des tissus mais induite lors des processus inflammatoires et tumoraux et lors de l’activation de certains oncogènes (v-src, v-Ha-ras, HER2/neu, Wnt). Inversement, le gène répresseur de tumeur p53 inhibe l’expression de Cox2 et la mutation de p53 la favorise. La prostaglandine E2 (PGE2), retrouvée à de fortes concentrations dans les tissus tumoraux, est un médiateur des signaux de transduction qui modulent la croissance et l’adhésion cellulaires, l’apoptose et la néo-angiogenèse. Les anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) inhibent la sécrétion de prostaglandines en bloquant l’activité enzymatique des cyclo-oxygénases, ce qui leur confère un rôle anticancéreux (d’autres voies peuvent également être empruntées par les AINS). Les coxibs, que leur taille moléculaire volumineuse empêche de pénétrer dans le site actif étroit de Cox1, inhibent sélectivement la Cox2. Les coxibs, surtout le celecoxib, sont mieux tolérés que les AINS classiques.
Les prostaglandines, synthétisées par la Cox1 constitutionnelle, ont un rôle physiologique fondamental : action vasodilatatrice au niveau de la muqueuse gastrique la protégeant contre la sécrétion acide, action vasodilatatrice rénale nécessaire à la filtration glomérulaire, action bronchodilatatrice et action agrégante des plaquettes par le thromboxane A2 ou inhibante de l’agrégation par les prostacyclines ; la toxicité des AINS résulte principalement de l’inhibition de ces fonctions physiologiques. En théorie, une inhibition spécifique de la Cox2 devrait être dénuée de toxicité. En pratique, des effets secondaires sont possibles, d’une part, parce que la Cox2 est présente constitutionnellement dans certains tissus (le cerveau et les reins et, d’autre part, parce que la sélectivité des molécules utilisées en thérapeutique n’est pas parfaite.
La sélectivité des anti-Cox peut être étudiée biochimiquement in vitro, sur l’activité enzymatique du sang total, ou par l’étude clinique des effets secondaires, notamment la recherche endoscopique d’ulcère gastroduodénal. Elle est exprimée par le rapport des capacités d’inhibition Cox2/Cox1 : le meloxicam est de 3 à 77 fois plus sélectif pour la Cox2 que la Cox1, le milesumide de 5 à 16, le celecoxib 375 (par inhibition d’enzymes recombinants humains) et le rofecoxib plus de 800 fois (sur lignées cellulaires) [1]. On distingue trois groupes de médicaments, ceux inhibant surtout la Cox1 (aspirine, indométacine, ibuprofène), ceux actifs de façon égale sur Cox1 et Cox2 (diclofénac, naproxène) et ceux qui inhibent préférentiellement la Cox2 : meloxicam et coxibs (celecoxib, rofecoxib) [2, 3]. L’effet clinique des AINS et des coxibs dépend de multiples facteurs : de la molécule utilisée, de la dose, de la durée du traitement, de la concentration des Cox dans les tissus et du métabolisme des prostaglandines particulièrement complexe et qui différe selon les tissus ; ces multiples paramètres expliquent la variabilité des effets thérapeutiques et des toxicités observés. Pour une revue des molécules inhibitrices des Cox voir Dannhardt [4].

Données épidémiologiques

Les études épidémiologiques suggèrent un effet anticancéreux des AINS dans le cancer du sein. Dans les indications rhumatologiques, l’utilisation des AINS s’accompagne d’une réduction de risque de différents cancers, notamment du cancer du sein [5, 6].
La méta-analyse de 14 études (tableaux 1 et  2) [7] montre une réduction du risque de cancer du sein de 18 % chez les malades prenant des AINS (RR = 0,82 [IC 95 % = 0,75-0,89]). Pour les 6 études de cohorte, le risque relatif est de 0,78 tous AINS confondus [IC 95 % = 0,62-0,99] et de 0,79 pour l’aspirine [IC 95 % = 0,59-1,06]. Pour les 8 études cas-témoins, la réduction de risque est de 13 % tous AINS confondus (RR = 0,87 [IC 95 % = 0,84-0,91]) et pour l’aspirine (RR = 0,70 [IC 95 % = 0,61-0,81]). Si la population générale est témoin, le RR sous AINS est de 0,79 [IC 95 % : 0,72-0,86] ; cependant, si les témoins sont porteurs de cancer, il n’est pas mis en évidence d’effet avantageux (RR = 0,96 [IC 95 % = 0,89-1,03]). L’effet est corrélé à la durée du traitement, il ne semble pas être corrélé à la dose [7].

Tableau 2. Études épidémiologiques cas-témoins. D’après Khuder et Mutgi [7]

Cette méta-analyse suggère un effet préventif faible du cancer du sein par les AINS, mais l’interprétation doit être prudente en raison d’un certain nombre de biais possibles signalés par les auteurs : biais de publication, de sélection des populations et de l’information recueillie ; de plus, aucun effet n’est observé quand la population témoin est cancéreuse. A contrario, la surexpression de Cox2 dans les tumeurs du sein n’étant pas particulièrement fréquente, les résultats des études épidémiologiques sont moins facilement démonstratifs. De plus, les AINS pourraient prévenir le cancer du sein par d’autres effets qu’une inhibition des Cox : baisse de la synthèse des estrogènes par inhibition hypophysaire ou baisse de la fixation des estrogènes sur les récepteurs hormonaux, effets connus en expérimentation animale.

Données expérimentales et animales

Données biologiques et animales

• Prostaglandines

Des études anciennes ont montré, dans les tumeurs mammaires spontanées du rat, surtout les tumeurs les plus agressives et métastatiques, des taux élevés de PGE2 [8], ce qui a récemment été attribué à un taux élevé de Cox2, lui-même corrélé au potentiel métastatique tumoral [9]. Les tumeurs les plus agressives possèdent un récepteur à forte affinité pour PGE2 qui joue un rôle fonctionnel déterminant dans le pouvoir métastasiant ; plusieurs molécules pharmaceutiques pourraient avoir un intérêt clinique car elles peuvent se lier compétitivement à ce récepteur et bloquer la synthèse d’AMP cyclique dépendant de PGE2 ; à l’inverse, l’indométhacine, qui diminue chez l’animal le potentiel métastatique, entraîne en réaction une augmentation du taux du récepteur de PGE2 [10]. Enfin, in vitro, en présence d’epidermal growth factor (EGF), PGE2 stimule la croissance des cellules épithéliales mammaires de souris Balb/c [11]. L’étude de lignées cellulaires tumorales confirme la présence de PGE2, surtout dans les lignées les plus invasives alors que les fibroblastes du stroma tumoral pourraient être source importante de PGE2 sous l’influence de médiateurs de l’inflammation [12].

• Cyclo-oxygénases

Chez le rat, la Cox2 est détectée dans les cellules carcinomateuses des tumeurs mammaires chimio-induites [13-15], dans les lignées cellulaires exprimant l’oncogène Wnt1 [16] ainsi que dans les tumeurs mammaires des souris transgéniques Wnt1 [17] ou transfectées par d’autres oncogènes tels que MMTV-ras, C3(1) SV40 large T antigen, MMTV-neu et WAPT-antigen [Kavanaugh C, AACR 2001].

Des concentrations importantes de Cox2 sont présentes dans les tumeurs mammaires de souris surexprimant HER2, ce qui est à rapprocher des données cliniques (voir plus loin). Par contre, il n’a pas été retrouvé de corrélation entre l’expression de Cox2 et le taux de récepteurs hormonaux dans différents modèles de tumeurs mammaires de souris [Kavanaugh C, AACR 2001].

Contrairement à la polypose familiale, on ne dispose pas pour le cancer du sein de modèle animal expérimental déficitaire en gène de la Cox2. Cependant, chez la souris, la transfection du gène humain de Cox2 lié au promoteur MMTV (murine mammary tumor virus) entraîne, spécifiquement dans les glandes mammaires, la transcription du gène, un taux élevé de Cox2, une forte activité enzymatique et une accumulation des produits de cette activité (PGE2, 6-kéto-PGF1a, PGD2, PGF2a). Cette expression, induite au moment du développement des glandes mammaires, devient très élevée pendant la gestation pour être maximale pendant la lactation tout en disparaissant rapidement après le sevrage ; les souris vierges ne développent pas d’anomalies histologiques mammaires. Avec la répétition des périodes de gravidité se développent progressivement dans les glandes mammaires des foyers d’hyperplasie atypique, de dysplasie et de carcinome invasif et métastatique ; simultanément, on observe une baisse des protéines pro-apoptotiques Bax et Bcl-x(L) et une augmentation de la protéine anti-apoptotique Bcl2 évoquant une inhibition de l’apoptose, inhibition confirmée par mesure de la terminal nucleotidyl transferase. La carcinogenèse mammaire se constate dans trois générations successives de souris transfectées impliquant Cox2, la protection par l’indométhacine impliquant les prostaglandines. Ces résultats témoignent du rôle direct de la Cox2 dans la carcinogenèse mammaire par dérégulation de l’apoptose cellulaire [18]. La souris transfectée avec un gène humain de Cox2 est par ailleurs un excellent modèle pour l’étude de molécules à visée thérapeutique.
Par ailleurs, une alimentation riche en acides gras poly-insaturés (PUFA) provoque, chez le rat, la synthèse de Cox2 dans les glandes mammaires, ce qui pourrait expliquer partiellement l’effet carcinogène des PUFA [19].

• Cyclo-oxygénases et HER2/neu

Chez la souris, des concentrations élevées de Cox2 sont détectées dans les cancers mammaires surexprimant HER2/neu. Expérimentalement, HER2/neu entraîne la transformation maligne des cellules épithéliales mammaires et les souris transgéniques HER2/neu développent des tumeurs mammaires dont la prolifération est inhibée par des anticorps anti-HER2. Dans les cellules épithéliales mammaires transformées par HER2/neu, on constate une activation de la voie Ras qui active Raf1 (mitogen-activated protein kinase ou MAP KKK) puis MEK (MAPKK) et la MAP kinase (ERK) qui interagit avec les sites de transcription AP-1 (activator protein-1 ou facteur de transcription) et PEA3 de l’ADN pour activer, via l’élément de réponse AMP cyclique-dépendant, le promoteur de Cox2 ; le résultat de cette cascade d’activations est la transcription du gène de Cox2, une forte concentration de son ARNm, de sa protéine Cox2 et de PGE2 [20].
De plus, la transfection d’HER2 dans la lignée cellulaire MCF7 induit l’expression de Cox2 [21].
On sait que l’activation de MAP kinase entraîne également l’activation par phosphorylation du récepteur d’estradiol (RE) et de AIB1, un des coactivateurs de RE [22], ce qui explique en partie la résistance au tamoxifène observée en cas de surexpression de HER2/neu. Ces données confèrent un solide rationnel pour l’association thérapeutique d’un inhibiteur de l’aromatase et d’un inhibiteur de Cox2.

• Cyclo-oxygénases et récepteurs hormonaux

La lignée cellulaire estrogéno-dépendante MCF7 exprime fortement Cox1 et de façon marginale Cox2, alors que la lignée MDA-MB-231, estrogéno-indépendante très invasive et au fort potentiel métastatique, exprime faiblement Cox1 et fortement Cox2, l’ARMm de Cox2 et PGE2. Ces observations suggèrent que l’expression de Cox2 pourrait être influencée par le statut hormonal tumoral [23]. Au contraire, l’étude de différents modèles de souris transgéniques montre l’absence de corrélation entre Cox2 et la présence de récepteurs hormonaux [Kavanaugh C. abstract 796, AACR-NCI-EORTC 2001].

• Cox2 et RANKL (receptor activator for nuclear factor-κB ligand)

Après injection chez la souris de la lignée cellulaire humaine de cancer mammaire MDA-MB-231, on observe une sévère ostéolyse tibiale et fémorale et, dans les métastases osseuses, une surexpression de Cox2 et du ligand de l’activateur du récepteur nuclear factor κB ou NFκB (RANKL). En culture, Cox2 induit la production de PGE2 responsable de la résorption osseuse par un mécanisme impliquant les MAP kinases et NFκB ; cette activité est inhibée par l’indométhacine [24] ; in vivo, les cellules du stroma médullaire osseux, voisines des cellules métastatiques à l’origine de la destruction des travées osseuses, expriment Cox2 en immunohistochimie [25].

• Cox2 et MDR1

La comparaison d’épithélium mammaire normal et de la lignée MCF7 exprimant le gène MDR1 (multidrug resistance) et sa glycoprotéine Pgp170 de résistance à la chimiothérapie montre une forte corrélation de Cox2 à Pgp 170, aux sous-unités PKC (protein kinase C) et AP1 et aux gènes c-Jun¹ et c-Fos. Cela est interprété comme l’activation de c-Jun par la PGE2 produite par la Cox2, qui entraîne à son tour l’induction de PKC et la transcription de MDR [26]. Les inhibiteurs de Cox2 pourraient être des facteurs de réversion de la résistance MDR.

¹ Le produit de c-jun est un composant du complexe de transcription AP1.

Données thérapeutiques chez l’animal

• Facteurs alimentaires

Le resveratrol (trans-3,4’,5-trihydroxydistilbène), présent dans les fruits, inhibe l’activation du facteur nucléaire κB, prévient le cancer mammaire du rat induit par DMBA et supprime l’expression de Cox2 (et de la métalloprotéase 9). In vitro, il inhibe NFκB et la phase S cellulaire dans la lignée humaine MCF7 [27]. Il inhibe l’induction de Cox2 par le phorbol-ester (PMA) dans les celules mammaires humaines en empêchant l’activation de la protéine kinase C par PMA et l’activation du promoteur de Cox2 par c-Jun. Enfin, il bloque l’activation d’AP1 [28].
Par ailleurs, une alimentation riche en acides gras n-3 réduit les taux de Cox1 et Cox2 des tumeurs induites par NMU chez le rat [13].

• Anti-inflammatoires non stéroïdiens et celecoxib

L’inhibition par les AINS de la croissance des tumeurs transplantées chez le rat a très tôt été rapportée à une baisse de production de prostaglandines et non à un effet antitumoral direct [29, 30].
Une alimentation riche en acides gras ω-6 stimule la croissance et les métastases des xénogreffes tumorales de la lignée humaine estrogéno-indépendante MDA-MB-435 ; cet effet est réduit par l’indométhacine, inhibiteur de la cyclo-oxygénase [31].
L’inhibition sélective de Cox2 par les AINS et les coxibs a un effet préventif sur la carcinogenèse mammaire expérimentale chez le rat (tableau 3) ; le type d’alimentation de l’animal et le moment où est introduit l’AINS modulent cet effet préventif. Dans les cancers avérés du rat induits par DMBA, les AINS, l’ibuprofène et le celecoxib réduisent le volume tumoral, montrant un effet thérapeutique potentiel ; le celecoxib réduit le volume tumoral dans 90 % des cas après 6 semaines de traitement [15, 30, 32] et apparaît plus actif que l’ibuprofène [33]. Par ailleurs, le celecoxib pourrait avoir un effet antitumoral indépendant de la voie des cyclo-oxygénases [34].

Chez la souris, l’administration intrapéritonéale d’un anti-Cox2, le SC236, ou d’indométhacine réduit le volume des tumeurs mammaires implantées et le nombre de métastases pulmonaires ; la densité des microvaisseaux est réduite alors que l’apoptose cellulaire est restaurée, ce qui concorde avec la diminution de la production de VEGF (vascular epidermal growth factor) et l’augmentation de l’apoptose observées in vitro par l’inhibition de la cyclo-oxygénase [35].
La lignée cellulaire tumorale C3L5, issue d’une tumeur mammaire spontanée de souris, exprime de fortes concentrations d’ARNm de Cox2 et de sa protéine ainsi que de PGE2 ; l’indométhacine et, surtout, l’inhibiteur sélectif de Cox2, le NS398, retardent la progression des tumeurs implantées de C3L5 en inhibant la migration cellulaire, le pouvoir d’invasion et la néo-angiotensine ; l’administration de prostaglandines ne corrige que partiellement cette inhibition, laissant supposer des processus indépendants des prostaglandines [36].

• Cox2 et gène ras

L’expression de Cox2 est absente dans la lignée cellulaire épithéliale mammaire humaine récepteurs-négatifs MCF10A mais, dans cette même lignée transfectée avec un gène ras muté, Cox2 est surexprimée. Ce résultat est à rapprocher de la présence constitutive et inductive de Cox2 dans les lignées tumorales très invasives MDA-MB-231 et Hs578T qui possèdent respectivement une mutation des gène Ki-ras et H-ras et sécrètent de fortes quantités de PGE2 alors que les lignées MDA-MB-435 et SK-BR-3, peu prolifératives, expriment très peu Cox2 et produisent de faibles quantités de PGE2. Les auteurs suggèrent que seules les tumeurs du sein avec mutation du gène ras pourraient bénéficier des anti-Cox2 [37].

• Celecoxib et gène HER2/neu

Chez la souris, le celecoxib réduit l’incidence des tumeurs mammaires induites par HER2/neu (MMTV/neu) et inhibe la production de PGE2 [38].
Une potentialisation thérapeutique celecoxib-anti-HER2 peut être raisonnablement envisagée et les résultats thérapeutiques expérimentaux du cancer colique méritent d’être rappelés :
– La souris APC^Min/+ développe des polypes intestinaux dans 100 % des cas ; le sulindac, à la dose de 20 mg/kg, réduit le nombre moyen de polypes de 70 % alors qu’il est sans effet à la dose de 5 mg/kg. L’EKI569 est un inhibiteur irréversible du récepteur d’EGF qui réduit le nombre moyen de polypes de 87 % par rapport aux témoins ; le sulindac, à la dose de 5 mg/kg, potentialise l’EKI569, réduisant de 96 % le nombre des polypes et prévenant totalement le développement de polypes chez plus de la moitié des animaux [39].
– La lignée tumorale colique HCA7 qui exprime HER2/neu est, in vitro et in vivo, inhibée par l’Herceptin^® ou le celecoxib ; l’association Herceptin^®-celecoxib a un effet additif qui inhibe presque complètement la croissance tumorale [40].
L’extrapolation de ces résultats dans les cancer du sein surexprimant HER2/neu (version tronquée de l’EGF) laisse entrevoir un avantage thérapeutique de l’association celecoxib-Herceptin^®.
Par ailleurs la croissance tumorale de la lignée mammaire MCF7 transfectée avec HER2/neu est inhibée par un anti-Cox2 de puissance équivalente au celecoxib, le SC236 (Searle), ainsi que par le docétaxel ; l’association in vitro de SC236 et de docétaxel a un effet synergique [Witters L, abstract 1686, Asco 2001].

Données cliniques

Prostaglandines

Le rôle pronostique des prostaglandines était connu dans le cancer du sein, avant même la découverte des cyclo-oxygénases, aussi bien pour PGE2 que pour d’autres prostaglandines (PGE1, PGE2, PGF2α, PGF1α) ainsi que le thromboxane (TXB2) ; un taux élevé de prostaglandines est corrélé à la densité des cellules tumorales et à leur capacité d’adhésion, au grade tumoral, à la négativité des récepteurs stéroïdiens ; il a été proposé comme un marqueur métastatique potentiel [41-44] ; le taux de PGE2 est retrouvé plus élevé dans les tumeurs de malades présentant des métastases osseuses [45].

Cyclo-oxygénases

• Expression de Cox2 dans les cancers du sein

Plusieurs équipes ont étudié l’expression des cyclo-oxygénases dans les cancers du sein et nous rapportons les résultats des principales études publiées (par ordre chronologique).
Dans 13 cancers du sein, Cox2 est retrouvée par RT-PCR (reverse transcriptase polymerase chain reaction) dans le tissu carcinomateux sans expression dans le tissu mammaire normal ; l’intensité de l’expression est corrélée à la densité cellulaire [46].
Sur 44 tumeurs du sein étudiées par immunoblot et immunohistochimie, une expression de Cox1 est présente dans 30 cas et une très forte concentration de Cox2 dans deux cas ; Cox1 est localisée dans les cellules du stroma et n’est pas retrouvée dans les cellules tumorales ; Cox2 est présente préférentiellement dans les cellules tumorales mais également dans les cellules normales voisines [47].
De même, dans 21 cas, Cox2 est révélée par RT-PCR dans le tissu carcinomateux sans expression dans le tissu mammaire normal ; son expression dans le tissu tumoral est hétérogène et fortement corrélée à la densité cellulaire [48].
Par immunohistochimie, Cox2 est exprimée dans 16 des 18 tumeurs mammaires étudiées (88 %). Le marquage est variable : 5 à 70 % des cellules tumorales sont marquées sans marquage des cellules normales ; il est plus intense dans les tumeurs bien ou modérément différenciées que dans les indifférenciées ; celui des cellules endothéliales des néovaisseaux est observé dans plus de 50 % des cas. À la différence de Cox2, il est observé un marquage de Cox1 aussi bien dans les cellules néoplasiques que dans les cellules normales [49].
Sur 42 cancers du sein, 37 présentent une expression immunohistochimique de Cox2 (88 %) ; le degré d’expression est corrélé à la taille tumorale et l’expression dans les ganglions est corrélée à celle de la tumeur mammaire (20 cas sur 23, r = 0,4, p = 0,03) [Arun B, abstract 1781, Asco 2001].
Dans 20 carcinomes mammaires dont 16 carcinomes canalaires infiltrants ou CCI (5 bien différenciés, 8 moyennement différenciés, 3 peu différenciés), 1 carcinome lobulaire infiltrant (CLI) et 3 carcinomes canalaires in situ (CCIS) étudiés par immunohistochimie, 56 % des cancers invasifs expriment Cox2, le plus souvent diffusément avec une intensité modérée ou forte ; le marquage est rarement multifocal. Une expression de Cox2 est présente dans 80 % des carcinomes in situ ; elle est semblable dans le carcinome invasif et le CCIS adjacent, sauf dans un cas où elle est plus forte dans le CCIS ; dans le seul cas d’analyse de tissu mammaire normal il n’y a pas d’expression de Cox2 ; dans de rares cas, une expression significative de Cox2 est présente dans les lobules et les canaux normaux périnéoplasiques [50]. Les auteurs remarquent l’existence d’un gradient d’expression de Cox2, absente dans le sein normal, modérée dans les tissus normaux adjacents au cancer et forte dans les cellules carcinomateuses, suggérant l’implication de Cox2 dans la carcinogenèse.
Cox2 est exprimée par immunohistochimie dans le cytoplasme des cellules tumorales de 8 cancers canalaires invasifs sur 46 ; l’expression de Cox2 est corrélée en analyse univariée à une survie détériorée (p = 0,03 sur 26 malades avec un suivi minimum de 24 mois), à la présence de métastases ganglionnaires (p = 0,03), à l’index apoptotique (p = 0,03), à l’expression de sialyl-Tn² (p = 0,02) et à la densité des microvaisseaux détectés par l’antigène anti-FVII (p = 0,03) ; il n’y a pas de corrélation avec l’âge, le grade, l’index mitotique, le taux des récepteurs hormonaux, p53, c-erbB2, MIB1 et TGFα. Dans 19 cas, l’analyse a été possible par western blot, les 8 cas positifs pour Cox2 étaient également positifs par immunohistochimie. Dans les deux cas où du tissu normal a pu être analysé, il n’a pas été décelé d’expression de Cox2 dans les cellules du stroma (fibroblastes ou cellules endothéliales). Ces données mettent en avant le rôle de Cox2 dans l’apoptose cellulaire, l’angiogenèse et l’envahissement ganglionnaire et suggèrent que son expression pourrait être un événement tardif plutôt qu’un événement précoce de la carcinogenèse mammaire [51].
La valeur pronostique de la Cox2 détectée par immunohistochimie a été étudiée chez 1 576 malades finlandaises avec un suivi médian de 6,8 ans, 57 % des malades de plus de 50 ans ayant reçu du tamoxifène en adjuvant et 37 % des moins de 50 ans une chimiothérapie. La réaction immunochimique est négative dans 8,4 % des tumeurs, faible dans 54,2 %, modérée dans 32,4 % et forte dans 5 %. Une forte positivité cytoplasmique de Cox2 est retrouvée dans les seules cellules cancéreuses, les cellules du stroma étant non marquées ou marquées faiblement. La survie à 5 ans est de 83 % lorsque la concentration tumorale de Cox2 est faible, 73 % quand elle est forte ou modérée (p < 0,0001). La concentration de Cox2 est corrélée aux facteurs pronostiques usuels : grande taille tumorale, envahissement ganglionnaire axillaire, grade histologique élevé, négativité des récepteurs hormonaux, fort indice de prolifération, mutation de p53 et surexpression de HER2. Bien qu’elle n’ait pas de valeur pronostique indépendante, elle présente un intérêt dans certains sous-groupes exprimant des facteurs biologiques de bon pronostic : la survie est significativement détériorée (p < 0,0001) quand Cox2 est fortement exprimée dans les tumeurs ER⁺, les tumeurs qui ne surexpriment pas HER2, qui ne présentent pas d’anomalie de P53 ou avec un taux bas de Ki67 [52].
L’étude de 21 carcinomes du sein et des tissus normaux avoisinants montre une forte corrélation entre les taux de Cox2 et de PCNA (proliferating cell nuclear antigen) dans le tissu cancéreux mais non dans le tissu normal (r = 0,79, p = 0,00002), ce qui implique Cox2 dans la prolifération tumorale [Kirkpatrick KL, abstract 3090, Asco 2001]. Sur un nombre plus important de tumeurs (40 cancers du sein), deux fois plus de copies d’ARNm de Cox2 sont retrouvées dans les tissus normaux que dans les tissus tumoraux (p = 0,001) et la concentration plus élevée de Cox2 dans le tissu normal suggère un effet carcinogène paracrine [53].
L’expression immunohistochimique de Cox2 est détectée dans le cytoplasme des cellules tumorales de 43 % des cancers du sein invasifs étudiés (18/42) et de 62 % des CCIS (10/16) ; dans 81 % des cas où Cox2 est surexprimée, on retrouve une expression dans le tissu mammaire normal adjacent mais en foyer et moins intensément. L’analyse en PCR met en évidence Cox2 dans les cellules tumorales et le tissu sain dans les 9 cas étudiés par cette méthode [21].
Dans une autre étude, Cox2 est révélée par immunohistochimie dans 80 % de 86 tumeurs mammaires sans corrélation significative avec les récepteurs hormonaux, Ki67, HER2/neu, la taille tumorale, le grade, le statut ganglionnaire et l’invasion vasculaire. D’après ces résultats, on peut présumer un effet thérapeutique additif des inhibiteurs de Cox2 aux autres traitements [Davies G L, abstract 174, Asco 2002].
L’étude immunohistochimique de 57 carcinomes mammaires conservés en paraffine montre la présence de Cox2 dans le tissu invasif avec une intensité modérée à forte dans 40 cas (70 %) et dans la composante intracanalaire quand elle est présente dans 17 cas sur 27 (63 %). Il n’est pas mis en évidence de corrélation entre l’expression de Cox2 et HER2/neu ou p53. Après un suivi médian de 86 mois, 5 rechutes ont été observées dont 4 exprimaient Cox2 et bcl2 dans la tumeur primitive [Lobocki C, abstract 3617, Asco 2003].
Chez 47 patientes, l’étude par RT-PCR montre une expression de Cox2 dans 67 % des ganglions envahis, 60 % des tumeurs mammaires, 25 % des tissus normaux au voisinage des tumeurs et 14 % des tissus témoins de patientes opérées de lésion bénigne. Il y a une corrélation significative de la transcription de l’ARNm de Cox2 et la progression depuis le tissu normal témoin, normal voisin des tumeurs, carcinomateux et métastatique (r = 0,8, p = 0,05). L’expression de Cox1 est par contre identique dans tous les tissus [54].
Vingt-cinq cancers du sein sans envahissement ganglionnaire (N^–) et 20 N⁺ ont été étudiés par immunohistochimie, 14 des 25 N^– exprimaient Cox2 (56 %) et 6 des 20 N⁺ (30 %). Dans la composante intracanalaire, l’expression est retrouvée dans 58 % des cas ; Cox2 est exprimée dans le tissu normal voisin 6 fois sur les 22 tumeurs N^– (27 %) et 10 fois sur les 20 N⁺ (50 %). Elle est plus souvent exprimée dans les petites tumeurs (p = 0,03) et les tumeurs tubuleuses (80 % des cas) ; il n’a pas été trouvé de corrélation entre son expression dans les ganglions et le grade tumoral, les récepteurs d’estradiol ou de progestérone, l’expression de HER2/neu [Shoher A, abstract 102, Asco 2003].
On constate, dans ces résultats, des discordances. Plusieurs explications sont possibles :
– des méthodologies expérimentales différentes ;
– la difficulté de caractériser une protéine très labile comme Cox2 ;
– l’absence de méthode de dosage validée, notamment immunohistochimique ;
– des cibles de dosage différentes : recherche d’ARNm ou de la protéine, présence de l’un n’étant pas forcément synonyme de la présence de l’autre ;
– une possible variabilité des tumeurs mammaires examinées.
De ces résultats fragmentaires, on peut cependant retenir que :
– Cox2 est exprimée plus ou moins intensément dans les cellules tumorales invasives ;
– elle est présente aussi dans la composante intracanalaire, dans certaines cellules du stroma adjacentes aux cellules tumorales et dans les cellules néoendothéliales ;
– plus la tumeur avance en stade, plus forte est l’expression de Cox2 ;
– l’expression de Cox2 est corrélée au pronostic.

² STn est un type d’antigène de mucine.

• Cox2 et récepteurs hormonaux

La plupart des études portant sur ce point montrent l’absence de corrélation entre Cox2 et la présence de récepteurs hormonaux.

• Cyclo-oxygénase et aromatase

Le mauvais pronostic associé à l’expression de Cox2 dans les tumeurs ER⁺ [52] doit être rapproché de la régulation, par PGE2, de l’expression de l’aromatase dont la fonction est de synthétiser l’estradiol à partir de l’androstènedione. On sait que, dans l’endométriose, les prostaglandines stimulent dans le stroma la synthèse d’aromatase [55, 56]. Dans le cancer du sein, dans 58 cas sur 102 tumeurs, l’aromatase est exprimée dans les cellules carcinomateuses, graisseuses et endothéliales en forte corrélation avec l’expression immunohistochimique de Cox2 (p < 0,0001) [57] ; plus précisément, il existe une corrélation linéaire entre le gène CYP19 de l’aromatase et les cyclo-oxygénases 1 et 2 : le promoteur II du gène CYP19 est activé par l’AMP cyclique et PGE2 augmente le taux d’AMP cyclique intracellulaire [48, 58]. L’EGF, le TGFβ (tumor growth factor β) et le TPA (tetradecanoyl phorbol acetate) entraînent dans les cellules graisseuses du stroma une forte induction de Cox2 et, 24 heures plus tard, par voie paracrine, une sécrétion d’aromatase. Dans les cellules tumorales des lignées MCF7 et MDA-MB-231, les mêmes facteurs induisent l’aromatase par action autocrine [59]. Par ailleurs, la PGE2 produite par les fibroblastes du tissu mammaire normal stimule l’activité de l’aromatase via l’IL6 [60].
Ces données suggèrent que la PGE2 produite par la Cox2 accroît, par induction de l’aromatase, la production d’estrogène dans le micro-environnement tumoral. Les conséquences thérapeutiques potentielles sont immédiates.
Cependant, les premiers résultats du traitement par anti-aromatase de 102 malades n’ont pas mis en évidence de corrélation entre la réponse tumorale et l’expression de Cox2 (anticorps polyclonal), ni la concentration d’aromatase intratumorale (contrairement aux résultats observés dans les xénogreffes de MCF7 chez la souris nude). La plupart des malades de cette modeste série étaient traitées en deuxième ligne (13 % de réponse objective et 44 % de stabilité au-delà de 6 mois), ce qui pourrait expliquer l’absence de corrélation avec l’expression de Cox2 [57].

• Cyclo-oxygénase et HER2/neu

La surexpression de Cox2 est retrouvée par immunoblot dans 14 cancers du sein sur 15 surexprimant HER2/neu contre 4 cas seulement sur 14 tumeurs ne surexprimant pas HER2/neu (p = 0,0005). Les cellules transformées par HER2/neu expriment fortement l’ARNm et la protéine de Cox2 et produisent 10 fois plus de prostaglandine PGE2. La surexpression de PEA3 quand HER2/neu est surexprimé rend plausible une activation de Cox2 par HER2/neu via la voie Ras, mécanisme identique à celui décrit sur les lignées cellulaires de tumeurs mammaires de la souris (cf. infra) : HER2/neu active, par la voie Ras ERK (extra cellular related kinase), les p38 MAP kinases et c-Jun N-terminal kinase (JNK), ce qui détermine la transcription de Cox2 via l’élément de réponse AMP cyclique-dépendant [20].
Dans la série de 58 tumeurs déjà rapportée ci-dessus [21], il n’a pas été trouvé de corrélation entre l’expression de Cox2 et l’amplification d’HER2, mais les auteurs estiment qu’une activation post-transcriptionnelle d’HER2 est possible et que le niveau d’expression d’HER2 ne reflète pas forcément sa capacité d’induction de Cox2. Ces données rendent rationnelle l’association d’un inhibiteur de Cox2 et d’un anti-HER2/neu dans le cancer du sein.

• Cyclo-oxygénase, VEGF et angiogenèse

Dans 40 cancers du sein [53], la forte corrélation observée entre les taux d’ARNm de Cox2 et de VEGF (r = 0,5528, p = 0,0076) implique Cox2 dans l’angiogenèse. Les mécanismes par lesquels Cox2 contribue à la néoangiogenèse tumorale ne sont pas parfaitement élucidés et font intervenir le thromboxane A2, l’oxyde nitrique synthétase et le récepteur d’adhésion cellulaire αVβ3 intégrine [61].
L’effet anti-angiogénique de faibles doses de chimiothérapie associée au celecoxib (vinblastine ou cyclophosphamide) est en cours d’évaluation [Stempack D, abstract 19, AACR-NCI-EORTC 2001].

• Cyclo-oxygénase et PPAR

Les AINS sont capables d’activer la transcription de leur propre enzyme cible, notamment Cox2 (mais pas Cox1) via l’activation de PPARγ (peroxisome proliferator-activated receptor gamma). Les PPAR sont des récepteurs de la superfamille des récepteurs stéroïdiens qui modulent la transcription de gènes contenant des éléments de réponse du proliférateur de peroxisome [62].
Une intéressante constatation est la corrélation négative observée entre l’expression de Cox2 et la dérépression du récepteur gamma activé du proliférateur de peroxisome γ (PPARγ) dont le ligand est la prostaglandine J2 (PGJ2) : les tumeurs exprimant fortement Cox2, l’ARNm de Cox2 et PGE2 ont une faible expression de PPARγ, de l’ARNm de PPARγ et de PGJ2 [54]. Ces altérations, qui sont plus marquées dans les cancers métastasés, ont un intérêt thérapeutique potentiel : l’association d’un inhibiteur de Cox2 et d’un agoniste de PPARγ pourrait avoir un effet synergique [63].

• Cox2 et agents anti-microtubules

Les agents anticancéreux interférant avec les microtubules cellulaires (taxol, colchicine, nocodazole, vinblastine, vincristine, 17-β-estradiol, 2-méthoxyestradiol) stimulent la transcription de Cox2 en favorisant la liaison du facteur de transcription AP1 à l’élément de réponse de l’AMP cyclique du promoteur de Cox2 déclenchant ERK, JNK et MAPK ; les inhibiteurs de MAPK kinase bloquent cette induction de Cox2 [64]. L’association d’un anti-Cox2 et des antitubulines est rationnelle, notamment l’association avec un taxane.

Conclusion

Les travaux rapportés ci-dessus montrent l’implication de Cox2 et de la PGE2 dans la carcinogenèse mammaire. Même si ses mécanismes pathogéniques restent incomplètement compris, l’expression de Cox2 favorise la prolifération tumorale en inhibant l’apoptose, en stimulant la néo-angiogenèse et en favorisant le pouvoir invasif et métastasiant des cellules malignes. L’effet préventif des AINS révélé par les études épidémiologiques suggère un rôle direct des cyclooxygénases dans la genèse des cancers du sein. Des recommandations alimentaires sont également envisageables pour la population générale.
Cox2 est fréquemment exprimée dans les cancers du sein, ce qui est un facteur de mauvais pronostic, et ses inhibiteurs devraient être avantageux en cas de surexpression de HER2/neu, de mutation du gène ras ou de résistance MDR ; ils pourraient être potentialisés par des anticorps anti-HER2/neu, anti-EGF ou anti-VEGF, ou bien par un inhibiteur de RANKL ou un agoniste de PPARγ ; leur association à un inhibiteur de l’aromatase ou à des agents anticancéreux interférant avec les microtubules cellulaires (taxanes, vinorelbine, vincristine, etc.) paraît logique.
Les interrogations et les inconnues restent cependant nombreuses : faut-il réserver les AINS ou les anti-Cox aux tumeurs exprimant Cox2 ? L’administration d’un anti-Cox2 ne risque-t-elle pas d’entraîner une activité préférentielle de Cox1, entravant le bénéfice potentiel du traitement ? Quelle est la durée optimale d’administration ? Quelle est la tolérance au long cours des coxibs, mieux tolérés que les AINS mais non totalement dénués d’effets secondaires ? Quel est le rôle carcinologique de la fonction peroxydase des cyclo-oxygénases, fonction non inhibée par les AINS ?
Cependant, les indices sont suffisamment cohérents pour proposer une utilisation thérapeutique des inhibiteurs de Cox2 dans les cancers du sein : les coxibs, en premier lieu le celecoxib, plus sélectifs et mieux tolérés que les AINS, sont les molécules de choix. Des essais thérapeutiques sont en cours ou projetés avec le celecoxib en prévention primaire dans des populations de femmes à risque de cancer du sein (risque familial ou risque génétique), en prévention secondaire après chirurgie de lésions précancéreuses (carcinome in situ, canalaire ou lobulaire), en situation adjuvante en association avec une anti-aromatase stéroïdienne, l’exemestane, ou une chimiothérapie antitubuline, en utilisation séquentielle après le traitement adjuvant, en situation métastatique associé à une hormonothérapie (anti-aromatase) ou une chimiothérapie antitubuline ou, enfin, en néoadjuvant associé à l’exemestane avec étude biologique de l’aromatase intratumorale. n

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