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Mécanismes moléculaires impliqués dans l’hormonorésistance du cancer de la prostate

Bulletin du Cancer. Volume 91, Numéro 10, 747-57, Octobre 2004, Synthèse

Résumé

Summary

Auteur(s) : Aurélie Cabrespine , Laurent Guy , Philippe Chollet , Éric Debiton , Jacques-Olivier Bay , Centre Jean Perrin, <recherche.clinique@cjp.fr>, UMR484 Inserm, Hôpital Gabriel-Montpied, Service d’Urologie, 58 rue Montalembert, BP 69, 63003 Clermont-Ferrand Cedex 1.

Résumé : Le cancer de la prostate a une progression androgénodépendante via le récepteur aux androgènes (RA). Le blocage androgénique est la thérapie standard pour le traitement des cancers de la prostate à un stade avancé. Malgré une sensibilité initiale, les cancers de la prostate évoluent plus ou moins rapidement vers un stade d’hormonorésistance. Cette hormonorésistance peut être due à une amplification du gène du RA, à des mutations du RA et à l’augmentation de l’expression de protéines co-activatrices ou de l’activité 5α-réductase. Ces changements procurent une activité agoniste à d’autres hormones stéroïdiennes comme les œstrogènes ou les anti-androgènes sur le RA et perpétuent l’activation du RA à de faibles concentrations d’androgènes. Le RA peut également rester actif indépendamment de la fixation du ligand sous l’effet de phosphorylations induites par des facteurs de croissance et des cytokines. En condition de privation androgénique, il reste au centre des mécanismes mis en jeu pour permettre la croissance des cellules cancéreuses prostatiques. Cependant, d’autres voies en partie indépendantes du RA, comme l’acquisition du phénotype neuroendocrine, ont été identifiées. La compréhension de ces différents mécanismes est la clé du développement de thérapies plus efficaces sur les cancers de la prostate hormono-résistants.

Mots-clés : cancer de prostate, hormono-résistance, récepteur aux androgènes, facteurs de croissance, cytokines

Illustrations

ARTICLE

Auteur(s) :, Aurélie Cabrespine^1,2,*, Laurent Guy³, Philippe Chollet^1,2, Éric Debiton^1,2, Jacques-Olivier Bay¹

¹Centre Jean Perrin, <recherche.clinique@cjp.fr>
²UMR484 Inserm
³Hôpital Gabriel-Montpied, Service d’Urologie, 58 rue Montalembert, BP 69, 63003 Clermont-Ferrand Cedex 1
^*A. Cabrespine

Article reçu le 3 Juin 2004, accepté le 2 Septembre 2004

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez l’homme avec plus de 40 000 nouveaux cas en France en 2000. C’est la deuxième cause de décès par cancer chez l’homme après le cancer du poumon, soit environ 9 500 décès en 1999 en France [1]. Dans les années 1970, trois cas sur quatre étaient métastatiques au moment de leur découverte. La pratique médicale du dosage de plus en plus systématique du PSA (prostate specific antigen) a modifié ces données ; désormais, seuls 10 % des patients environ sont métastatiques au diagnostic. La croissance du cancer de la prostate est androgénodépendante et son contrôle par un traitement anti-androgénique a été démontré en 1941 par Huggins. Le blocage androgénique est devenue la thérapeutique de référence pour traiter un cancer de prostate métastatique. Il permet de ralentir la croissance tumorale jusqu’à une phase quasi irréversible appelée hormonorésistance.Les mécanismes de passage de l’une à l’autre de ces phases ne sont pas encore totalement compris. À l’heure actuelle, le traitement du cancer de la prostate hormonorésistant (CPHR) reste encore un défi. Cet article se propose de faire la synthèse des différents mécanismes moléculaires qui pourraient expliquer la transition de l’androgénodépendance à l’androgéno-indépendance.

Androgénodépendance

Les androgènes régulent la croissance, le développement et la fonction de la glande prostatique. Ils agissent sur les cellules épithéliales prostatiques en se fixant au récepteur aux androgènes (RA). Le RA est un membre de la superfamille des récepteurs nucléaires aux stéroïdes, rétinoïdes, vitamine D3 et hormones thyroïdiennes [2]. Il possède différents domaines (( figure 1 )) : 1) un domaine aminoterminal de transactivation, 2) un domaine de fixation à l’ADN (DBD) contenant deux doigts de zinc qui interagissent avec des séquences spécifiques, appelées ARE (androgen responsive elements), situées sur la région promotrice des gènes androgéno-dépendants, 3) un domaine de fixation au ligand (LBD) dans la région carboxyterminale et 4) une région charnière entre (2) et (3). Le domaine N-terminal contient une fonction transactivatrice majeure androgéno-independante, AF1. Le domaine de fixation au ligand partage sa séquence amino-acide avec une autre fonction de transactivation très conservée et androgénodépendante appelée AF2.

Chez l’homme, plus de 95 % des androgènes circulants sont fixés avec une haute affinité soit à une bêtaglobuline plasmatique, la TEBG (testosterone-estradiol-binding-globulin), soit à l’albumine. La fraction libre, immédiatement active, représente 3 % du total. Seule la testostérone libre peut être convertie en dihydrotestostérone (DHT) grâce à une enzyme, la 5α-réductase, située dans le cytoplasme des cellules prostatiques. La DHT est le métabolite pour lequel le RA a la plus forte affinité (5 fois plus que la testostérone). Le complexe DHT-RA est, par ailleurs, plus stable que le complexe testostérone-RA. La prostate contient donc très peu de testostérone par rapport à la DHT. En l’absence d’androgène, afin de maintenir le RA dans une conformation capable de fixer le ligand, ce dernier est associé avec un complexe de protéines HSP90 (heat shock proteins 90) [5]. La fixation des androgènes induit un changement de conformation du récepteur conduisant à la dissociation des protéines HSP90 et à sa phosphorylation. La forme active du RA – homodimères RA-DHT complexés avec des protéines co-régulatrices – est capable d’activer la transcription des gènes androgéno-inductibles après liaison aux ARE [4]. Les androgènes sont sécrétés par le testicule pour plus de 95 % par les cellules de Leydig sous l’influence de la LHRH (luteinizing hormone releasing hormone) et pour, moins de 5 %, par les surrénales. Chez l’homme, contrairement aux autres espèces, les surrénales sécrètent des quantités importantes de précurseurs stéroïdiens inactifs : la déhydro-épiandrostérone (DHEA), sa forme sulfatée la DHEA-S et l’androstènédione. Il existe un système enzymatique qui permet la synthèse locale de DHT à partir de ces précurseurs inactifs. Ce système intracrine confère aux tissus cibles un contrôle permettant d’adapter le métabolisme des stéroïdes actifs aux besoins locaux.

Hormonothérapie

Huggins et Hodges [5], en 1941, ont montré que la castration conduit à une suppression du stimulus androgénique, qui s’avère efficace sur les formes localisées et métastatiques de cancer de la prostate. Le traitement suppressif qu’ils ont mis en évidence est tout d’abord la castration bilatérale qui entraîne une chute rapide de la testostérone plasmatique. Classiquement, l’hormonodépendance entraîne 70 à 80 % de réponses mais, en fait, l’importance de cette réponse ne détermine que 30 à 50 % de réponses complètes et partielles, le reste n’étant que des stabilisations avec amélioration symptomatique. Le taux de PSA chute avec une cinétique rapide que l’on peut suivre. La méthode alternative est la pulpectomie chirurgicale.

Les œstrogènes ont été pendant des années le traitement le plus employé, car ils possèdent sur le sujet adulte non castré une action multifocale. Ils agissent surtout en supprimant la sécrétion de LH par l’axe hypothalamo-hypophysaire et, donc, diminuant secondairement la sécrétion de testostérone. Il y a une augmentation de la synthèse de TEBG par le foie, donc une diminution de la fraction libre. De plus, une action toxique propre est probable à l’échelon cellulaire à forte dose, inhibant la réponse stéroïdogénique de la cellule de Leydig, d’où une action directe sur la sécrétion, aussi bien que sur la cellule prostatique. Dernière action, une inhibition de la 5α-réductase et de l’ADN polymérase. Cependant, l’œstrogénothérapie présente un risque cardiovasculaire [6]. Ce risque est maximum dans la première année de traitement, surtout pour les plus de 75 ans. Actuellement, les œstrogènes ne sont utilisés qu’en dernier recours hormonal et à la plus faible dose possible. La castration par voie médicale à l’aide d’agonistes de la LHRH a été préférée aux œstrogènes car son effet de castration est réversible à l’arrêt du traitement sans complications vasculaires.

Les travaux de Labrie et al. [7] soulignent l’intérêt d’un blocage total, c’est-à-dire de l’association d’une castration ou d’une pulpectomie ou d’analogue de la LHRH (blocage androgénique incomplet) (( figure 2 )) avec un anti-androgène, qui va inhiber l’action des androgènes restants après castration, notamment d’origine surrénalienne (blocage androgénique complet). Par définition, les anti-androgènes bloquent la liaison androgènes-récepteurs. On distingue les anti-androgènes stéroïdiens et non stéroïdiens. Les anti-androgènes stéroïdiens (acétate de cyprotérone, médroxyprogestérone) sont des dérivés de la progestérone qui ont une action gestagène et donc anti-gonadotrope centrale. Ils annulent les effets périphériques des androgènes résiduels par compétition avec la DHT au niveau du récepteur. Les anti-androgènes non stéroïdiens (flutamide, nilutamide, bicalutamide) bloquent la translocation du récepteur protéique du cytoplasme au noyau après fixation des androgènes. Ils n’ont pas d’action centrale, ils sont donc le plus souvent associés à une castration chirurgicale ou chimique.

Le traitement hormonal est toujours efficace pendant une durée variable dépendant de la différenciation tumorale (score de Gleason) et de la masse tumorale initiale, en moyenne de 18 mois à 2 ans. Après cette phase, les patients évoluent inexorablement vers l’hormonorésistance correspondant à une reprise évolutive de la maladie sur un mode androgéno-indépendant. Les cellules prostatiques utilisent à ce stade des voies alternatives permettant leur survie et leur croissance en l’absence d’androgènes. À l’heure actuelle, plusieurs mécanismes sont proposés pour expliquer cette transition.

Activation du RA dépendante du ligand (( figure 3 ))

Dans un premier temps, il est logique de se demander si la résistance au traitement est en rapport avec une modification structurelle ou fonctionnelle du RA. D’anciennes théories suggéraient que les cellules devenant androgéno-indépendantes n’expriment peut-être plus le RA. Un des mécanismes pouvant bloquer la transcription du gène du RA est la méthylation du promoteur. L’hyperméthylation est associée à la perte de l’expression du RA dans les cellules cancéreuses hormonorésistantes in vitro [8]. Les données de la littérature sont cependant concordantes : toutes les tumeurs hormonorésistantes étudiées in vivo expriment le RA avec parfois même une moyenne plus élevée que les tumeurs androgénodépendantes [9]. De plus, il semble actif car ces tumeurs surexpriment de nombreux gènes, dont le PSA et PSMA (prostate specific membranaire antigen) qui sont normalement régulés par le RA [10]. Par conséquent, les recherches se focalisent plutôt sur la régulation de l’expression du RA et sa cascade de signalisation.

Amplification du RA

Une explication de la présence d’une hormonorésistance en dépit de la persistance du RA peut être, à l’inverse, sa surexpression. Visakorpi et al. [11] ont montré que l’amplification de la région Xq11-q13, où est situé le gène du RA, est fréquente dans les tumeurs hormonorésistantes. L’amplification du gène RA a en effet été observée dans 25-30 % des CPHR mais jamais dans les tumeurs non traitées [12]. La majorité des patients dont la tumeur surexprime le RA ont eu un blocage androgénique incomplet sans anti-androgène. L’étude de Palmberg et al. [13] montre que l’amplification du gène RA détectée dans des tumeurs qui progressent durant un blocage androgénique incomplet est associée à une réponse favorable à un traitement par blocage androgénique complet de seconde ligne. Dans ce cas, les androgènes résiduels surrénaliens pourraient permettre la croissance des cellules cancéreuses prostatiques, d’où l’importance du blocage androgénique complet.

Mutations du RA

La fréquence des mutations est plus élevée chez les patients ayant eu une longue exposition à une thérapie anti-androgénique que chez ceux non traités [14, 15]. Ces résultats indiquent que des mutations du RA peuvent être un mécanisme de développement de l’hormonorésistance. Ces mutations sont sélectionnées pour permettre un avantage de croissance dans des conditions défavorables. Les mutations les mieux caractérisées intéressent le domaine de fixation au ligand (LBD). La première mutation faux sens du RA a été décrite dans la lignée cellulaire LNCaP [16]. Il s’agit d’une mutation du RA au niveau du codon 877 (Thr877Ala). Cette mutation est retrouvée fréquemment chez des patients (40 %) traités par un anti-androgène (flutamide) au cours d’un blocage androgénique complet. Elle a pour conséquence un changement de spécificité du RA, le rendant activable par plusieurs hormones stéroïdiennes (progestérone, œstradiol) mais surtout par des anti-androgènes comme le 4-hydroxyflutamide (métabolite actif du flutamide) [16]. Cette mutation est donc relativement fréquente dans les CPHR.

Ce type de mutation au niveau du domaine de fixation au ligand du RA pourrait expliquer le syndrome de retrait des anti-androgènes. Ce phénomène est caractérisé par une chute supérieure à 50 % du PSA, voire une amélioration des symptômes des patients après l’arrêt du traitement par anti-androgène [17]. Dans une série de métastases osseuses, la mutation Thr877Ala est retrouvée chez 5 patients sur 16 qui reçoivent un blocage androgénique complet avec du flutamide [18]. Chez ces patients avec ce type de mutation, le retrait du flutamide permet dans un premier temps d’obtenir une régression, puis une reprise évolutive est observée. Au niveau moléculaire, cela suggère que les anti-androgènes agissent de façon agoniste sur les cellules tumorales pour promouvoir leur croissance. Le retrait des anti-androgènes est donc recommandé avant l’utilisation de stratégies de traitement de deuxième ligne. D’autres mutations faux sens ont été observées dans le LBD. La mutation Lys701His seule diminue la capacité du RA à répondre à la DHT [19]. Cependant, elle favorise la fixation de corticostéroïdes surrénaliens comme le cortisol et la cortisone. Un double mutant Lys701His/Thr877Ala existe également pour lequel le cortisol et la cortisone fonctionnent comme des agonistes. Étant donné que ce double mutant a une forte affinité pour le cortisol et la cortisone, un niveau physiologique semble suffisant pour permettre la croissance tumorale chez les patients ayant cette double mutation [19].

L’émergence de récepteurs mutants est donc un phénomène relativement fréquent au cours de l’évolution des cancers de la prostate traités par hormonothérapie. Elle suppose une instabilité génétique particulièrement élevée qui pourrait être favorisée par l’inactivation du gène de glutathion-S-transférase p1 rencontrée précocement dans la quasi-totalité des cancers de la prostate [20] et associée au dysfonctionnement de systèmes de réparation de l’ADN, en particulier de la réparation des mésappariements de base [21]. Dans ces conditions, il est clair que l’échappement hormonal ne fait pas partie de l’histoire naturelle de la maladie mais résulterait plutôt d’une pression sélective induite par l’hormonothérapie.

Implication de co-facteurs

Les protéines co-régulatrices sont définies comme des protéines qui interagissent avec les récepteurs nucléaires pour augmenter (co-activateurs) ou diminuer (co-répresseurs) la transactivation du récepteur sans altérer son expression basale [22]. Elles interagissent au niveau du promoteur cible, facilitant ainsi la fixation à l’ADN et le recrutement de facteurs de transcription. Récemment, Gregory et al. [23] ont démontré la surexpression de deux co-activateurs, TIF2 (transcriptional intermediary factor-2) et SRC1 (steroid receptor co-activator-1), dans certains échantillons de tumeurs prostatiques hormonorésistantes. Il semblerait que la surexpression de ces co-activateurs facilite la transactivation du RA en augmentant la réponse à des concentrations résiduelles d’androgènes surrénaliens.

Les co-activateurs ARA70 et ARA55 sont également surexprimés dans les CPHR par rapport aux cancers hormonosensibles [24]. À partir de données expérimentales obtenues sur une lignée cellulaire de cancer de la prostate (DU145), le groupe de Miyamoto [25] démontre que certains anti-androgènes comme l’hydroxyflutamide, le bicalutamide et l’acétate de cyprotérone exercent un effet agoniste sur la transactivation du RA en favorisant, à travers le changement de conformation tridimensionnelle du RA, le recrutement du co-activateur ARA70. De plus, l’interruption des interactions RA-ARA70 dans des cellules LNCaP provoque une diminution de l’activité agoniste des anti-androgènes. L’interruption de l’interaction de ARA55 avec le RA permet également d’inhiber l’action agoniste de ces mêmes anti-androgènes [26].

Récemment, le rôle de Tip60, un autre co-activateur du RA, a été étudié dans le développement du CPHR. Son expression a été évaluée dans 10 cas d’hyperplasie bénigne de la prostate [27], 43 cas de cancer de prostate non traité et 15 cas de CPHR. La majorité (87%) des CPHR présentent une accumulation nucléaire de Tip60, contrairement à une distribution plus diffuse dans les hyperplasies bénignes et les cancers non traités. De plus, l’expression et l’accumulation nucléaire de Tip60 sont augmentées sous privation androgénique dans le modèle de xénogreffes du cancer de prostate CWR22 et les cellules LNCaP.

La surexpression de certains co-activateurs du RA semble donc jouer un rôle dans la progression vers l’androgéno-indépendance. Des analyses plus approfondies permettront de le confirmer et probablement de compléter la liste des co-activateurs surexprimés dans les CPHR.

Augmentation locale des androgènes

La modification des voies métaboliques des androgènes peut être un mécanisme par lequel les cellules cancéreuses prostatiques peuvent contourner la privation androgénique. En effet, les cellules prostatiques peuvent augmenter la conversion de la testostérone en DHT en augmentant l’activité 5α-réductase, ce qui a pour conséquence de faciliter la signalisation du RA même en quantités très faibles d’androgènes. Pour supporter cette hypothèse, il a été constaté qu’après suppression androgénique, le taux de testostérone diminue de 95 % mais que la concentration de DHT dans les tissus prostatiques ne diminue que de 60 % [28].

Activation du RA indépendante du ligand (( figure 4 ))

Facteurs de croissance

Les facteurs de croissance et leurs récepteurs sont des molécules multifonctionnelles qui jouent un rôle fondamental dans différentes fonctions cellulaires comme la prolifération, la différenciation, l’apoptose, l’adhérence ou la mobilité cellulaires. L’activation indépendante du ligand du RA a été démontrée pour la première fois dans des cellules DU145 traitées avec des facteurs de croissance comme l’IGF1 (insulin-like growth factor-1), l’EGF (epidermal growth factor) et le KGF (keratinocyte growth factor) [29]. Ces facteurs de croissance stimulent la croissance de la prostate de façon paracrine pour le KGF et autocrine et paracrine pour l’EGF et l’IGF1. Ce sont des ligands de récepteurs tyrosine kinase qui induisent ainsi des cascades de signalisation intracellulaires complexes. L’utilisation du bicalutamide bloque l’activation du RA par l’IGF1, le KGF et l’EGF [29]. Le LBD du RA est donc nécessaire pour cette activation.

Une étude a montré que la progression vers l’androgéno-indépendance de xénogreffes après castration est associée à une augmentation majeure de l’expression du gène IGF1 dans le tissu néoplasique [30]. La fixation d’IGF1 sur son récepteur, IGF1R, semble initier la voie PI3K/Akt. L’activation de la PI3K génère du phosphatidyl-inositol-3,4,5-triphosphate qui, en retour, va se fixer sur le domaine sérine/thréonine de Akt. Un changement de conformation de Akt est induit et il permet aux résidus Thr308 et Ser473 d’être phosphorylés par des kinases en amont. La kinase Akt phosphoryle directement le RA ainsi que différentes protéines ayant des rôles importants dans la survie cellulaire : Bad, procaspase 9 et le facteur de transcription NFκB. Ce dernier est séquestré dans le cytoplasme par des protéines IκB. Akt, en activant leur phosphorylation, va promouvoir leur ubiquitination et leur dégradation. Le NFκB ainsi libéré va pouvoir exercer son action au niveau nucléaire, qui consiste à activer des gènes cibles comme les membres de la famille Bcl2 anti-apoptotique et des inhibiteurs de caspases cIAP1 et c-IAP2 [31]. La phosphatase PTEN, capable de déphosphoryler les phospho-inositides (régulateurs négatifs de la voie PI3K), est fréquemment inactivée dans les cancers de la prostate [32]. Dans ce cas, il y a alors une quantité plus élevée de phosphatidyl-inositol-3′4′5′ - phosphate et donc une activation constitutive de la voie de survie PI3K/Akt. La perte de fonction de PTEN peut donc faciliter l’activation du RA et la progression vers l’androgéno-indépendance.

Les interactions ligand-récepteur IGF1/IGF1R sont modulées par une famille avec une haute affinité pour IGF1 : les IGFBP (IGF-binding proteins) [33]. Ces IGFBP sont synthétisées localement dans beaucoup de tissus pour inhiber ou augmenter l’action d’IGF1. L’expression de différentes IGFBP de cellules prostatiques normales change après castration ou traitement anti-androgénique [34]. Bubendorf et al. [35] ont démontré par une analyse par microarray une forte expression d’IGFBP2 dans 100 % des tumeurs hormonorésistantes, 36 % des tumeurs primaires mais pas dans les tissus prostatiques sains. Une autre étude a recherché l’expression d’IGFBP2 après suppression androgénique et durant la progression vers l’androgéno-indépendance [36]. Ses résultats relient le niveau élevé d’IGFBP2 avec le phénotype hormonorésistant et indiquent que l’inhibition de la sur-régulation d’IGFBP2 après suppression androgénique peut limiter la croissance androgéno-indépendante. L’augmentation de l’expression d’IGFBP2 après suppression androgénique semble constituer une réponse adaptée qui potentialise la survie et la mitogénicité médié par IGF1. Les cellules tumorales prostatiques au niveau des métastases osseuses initient localement le système urokinase/plasmine qui dégrade l’IGFBP3 et relargue une grande quantité d’IGF1. En effet, l’activité protéasique de uPA (urokinase type plasminogen activator) contribue à la dégradation de la matrice extracellulaire qui accompagne l’établissement des métastases par la réaction ostéocondensante des ostéoblastes. uPA, avec sa chaîne β, convertit le plasminogène en plasmine, une sérine protéase capable d’activer une cascade protéolytique qui va dégrader entre autres IGFBP3 [31]. La quantité d’IGF1 active est donc augmentée. Il semble donc vraisemblable que l’augmentation d’IGF1 est un mécanisme qui permet aux cellules prostatiques cancéreuses de proliférer dans un environnement déficient en androgènes mais aussi de stimuler leur survie par son action anti-apoptotique.

HER2/neu

HER2 (human epidermal growth factor receptor)/neu ou ErbB2 est un récepteur tyrosine kinase ayant des homologies avec des membres de la famille des récepteurs à l’EGF. Contrairement aux autres membres de la famille, HER2/neu a une activité tyrosine kinase intrinsèque qui active le signal de transduction en l’absence du ligand. Son expression chez trois catégories de patients présentant un cancer de la prostate a été étudiée : jamais exposés à l’hormonothérapie, exposés et sensibles, exposés et résistants. Ces trois catégories représentent les différents stades de l’évolution vers l’androgéno-indépendance. Une augmentation progressive de l’expression de HER2/neu du premier au troisième stade a été observée. Ces résultats sont confirmés par une autre étude qui a relevé que HER2/neu est surexprimé chez 25 % des patients ayant un cancer prostatique non traité, 59 % des patients traités par hormonothérapie et 78 % des patients en hormonorésistance [38]. De plus, une surexpression de HER2/neu dans des cellules LNCaP androgénodépendantes entraîne la progression vers l’androgéno-indépendance chez des animaux castrés [39]. Ainsi, une surexpression de HER2/neu serait impliquée dans l’activation du RA et dans l’induction de la croissance des CPHR par deux mécanismes relativement élucidés. Les homodimères de HER2/neu activent constitutivement la voie PI3K-Akt sans stimulation extracellulaire [40]. En conséquence, Akt se fixe spécifiquement sur le RA et phosphoryle les sérines 213 et 791, la transcription des gènes dépendant du RA étant ainsi induite. Une autre voie d’activation du RA par HER2/neu pourrait mettre en jeu une phosphorylation de la sérine 515 dans la partie N-terminale du RA par une MAP (mitogen-activated protein) kinase en impliquant également l’interaction de co-activateurs comme ARA70 [41].

Cytokines

L’IL6 (interleukine 6) est une cytokine multifonctionnelle identifiée à l’origine comme une protéine capable de stimuler la production d’anticorps par les plasmocytes. Elle joue également un rôle important dans la régulation de l’hématopoïèse, l’inflammation, le métabolisme osseux et le développement neuronal. Une grande variété de tumeurs solides produit de l’IL6 in vivo et in vitro de manière constitutive et les divers effets biologiques et pathologiques de l’IL6 pourraient être cliniquement importants. Dans la prostate, l’IL6 est exprimée dans les cellules basales des tissus prostatiques sains et dans les cellules tumorales [42]. Son récepteur (IL6R) est exprimé dans les cellules basales et les cellules sécrétrices des tissus sains. L’expression de ce récepteur est rarement perdue dans les tissus cancéreux. Par ailleurs, le taux sérique d’IL6 est élevé chez les patients en hormonorésistance [43]. Une étude récente a montré que l’élévation de plus de 7 pg/ml est un facteur de mauvais pronostic du cancer de la prostate [44]. In vitro, l’IL6 active le RA indépendamment de la fixation du ligand de manière synergique avec de faibles concentrations d’un androgène synthétique, le méthyltriénolone [45]. Dans les cellules LNCaP, Ueda et al. [46] ont démontré que l’IL6 augmente la phosphorylation d’une MAPK qui active par phosphorylation le domaine N-terminal du RA. De plus, une interaction directe entre les acides aminés 234-558 du domaine N-terminal du RA et STAT3 a été démontrée dans des cellules LNCaP traitées par IL6. Il semblerait donc que l’IL6 active le domaine N-terminal du RA humain par un mécanisme de transduction du signal dépendant des voies de transduction MAPK et STAT3 indépendamment de la fixation du ligand.

L’IL4 est une cytokine produite par les cellules T, les mastocytes et les basophiles. Elle a des effets biologiques sur de nombreuses cellules immunitaires et joue un rôle crucial dans la régulation de l’inflammation et sur les tissus hématopoïétiques. Elle exerce ses fonctions activatrices par phosphorylation de son récepteur, IL4Rα. L’activation de IL4Rα provoque une phosphorylation de nombreuses kinases associées au récepteur, notamment les tyrosines kinases Jak1, Jak2 et Jak3 et les protéines IRS1 et 2 (insulin receptor substrate) pour l’induction de la transduction du signal [47]. Des études récentes ont montré que le taux d’IL4 est significativement élevé dans les CPHR par rapport aux cancers de prostate hormonosensibles [48]. Il est directement corrélé à l’élévation du PSA. L’IL4 augmente l’expression du PSA par l’activation du RA en impliquant le complexe Akt/PI3K pour l’induction du signal dans des cellules prostatiques LNCaP mais le mécanisme exact par lequel cette induction est possible et les autres gènes régulés par l’induction du RA restent à déterminer [48]. Bien que préliminaires, ces observations suggèrent un rôle potentiel de l’IL4 dans la progression vers l’hormonorésistance.

Mécanismes en partie indépendants du RA

À l’heure actuelle, la plupart des mécanismes moléculaires de l’hormonorésistance identifiés portent sur le RA. Cependant, d’autres mécanismes mis en jeu sont au moins en partie indépendants du RA.

Hypothèse des cellules souches constitutionnellement androgéno-indépendantes

Malgré un blocage androgénique, les cellules cancéreuses prostatiques se multiplient sur un mode androgéno-indépendant par les différents mécanismes énumérés précédemment. Isaacs [49] explique l’échec de l’hormonothérapie par la présence d’une population de cellules cancéreuses androgéno-indépendantes avant le démarrage de l’hormonothérapie. D’après ce modèle, si des cellules souches épithéliales prostatiques deviennent cancéreuses, les événements suivants vont se produirent. Dans un premier temps, en présence d’androgènes, la plupart des cellules de la progéniture seront androgénodépendantes. Dans un deuxième temps, après blocage androgénique, les cellules androgénodépendantes vont être éliminées mais des cellules androgéno-indépendantes restées latentes vont proliférer, provoquant ainsi l’échappement hormonal. Craft et al. [50] ont obtenu des résultats qui appuient cette hypothèse. Ils ont montré que le stade de l’androgéno-indépendance résulte de l’expansion clonale de cellules androgéno-indépendantes présentes à une fréquence de 1 pour 10⁵-10⁶ cellules androgénodépendantes. Ils concluent que les tumeurs prostatiques sont hétérogènes. Un traitement anti-androgénique va donc exercer une pression sélective modifiant la fréquence de ces cellules et conduisant à la croissance androgéno-indépendante.

Acquisition du phénotype neuroendocrine

Récemment, la différenciation neuroendocrine des cancers de la prostate a reçu une attention particulière car les résultats de plusieurs études lui attribueraient un rôle dans l’hormonorésistance de ces cancers. Les cellules neuroendocrines sont peu représentées dans la prostate normale mais peuvent constituer 10 à 100 % des cellules tumorales dans certains cancers prostatiques [51, 52]. Elles présentent une morphologie hétérogène et sécrètent divers neuropeptides tels que la calcitonine, la chromogranine A, la PH-RP (parathyroid hormone-related protein), la bombésine ou la somatostatine. Des études immunohistochimiques ont démontré que ces cellules sont plus abondantes après privation androgénique. Cette possible association entre la différenciation neuroendocrine et l’acquisition de l’hormonorésistance après privation androgénique semble se confirmer avec une étude récente de Hirano et al. [53]. Au cours de cette étude, des échantillons de prostatectomie radicale ont été comparés à des échantillons provenant d’autopsies de patients en hormonorésistance, contrairement aux études plus anciennes pour lesquelles la comparaison se faisait uniquement avec des échantillons de patients en progression sous hormonothérapie. Les cellules neuroendocrines semblent se présenter comme des cellules de transit androgéno-indépendantes car elles ne possèdent pas de RA [54], non prolifératives et non apoptotiques, provenant probablement de la différenciation de cellules androgénodépendantes. Ce processus dynamique bidirectionnel semblerait donc largement dévié vers la différenciation neuroendocrine après privation androgénique [55]. De plus, les enzymes de dégradation des produits neuroendocrines sont diminuées, favorisant ainsi l’action des peptides neuroendocrines sur la prolifération, l’angiogenèse et l’invasivité des cellules cancéreuses prostatiques. Enfin, différents neuropeptides stimulent la prolifération de cancers de la prostate androgéno-indépendants par la transactivation du RA via la protéine G [55]. Ils sembleraient donc agir en synergie avec les facteurs de croissance pour activer le RA indépendamment du ligand.

Gènes de résistance à l’apoptose

Une surexpression de la p53 associée à une altération du gène est fréquente dans les CPHR [56]. La p53 est capable de réguler négativement la transactivation induite par le RA du promoteur du PSA. Il semblerait que cette inhibition s’exerce par interruption de l’interaction du domaine C-terminal avec le domaine N-terminal responsable de la dimérisation du RA [57]. De plus, la suppression de l’activité de la p53 dans les cellules LNCaP provoque une augmentation de la sécrétion de PSA d’un facteur 4 à 5 [58]. La p53 pourrait donc être considérée comme un co-répresseur du RA. L’inactivation de la p53 dans les CPHR conduit à une instabilité génétique pouvant permettre la croissance tumorale en l’absence d’androgène.

La protéine anti-apoptotique Bcl2 est surexprimée dans 77 % des CPHR et 32 % des tumeurs androgénosensibles [59]. Il est probable qu’elle est impliquée dans le développement de l’hormonorésistance. Le niveau de transcrits de Bcl2 augmente dans la prostate de rat après castration [60]. Cette augmentation est stoppée chez les rats castrés recevant de la testostérone. De plus, le traitement par androgène de cellules LNCaP régule négativement Bcl2 [61]. Ces deux études semblent démontrer que la surexpression de Bcl2 dans les stades d’hormonorésistance est due à la perte de l’effet inhibiteur des androgènes sur Bcl2. Il semblerait également que l’augmentation de l’expression de Bcl2 est corrélée à des concentrations élevées de p21 mais à des concentrations diminuées de cycline D1 [62], ce qui peut être une conséquence d’une voie de régulation dans laquelle Bcl2 en l’absence d’androgène régule positivement l’expression de la protéine nucléaire p21 alors que l’expression de la cycline D1 est supprimée.

Conclusion et implications thérapeutiques éventuelles

Dans un environnement de privation androgénique, les cellules cancéreuses prostatiques développent des stratégies pour leur croissance par amplification ou mutation du RA, augmentation de l’expression de molécules co-activatrices ou de l’activité 5α-réductase et développent des voies d’activation du RA indépendantes du ligand. Les tumeurs prostatiques semblent hétérogènes car constituées de cellules androgénodépendantes et androgéno-indépendantes latentes. Ces dernières semblent être sélectionnées par le blocage androgénique. Les mécanismes moléculaires intervenant dans le phénomène d’échappement hormonal sont extrêmement complexes et étroitement liés entre eux. Le RA est au centre de ces mécanismes qui ne sont que des moyens détournés pour maintenir son activation malgré l’absence ou la très faible quantité d’androgènes résiduels. Ces mécanismes demandent encore à être étudiés pour être totalement élucidés. Il n’est pas impossible que la poursuite des investigations augmente cette liste non exhaustive. Chacun de ces mécanismes mis en jeu est une voie thérapeutique potentielle. Des applications thérapeutiques pourraient ainsi être mises en place pour perdurer l’inactivation du RA dans le temps, tenter d’éviter la sélection et l’émergence de clones mutés et retarder ainsi l’évolution vers l’hormonorésistance.

Quelques approches ont déjà été développées. Elles sont illustrées par l’anticorps anti-HER2/neu (trastuzumab) en monothérapie, testé en clinique mais sans bénéfice thérapeutique évident [63]. Les essais cliniques sont désormais focalisés sur l’addition de trastuzumab à des chimiothérapies conventionnelles. Suite à l’observation que certaines mutations du RA peuvent être stimulées par les œstrogènes, des inhibiteurs de l’aromatase de troisième génération non stéroïdiens ont été testés dans des essais de phase II, l’aromatase étant une enzyme nécessaire à la conversion d’androgène en œstrogène. Mais ils ne semblent présenter qu’une efficacité limitée [64, 65]. Enfin, l’amélioration de la compréhension des cellules neuroendocrines laisse entrevoir la possibilité de développer de nouvelles thérapeutiques fondées sur des agonistes ou des antagonistes des neuropeptides de sécrétion. L’évolution thérapeutique actuelle pour les CPHR est cependant largement représentée par l’utilisation de nouvelles drogues de chimiothérapie, notamment les taxanes [66, 67].

Remerciements

Nous tenons à remercier Sylvère Baron (Génétique des eucaryotes et endocrinologie moléculaire, UMR 6547 CNRS, Clermont-Ferrand) pour ses conseils avisés.

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