Le radio-immunociblage : aspects diagnostiques et thérapeutiques

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La notion de radio-immunociblage in vivo, initiée dans les années 1980 avec l'immunoscintigraphie, mérite en l'an 2000 d'être réévaluée à la lumière des évolutions actuelles de la cancérologie. Les anticorps monoclonaux sont un vecteur possible d'atomes radioactifs vers des cibles tumorales, dans un but diagnostique (détection et caractérisation tumorales), mais aussi thérapeutique avec des perspectives de plus en plus crédibles. En fait, si, pour des raisons que nous allons développer, les radioanticorps n'ont sans doute pas les applications diagnostiques qu'on pouvait en attendre, leurs possibilités thérapeutiques, démontrées et à venir, justifient pleinement la poursuite de recherches actives dans ce domaine.

Aspects diagnostiques

D'un point de vue diagnostique, le ciblage par anticorps radiomarqués (immunoscintigraphie) doit être replacé dans le contexte plus général des radiopharmaceutiques à visée oncologique. Historiquement, le problème posé était celui de la surveillance des cancers et de la détection de lésions « occultes », moins lors du diagnostic initial (recherche de métastases ou de localisations méconnues lors du bilan d'extension) que pour la mise en évidence d'une maladie résiduelle ou la détection précoce de récidives après traitement. On connaît en effet les limites intrinsèques, malgré leurs performances, des examens morphologiques que sont l'échographie, la tomodensitométrie (TDM) et l'imagerie par résonance magnétique (IRM) : en dépit de leur excellente résolution spatiale, ces examens sont pris en défaut pour les lésions mal définies anatomiquement (lésions millimétriques, infiltrantes, isoéchogènes ou isodenses...) ou ne pouvant être distinguées de remaniements non tumoraux (fibrose cicatricielle...). Dans ces cas, l'alternative proposée avec les molécules marquées ou radiopharmaceutiques est basée sur la mise en évidence non plus d'altérations anatomiques ou morphologiques, mais de caractéristiques fonctionnelles, biochimiques, métaboliques ou moléculaires des cellules tumorales. La physiologie cellulaire est en effet marquée, dans les tumeurs, par des anomalies et des perturbations qui précèdent en général les modifications anatomiques. Ce concept de ciblage in vivo des foyers tumoraux par des radiopharmaceutiques, depuis longtemps exploité avec l'iode 131 pour les cancers différenciés de la thyroïde, a bénéficié depuis une vingtaine d'années du développement de nombreuses molécules : méta-iodobenzylguanidine (MIBG), thallium 201, méthoxyisobutylisonitrile (MIBI), ligands de récepteurs hormonaux (octréotide mais aussi analogues du VIP, de la substance P, des œstrogènes, à des facteurs de croissance ou à des cytokines). L'utilisation dans l'avenir d'oligonucléotides n'est pas à exclure. Une mention spéciale doit être faite pour les traceurs métaboliques marqués par des émetteurs de positons : si la plupart restent réservés aux centres de recherche disposant d'un cyclotron médical pour le marquage au carbone 11, la scintigraphie au fluoro-déoxy-glucose (FDG) marqué au fluor 18 est en train de s'imposer comme un examen de grande importance en cancérologie. Dans ce contexte, que reste-t-il aux anticorps monoclonaux ?

L'immunoscintigraphie comme moyen de détection tumorale

L'immunoscintigraphie n'est plus une technique en devenir, puisque des anticorps marqués ont l'AMM et sont disponibles en routine : anticorps anti-TAG72 marqué à l'indium (Oncoscint^®), Fab anti-ACE marqué au technétium 99m (CEA-Scan^®). Elle permet incontestablement le diagnostic précoce de récidives tumorales non décelables par les examens morphologiques. Cela s'est avéré cliniquement utile dans des indications privilégiées, comme le suivi des carcinomes ovariens [1-5] (figure 1) ou des cancers colorectaux [6-10]. Cependant, l'immunoscintigraphie tarde à entrer dans la pratique oncologique quotidienne et l'arrivée de méthodes scintigraphiques concurrentes, en particulier avec le FDG, remet en question la place qu'il faut lui donner. Les raisons sont liées d'une part à des performances limitées (malgré une bonne sensibilité et une bonne spécificité, le faible contraste des images rend la technique difficile), et d'autre part à l'immunogénicité des anticorps et des immunoconjugués. Cependant, des progrès spectaculaires sont en cours de validation et devraient permettre une prochaine revalorisation de la méthode.

* Les limitations actuelles et les améliorations en cours de validation

Les images immunoscintigraphiques obtenues avec les anticorps directement marqués ont un contraste souvent insuffisant, même en tomographie, entre l'activité fixée spécifiquement sur la cible (par reconnaissance antigène-anticorps) et l'activité non spécifique due au métabolisme de l'immunoglobuline marquée. Ce contraste limité est lié à une faible fixation tumorale (de l'ordre de 0,001 à 0,01 % de l'activité injectée par gramme de tumeur), par rapport à une rétention trop élevée dans les autres tissus. La faible fixation tumorale est essentiellement due à la mauvaise accessibilité de l'antigène cible dans les tumeurs, en raison d'une vascularisation anormale (néoangiogenèse anarchique, phénomènes de shunt, absence de régulation vasomotrice) et d'une pression interstitielle élevée (elle-même due à une extravasation exagérée de protéines et à l'absence de lymphatiques) [11]. De plus, la perfusion tumorale est très hétérogène et variable au cours du temps [12]. Il faut y ajouter les problèmes liés au choix de l'antigène cible, à sa plus ou moins forte expression et à l'hétérogénéité de celle-ci [13], ainsi que les phénomènes de modulation et d'internalisation après fixation de l'anticorps [14, 15]. Les antigènes cibles peuvent être très variés. Les antigènes membranaires de la superfamille des immunoglobulines ou des adhésines, comme l'antigène carcino-embryonnaire (ACE), sont les cibles les plus utilisées et les mieux documentées [7-9], mais la diversité des cibles utilisées va jusqu'à certains oncogènes [16] et certains récepteurs membranaires à des facteurs de croissance comme l'EGF-récepteur [17, 18].

Pour que l'immunoscintigraphie devienne une méthode courante, performante et facilement applicable, il faut donc obtenir des rapports de fixation tumeur/tissus plus élevés afin d'assurer un meilleur contraste des images. Cela est possible soit en augmentant la fixation tumorale, soit en diminuant l'activité non spécifique dans les autres tissus (les deux approches ne sont bien entendu pas antinomiques). Plusieurs améliorations techniques et méthodologiques en cours de validation permettent aujourd'hui d'atteindre cet objectif et devraient être disponibles à court terme.

Des possibilités d'augmenter la fixation tumorale en agissant sur le tissu tumoral sont prometteuses mais probablement trop lourdes à mettre en œuvre pour l'imagerie diagnostique, comme l'irradiation externe [19] qui augmente la vascularisation et la perméabilité capillaire dans les tumeurs, et les tentatives d'augmenter l'expression de l'antigène cible par des drogues ou des cytokines, notamment l'interféron [20-22] ou l'IL1 et le GM-CSF [23] ; l'effet du TNF est plus controversé [24, 25]. Certaines méthodes visent à moduler la cinétique sanguine en accélérant la clairance et à diminuer ainsi l'activité non spécifique. On a proposé la co-injection d'anticorps froid [26], l'injection d'un second anticorps [27] ou même l'immunophorèse [28]. Malgré leur intérêt théorique certain, ces méthodes sont, là encore, disproportionnées pour une approche diagnostique. En revanche, toutes ces études, pour la plupart expérimentales, gardent un intérêt dans une perspective thérapeutique, sur laquelle nous reviendrons.

C'est au niveau de l'anticorps marqué qu'apparaissent les innovations méthodologiques les plus prometteuses. Elles permettent parfois d'augmenter l'activité tumorale, mais surtout de réduire l'activité non spécifique. Il faut rappeler que, jusqu'à ces dernières années, les résultats de l'immunoscintigraphie ont été obtenus avec des anticorps directement marqués. Or, malgré les progrès réalisés avec le passage des anticorps entiers aux fragments F(ab')2 [29] et le marquage à l'indium 111, voire au technétium 99m en remplacement de l'iode 131 [30], l'injection d'immunoglobulines (ou de fragments) marquées génère une activité non spécifique liée au fait que la biodistribution de la radioactivité est tributaire de celle de l'immunoglobuline, indépendamment de la fonction anticorps de celle-ci. Cette activité non spécifique indésirable est diffuse (vasculaire), mais aussi propre à certains organes ; il existe en particulier une importante activité hépatique avec les anticorps marqués à l'indium 111. Cette activité, qui persiste dans le foie après catabolisme de l'anticorps [31], rend impossible la détection de métastases hépatiques et s'avère très gênante pour interpréter les images de l'abdomen. L'élimination colique génère également des images artéfactuelles, avec l'indium 111 aussi bien qu'avec le technétium 99m. Une première méthode pour contourner ce problème consiste à coupler l'anticorps au composé radioactif par une structure de liaison métabolisable ; convenablement choisie, cette liaison sera coupée au niveau des tissus sains (évitant ainsi l'accumulation d'activité non spécifique), mais pas dans les tumeurs qui ne possèdent pas les enzymes adéquates [32].

Le développement le plus probant, et en tout cas le plus avancé sur le plan clinique, revient aux méthodes dites « en deux temps », dont certaines font actuellement l'objet d'essais cliniques de phase III. Le principe consiste à utiliser un immunoconjugué non radioactif, constitué pour une part d'un fragment d'anticorps reconnaissant l'antigène tumoral et d'autre part d'un « site d'ancrage » destiné à fixer le traceur radioactif. L'immunoconjugué injecté dans un premier temps se fixe sur sa cible par reconnaissance antigène-anticorps, tandis qu'il est catabolisé dans les autres tissus et éliminé. Le traceur radioactif injecté dans le second temps ne rencontre alors de site d'ancrage qu'au niveau de la cible où il est spécifiquement retenu ; il est en effet tel qu'il se lie avec une haute affinité à ce site et que, ne s'accumulant à l'état libre dans aucun organe, il est rapidement éliminé par voie rénale. Les études les plus poussées, y compris cliniques, ont été menées avec le système avidine-biotine et avec des anticorps bispécifiques.

Les anticorps bispécifiques comportent un fragment Fab antitumeur et un fragment Fab antihaptène qui constitue le site d'ancrage ; l'haptène reconnu par ce second fragment est marqué et représente le traceur. Imaginée initialement par Goodwin et al. [33], cette méthode avait initialement l'inconvénient de générer une activité vasculaire importante par formation de complexes circulants [34]. On a tenté d'y remédier par l'injection d'un second anticorps dirigé contre le premier [35]. Cela entraînait la formation de macro-complexes immuns radioactifs qui, captés par le foie, généraient une activité hépatique très importante, allant à l'encontre du but poursuivi ; en outre, cela alourdissait encore la procédure par une troisième étape et en majorait le coût. C'est pourquoi l'adaptation de cette approche (anticorps bispécifique comportant un site anti-ACE et un site antihaptène) grâce à l'utilisation d'un haptène bivalent [36-38] constitue un progrès considérable. En effet, la constante d'affinité entre l'haptène, constitué de deux molécules de DTPA reliées par une séquence tyrosine-lysine, et son site de reconnaissance est faible, prévenant ainsi la formation de radiocomplexes immuns circulants. En revanche, le caractère divalent permet, lorsque les molécules d'immunoconjugué sont immobilisées (cela se produit à la surface des cellules tumorales par reconnaissance spécifique de l'ACE), la constitution d'un réseau (les molécules d'haptène étant prises « en sandwich ») extrêmement stable. Le di-DTPA marqué injecté lors du second temps est fortement retenu dans la tumeur mais traverse le foie sans s'y fixer (l'immunoconjugué préalablement injecté y a été catabolisé), et ce qui reste en circulation est rapidement éliminé par les reins (figure 2). De la sorte, en dépit d'une fixation tumorale équivalente, voire un peu inférieure à celle des anticorps directement marqués, on obtient, par diminution drastique de l'activité non spécifique, un rapport de fixation et un contraste considérablement meilleurs (figure 3). Le bénéfice de ce système, baptisé AES (affinity enhancement system) et développé par la société Immunotech Pharma, a été montré en clinique [39, 40]. La très faible activité hépatique non spécifique permet, chose impossible avec le marquage direct, la détection de métastases hépatiques [41]. D'autre part, avec cette méthode, l'utilisation du technétium 99m pour marquer l'haptène, avec tous les avantages de coût et de disponibilité de ce radioélément, paraît parfaitement envisageable.

L'autre approche qui a montré des applications intéressantes est le système avidine-biotine. Il utilise soit l'injection d'anticorps biotinylés suivie de l'injection d'avidine marquée, soit l'injection d'anticorps couplé à l'avidine suivie de l'injection de biotine marquée, soit même un système en trois temps [42] : injections d'anticorps biotinylé, puis d'avidine froide (permettant d'éliminer l'excès d'anticorps circulant, et se fixant sur l'anticorps biotinylé déjà fixé sur la tumeur) et, enfin, de biotine marquée à l'indium 111. D'autres systèmes ont été proposés à un stade préclinique, notamment l'utilisation de fragments complémentaires d'ADN simple brin, fixés l'un sur l'anticorps et l'autre sur la molécule marquée. Certains travaux ont utilisé des oligonucléotides (une séquence d'ADN représentant le site d'ancrage et la séquence complémentaire « antisens » marquée représentant le traceur) [43, 44] ou une enzyme couplée à l'anticorps (site d'ancrage) et un inhibiteur de cette enzyme comme traceur [45] ; ces travaux n'ont pas encore d'application clinique.

À plus long terme, les fragments Fv et les analogues peptidiques d'anticorps, obtenus en combinant la modélisation et la génétique moléculaires, représenteront une excellente alternative [46-52]. Ces peptides auraient, en outre, l'avantage très probable de ne pas être immunogènes.

* L'immunogénicité des anticorps : le problème des Hama

Il s'agit d'une des difficultés les plus préoccupantes, qui se pose aussi pour les applications thérapeutiques et à laquelle nous consacrerons un chapitre spécifique.

L'immunoscintigraphie comme moyen de caractérisation tumorale

Les radiotraceurs en cancérologie, qui ont été et sont encore utilisés pour la détection des tumeurs, seront de plus en plus utilisés pour la caractérisation tumorale in vivo. La détection des tumeurs en médecine nucléaire repose sur la mise en évidence, au moyen d'une molécule marquée appropriée, de caractéristiques fonctionnelles spécifiques soit des cellules tumorales elles-mêmes, soit de la réaction de l'organisme à la présence d'une tumeur (cas de la scintigraphie osseuse). En cela, la médecine nucléaire se différencie de l'approche morphologique des explorations radiologiques, échographiques et encore maintenant de l'IRM (même si avec celle-ci des applications fonctionnelles prometteuses sont envisagées). Les caractéristiques ciblées sont l'expression de récepteurs, les antigènes dits « tumoraux », certains processus biochimiques, certaines propriétés métaboliques (au premier rang desquelles la consommation de glucose). Les radiopharmaceutiques permettant ce ciblage spécifique des tumeurs réalisent donc par nature une caractérisation tumorale plus ou moins fine. Or l'évolution actuelle de la cancérologie repose de plus en plus, avec les progrès des connaissances en biologie cellulaire et la compréhension des processus de carcinogenèse, sur cette caractérisation tumorale, qui permet d'envisager le traitement de façon rationnelle et adaptée. Elle utilise des paramètres tels que le pouvoir de prolifération et la fraction proliférante, la chimiosensibilité, la radiosensibilité, l'agressivité et le pouvoir métastatique, le degré de différenciation, le statut hormonal (et plus largement l'expression de récepteurs hormonaux, mais aussi pour les cytokines, les facteurs de croissance...), l'expression de certains antigènes, la viabilité cellulaire, l'état métabolique, l'expression d'oncogènes et d'antioncogènes...

L'étude de ces paramètres a (au moins) une triple finalité : l'évaluation du pronostic, l'appréciation de l'efficacité du traitement et le choix des modalités de traitement. Elle passe le plus souvent par des méthodes d'analyse tissulaire, qui nécessitent de disposer d'un prélèvement, biopsique ou chirurgical : immunohistochimie, études de récepteurs, études de biologie moléculaire, dosages d'enzymes... La réalisation de ces prélèvements constitue une limite, surtout lors du suivi où les analyses doivent être répétées. Il existe donc un réel besoin de méthodes d'investigation in vivo non invasives, permettant de surveiller ces différents paramètres sans intervention sanglante ; de telles méthodes auraient en outre l'avantage de permettre l'analyse simultanée de toutes les localisations tumorales chez un patient, alors que les biopsies sont nécessairement limitées à un ou à quelques sites seulement. Les anticorps ont une place importante puisqu'ils permettent la mise en évidence spécifique d'un antigène particulier. La possibilité de reconnaître les cellules tumorales et de les caractériser par la mise en évidence d'antigènes est depuis longtemps exploitée in vitro sur préparations tissulaires avec l'immunohistochimie. L'immunoscintigraphie permet la même approche in vivo. À ce titre, elle s'inscrit tout à fait dans le concept de « chémotype » proposé par Wagner en 1995 [53].

Que reste-t-il des indications de l'immunoscintigraphie ?

Comme toute méthode scintigraphique, l'immunoscintigraphie est beaucoup plus complémentaire que concurrentielle des explorations morphologiques. En revanche, les informations qu'elle apporte peuvent, dans une large mesure, être obtenues avec des examens scintigraphiques plus faciles à mettre en œuvre (au moins dans un avenir qu'on espère proche) comme la scintigraphie au ¹⁸F-FDG et les examens basés sur des ligands marqués de récepteurs [54]. C'est en particulier le cas avec le FDG pour l'exploration des lymphomes et des mélanomes où aucun anticorps n'a véritablement été validé (en diagnostic), et également des cancers bronchiques, même si certains résultats ont pu être obtenus avec l'immunoscintigraphie [55].

La recherche de récidives de cancers colorectaux devant une élévation isolée de l'ACE plasmatique était une indication majeure de l'immunoscintigraphie [6-10]. Bischof Delaloye et al. [7] ont publié en 1989 une étude prospective portant sur 57 cas, dont 27 chez qui une récidive de cancer colorectal était suspectée mais non prouvée en raison soit d'une élévation isolée du taux d'ACE, soit de résultats équivoques des explorations, soit d'investigations normales malgré des symptômes ; chez ces 27 patients, 38 sites tumoraux ont été finalement mis en évidence par chirurgie, biopsie, autopsie ou surveillance clinique (14 sites hépatiques, 9 dans le pelvis, 9 dans le thorax et 6 dans l'abdomen) ; sur ces 38 localisations, 21 étaient détectées à la fois par les méthodes morphologiques et par l'immunoscintigraphie, 7 par les méthodes morphologiques uniquement et 6 par l'immunoscintigraphie uniquement (avec un anticorps anti-ACE marqué à l'iode 123) ; cette dernière a en outre montré 10 autres foyers plus d'un mois avant les autres techniques. Ces 16 localisations détectées soit uniquement (6 cas), soit plus précocement (10 cas) par l'immunoscintigraphie se répartissaient en 7 localisations hépatiques, 6 récidives locales, 2 métastases pulmonaires et 1 carcinose péritonéale. De cette étude, il ressort que l'immunoscintigraphie est très complémentaire des examens morphologiques et contribue à réduire le délai de mise en route d'un traitement. Dans une autre étude axée sur la détection précoce des récidives de cancers colorectaux suspectées devant une élévation isolée de l'ACE sérique, Patt et al. [8] ont rapporté 18 patients chez qui l'immunoscintigraphie utilisant un anticorps anti-ACE marqué à l'indium 111 était le seul examen positif ; la récidive a été confirmée dans tous les cas, 7 patients ont bénéficié du résultat de l'immunoscintigraphie, dont 4 du fait d'une résection chirurgicale complète de la récidive, avec une rémission complète de plus de 30 mois. Citons encore l'étude de Divgi et al. [9] portant sur 57 patients également suspects, en raison de l'élévation isolée de l'ACE, de récidive de cancer colorectal préalablement traités. L'anti-ACE marqué à l'indium 111 a détecté 60 % des sites extra-hépatiques de récidive confirmée (19 sur 30), contre 46,7 % seulement avec la tomodensitométrie (p < 0,01). Là encore, il semble que la scintigraphie au FDG soit une alternative séduisante ; sur une série de 22 patients présentant une élévation de l'ACE après traitement chirurgical, Flanagan et al. [56] ont observé 15 vrais positifs (permettant une chirurgie d'exérèse complète chez 4 patients), 2 faux positifs et 5 vrais négatifs du FDG.

En revanche, l'immunoscintigraphie, rendue plus performante grâce aux perfectionnements que nous avons évoqués, pourrait garder un intérêt lorsque les autres approches sont peu efficaces, dans des indications ciblées où elle est particulièrement performante. On peut ainsi envisager le suivi des cancers médullaires de la thyroïde [39, 41, 57] et des cancers de l'ovaire où ses performances et son intérêt clinique ont été démontrés [1, 2, 58] et sont encore augmentés par le système avidine-biotine en trois temps : dans une étude préliminaire sur 30 patientes, Magnani et al. [4] ont montré qu'il est possible de visualiser les récidives de carcinomes de l'ovaire 2 h seulement après l'injection de la biotine marquée, avec une précision de 87 %, une valeur prédictive positive de 84 % et surtout une valeur prédictive négative de 100 %. Le cancer du rein reste également une application à envisager, les travaux de Steffens et al. [59] ayant montré des pourcentages de fixation dans la tumeur exceptionnellement élevés (jusqu'à 0,52 % de l'activité injectée par gramme) avec l'anticorps G250 marqué à l'iode 131 ; si le G250 marqué à l'iode 131 est surtout destiné à la thérapeutique [60], les mêmes auteurs ont mis au point le marquage au technétium 99m qui apparaît un très bon candidat pour la radio-immunodétection des cancers du rein [61].

Enfin, et surtout, si l'on voit que l'intérêt diagnostique de l'immunoscintigraphie est en perte de vitesse pour la détection des sites tumoraux, en revanche, son intérêt pour la caractérisation tumorale prend une importance croissante : tout d'abord du fait de sa spécificité, ensuite du fait des perspectives thérapeutiques liées à l'utilisation d'anticorps radiomarqués.

Aspects thérapeutiques

La radiothérapie interne des tumeurs consiste à délivrer in situ, au moyen d'un vecteur approprié, une irradiation sélective aux cellules néoplasiques. Dans ce but, les molécules ayant un tropisme tumoral peuvent être marquées, au lieu d'émetteurs gamma pour le diagnostic, par des émetteurs beta^- ou d'électrons Auger (et, dans l'avenir, des émetteurs alpha).

Ce concept est depuis longtemps utilisé avec succès pour le traitement adjuvant des cancers différenciés de la thyroïde, et même pour le traitement curateur de leurs métastases osseuses et pulmonaires avec l'iode 131, qui est sélectivement capté de façon naturelle par les cellules thyroïdiennes malignes. L'intérêt de cette méthode de traitement, y compris sur la survie, a encore été récemment réaffirmé [62]. Actuellement, l'apparition de radiopharmaceutiques marqués par des émetteurs d'électrons élargit cette possibilité à d'autres domaines de la cancérologie. L'une des avancées les plus spectaculaires dans ce domaine est la possibilité de radiothérapie interne des métastases osseuses, envisagée par ailleurs. D'autres applications, quoique moins répandues, donnent néanmoins des résultats impressionnants et méritent d'être rappelées. Citons également le traitement, maintenant entré en pratique courante, des hépatocarcinomes primitifs avec le lipiodol marqué à l'iode 131 (Lipiocis^®) [63]) et celui des neuroblastomes et de phaeochromocytomes malins avec la méta-iodo-benzylguanidine (MIBG) marquée à l'iode 131 [64]. D'autres perspectives enfin s'ouvrent avec les agonistes de récepteurs, les premiers résultats avec les analogues de la somatostatine marqués à l'yttrium 90 s'avérant prometteurs pour le traitement des tumeurs neuro-endocrines qui expriment les récepteurs à la somatostatine [65].

Les anticorps radiomarqués à l'iode 131 (et, dans l'avenir, avec d'autres émetteurs beta^- comme l'yttrium 90, le rhénium 186 ou le samarium 153, voire des émetteurs alpha) connaissent actuellement un développement important [66, 67]. Celui-ci repose notamment sur les résultats impressionnants obtenus dans les lymphomes malins non hodgkiniens avec l'anti-CD20 marqué à l'iode 131 [68-72]. La maîtrise du radio-immunociblage passe par la compréhension de ses particularités dosimétriques et radiobiologiques, qui en conditionnent les chances de succès.

Dosimétrie : la nécessité d'une approche originale

Les concepts dosimétriques bien connus de la radiothérapie externe, fondés sur la distribution homogène, à haut débit et limitée dans le temps de fractions parfaitement définies d'énergie, ne sont pas transposables à la radio-immunothérapie (ni à la radiothérapie interne en général). Des revues du problème ont été publiées [73-75]. Le radio-immunociblage agit par une irradiation délivrée en continu à partir d'une source répartie de façon hétérogène dans la tumeur et à une concentration qui reste très difficile à quantifier ; le calcul de la dose délivrée en grays est donc à l'heure actuelle un problème très difficile [76]. Les travaux qui tentent de résoudre cette question en montrent bien les difficultés, mais proposent des solutions qui passent par les problèmes, bien connus en médecine nucléaire, de corrections d'atténuation et de diffusion [77]. En effet, la biodistribution des anticorps radioactifs ne peut être appréhendée, en pratique clinique, qu'à partir d'acquisitions scintigraphiques planaires ou, si possible, tomographiques. La connaissance précise de cette biodistribution est un préalable indispensable au calcul de la dose, qui pose alors moins de problèmes avec les modèles maintenant validés avec le formalisme du MIRD [78, 79]. Quoi qu'il en soit, la dosimétrie en radio-immunociblage passe par la connaissance de l'activité tumorale et de la biodistribution chez chaque patient et, à ce titre, ne peut être qu'individuelle [80, 81]. Il n'existe pas de relation simple entre l'activité injectée et la dose délivrée aux tissus, en particulier à la tumeur.

Aspects radiobiologiques

En radiothérapie externe, l'irradiation est délivrée sous forme fractionnée, avec des doses intermittentes et des débits de dose élevés (de l'ordre de 60 Gy/h). La radio-immunothérapie constitue une modalité radicalement différente et les conséquences radiobiologiques ne sont pas comparables. L'irradiation est délivrée sous forme continue et à bas débit, celui-ci augmentant dans un premier temps avec la fixation du radioanticorps dans la tumeur, puis diminuant en fonction de la décroissance radioactive et de l'élimination biologique. Ce débit de dose est de l'ordre de 0,1 à 0,5 Gy/h [11, 82, 83]. L'efficacité de faibles débits de dose (inférieurs à 0,4 Gy/h) a été démontrée, in vitro ; des débits supérieurs à 0,23 Gy/h sont nécessaires pour arrêter la croissance des cellules épithéliales malignes [84, 85], alors que des débits de 0,09 à 0,11 Gy/h peuvent suffire pour les cellules HeLa et les cellules d'hépatome de Morris [86], et même des débits aussi faibles que 0,05 Gy/h pour des cellules de lymphome [87]. Toutefois, ces résultats anciens n'ont pas toujours été retrouvés [88, 89] et certains travaux font même état d'une radiorésistance induite par une exposition chronique à un débit de dose faible [90].

En fait, à cause de ce bas débit de dose, qui permet une plus grande efficacité des mécanismes de réparation cellulaire, l'efficacité théorique d'une dose délivrée par la radio-immunothérapie (avec les réserves précédemment envisagées quant à cette notion) est inférieure de 20 % environ à celle de la même dose délivrée en radiothérapie externe [91]. Cette différence peut atteindre 300 % dans des modèles in vivo [92], mais il faut alors faire la part de la mauvaise distribution du radioanticorps dans la tumeur, qui préserve des zones tumorales et ne préjuge donc pas de l'inefficacité du bas débit de dose continu [93]. L'efficacité relative de la radiothérapie externe et du radio-immunociblage dépend en outre de la radiosensibilité et des capacités de réparation [94]. D'autre part, les anticorps par eux-mêmes peuvent avoir un effet sur la tumeur (c'est notamment vrai dans les lymphomes), ce qui complique l'interprétation de l'effet radiobiologique proprement dit. Le radio-immunociblage isolément n'est probablement pas, en dehors de cas privilégiés, en mesure d'être curateur et son utilisation passera sans doute par l'association à d'autres modalités thérapeutiques [95].

La prolifération cellulaire est un facteur de moindre efficacité de la radio-immunothérapie, puisqu'elle permet à une certaine fraction cellulaire d'échapper à l'exposition aux radioanticorps ; cela est d'autant plus marqué que l'on utilise des radio-isotopes de période longue [88, 91]. Pour cette raison, les tumeurs d'évolution lente pourraient être plus sensibles aux bas débits de dose [88] et donc constituer une bonne cible du radio-immunociblage.

D'une façon qui paraît contradictoire avec les données précédentes, certains travaux avec des tumeurs humaines greffées chez la souris nude font état d'une efficacité supérieure, dans certaines circonstances, avec le radio-immunociblage qu'avec la même dose estimée en grays en radiothérapie externe [96-98]. Parmi les arguments avancés (réoxygénation, ciblage préférentiel des cellules en cycle, blocage en phase G2 [97-99]), le plus séduisant est celui d'une apoptose radio-induite par le bas débit de dose continu ; cette hypothèse est en effet confortée par plusieurs travaux [100-103]. Cet effet est du reste étroitement relié aux capacités de réparation cellulaire [103], dont dépend la radiosensibilité, de sorte qu'aux bas débits de dose, il semble exister un équilibre précaire entre mort cellulaire par nécrose, apoptose et réparation des lésions sublétales, ce qui explique des variations importantes de la réponse pour de faibles variations du débit de dose en dessous de 1 Gy/h [91] ; le débit de dose serait ainsi le facteur le plus important pour l'efficacité de la radio-immunothérapie, et il existerait un débit de dose optimal pour obtenir la meilleure réponse [104].

La plupart des études concernant la radiobiologie du radio-immunociblage envisagent l'utilisation d'émetteurs beta^-, c'est-à-dire d'électrons dont le transfert d'énergie linéique (TEL) est faible ; cela signifie que la densité des ionisations responsables des lésions cellulaires est faible sur le parcours des particules. Compte tenu du fait qu'environ 200 lésions double brin de l'ADN par cellule sont nécessaires pour stériliser 99 % d'une population de cellules tumorales [105], et des capacités de réparation des lésions sublétales, on conçoit que l'efficacité de la radio-immunothérapie soit limitée et très dépendante de l'hétérogénéité de distribution du radioanticorps dans la tumeur. C'est pourquoi on s'oriente vers l'utilisation d'émetteurs beta^- plus énergétiques (par exemple, l'yttrium 90 [106, 107] ou le rhénium 188 [108] plutôt que l'iode 131), et vers l'utilisation d'émetteurs alpha [109-114], de TEL très élevé et qui délivrent, sur leur parcours court et rectiligne, une très forte densité d'ionisation. Les radioéléments à TEL élevés ont en outre l'avantage d'avoir une efficacité biologique pratiquement indépendante de l'oxygénation du tissu tumoral, puisque les lésions de l'ADN sont essentiellement directes et passent très peu par la radiolyse de l'eau et les radicaux peroxydes.

Au total, la comparaison avec la radiothérapie externe a ses limites, dans la mesure où les mécanismes en cause diffèrent (au moins en partie) et où les cibles ne sont pas les mêmes, ce qui nous amène à envisager quelles sont les conditions d'application de la radio-immunothérapie.

Les conditions de succès de la radio-immunothérapie

Compte tenu des considérations dosimétriques, radiobiologiques, ainsi que de l'hétérogénéité de distribution du radioanticorps dans la tumeur en fonction de sa taille, de sa nature, de sa vascularisation et de l'expression variable de l'antigène cible [115], on comprend que les premières tentatives de radio-immunothérapie dans des tumeurs solides, qui s'adressaient à des tumeurs évoluées de grande taille, volontiers nécrotiques, aient été des échecs [66]. La bonne cible est constituée de tumeurs de petite taille [116], ce que montrent bien des études expérimentales [117]. Le radio-immunociblage devrait donc trouver sa place en association avec les autres modalités de traitement et, probablement, en situation adjuvante, dans le traitement des cancers hématologiques et de certaines tumeurs solides radiosensibles comme les cancers bronchiques à petites cellules ou à cinétique lente comme le cancer médullaire de la thyroïde. Il peut également trouver sa place lorsqu'une administration locale est possible, comme la voie intrapéritonéale dans les cancers de l'ovaire ou la voie intrathécale dans les méningites carcinomateuses.

Les premiers résultats cliniques

* Résultats dans les lymphomes non hodgkiniens (LNH)

Les LNH sont une indication particulièrement pertinente de la radio-immunothérapie en raison de la forte expression d'antigènes de différenciation bien caractérisés et d'une radiosensibilité élevée. En revanche, les antigènes cibles sont généralement des antigènes pan-B et ne sont pas spécifiques du clone tumoral, d'où un risque de toxicité médullaire qui oblige souvent à recourir à une autogreffe de moelle ou de cellules souches périphériques.

Dans l'étude de phase I menée à Ann Arbor [72], 34 patients porteurs d'un lymphome exprimant l'antigène CD20 et en rechute ou échec de la chimiothérapie ont été traités par des doses croissantes et non myéloablatives d'anticorps anti-B1 marqués à l'iode 131. Parmi les 28 patients qui ont reçu la totalité du traitement prévu, 22 (79 %) ont présenté une réponse et 14 (50 %) une réponse complète. La durée médiane de l'ensemble des réponses est de 357 jours et celle des réponses complètes de 471 jours, dont 4 réponses de plus de 1 000 jours. La médiane de survie des patients traités est de 1 508 jours, avec des valeurs extrêmes de 63 et plus de 2 226 jours. Ces résultats viennent d'être très récemment confirmés par une étude de phase II multicentrique ayant concerné 45 patients déjà traités par chimiothérapie pour des lymphomes non hodgkiniens de type B de bas grade, soit transformés, soit en rechute, soit réfractaires [118]. Le taux de réponses globales a été de 57 % (27 patients sur 45) avec une médiane de 9,9 mois. Quinze patients (32 %) ont présenté une réponse complète avec une médiane de 19,9 mois ; 6 de ces 19 patients étaient toujours en rémission au moment de la publication de l'étude. La tolérance a été bonne, la principale toxicité étant hématologique. Dans une autre série de 29 patients, traités cette fois avec le même anticorps mais des activités d'iode 131 myéloablatives (10,4 à 29 GBq, soit 280 à 785 mCi) nécessitant une autogreffe de cellules souches périphériques, le taux global de réponses atteint 86 %, et le taux de réponses complètes est de 79 % [119]. D'autres études, moins avancées, sont dignes d'intérêt, qu'il s'agisse de l'anticorps T101 (anti-CD5) marqué à l'yttrium 90 [106], de l'anticorps Lym-1 (anti-(HLA)-DR10beta) marqué au cuivre 67 [120], de l'anti-CD20 IDEC-Y2B8 (iritumomab tiuxetan) marqué à l'yttrium 90 [107] ou de l'anti-CD22 marqué à l'iode 131, ce dernier ayant en outre l'avantage d'être internalisé [121, 122].

Le problème avec les anticorps dans les LNH est qu'ils ont en eux-mêmes une action thérapeutique, bien documentée avec l'anticorps anti-CD20 C2B8 (rituximab ou Mabthera^®) qui donne 50 % de réponses dont 9 % de réponses complètes [70]. Cependant, les taux de réponses obtenus dans les études que nous avons citées avec l'anticorps couplé à l'iode 131 sont supérieurs de façon significative, ce qui permet d'affirmer le rôle thérapeutique supplémentaire apporté par l'irradiation à faible débit de dose. L'effet additif, voire synergique, de l'irradiation vectorisée par l'anticorps d'une part et du rôle cytotoxique de l'anticorps d'autre part a été bien étudié sur un modèle murin par Illidge et al. [123]. Une étude randomisée comparative entre le tositumomab non marqué et le tositumomab couplé à l'iode 131, ainsi qu'une étude de radio-immunothérapie par ce dernier en première ligne dans les lymphomes de bas grade à un stade avancé sont en cours [124, 125].

* Résultats dans les tumeurs solides

Après des premiers résultats décevants, la radio-immunothérapie dans les tumeurs solides apparaît comme une modalité intéressante dès lors qu'on se limite aux cibles de petite taille.

En France, deux essais de phase I-II ont été menés avec le système en deux temps proposé par Immunotech et qui utilise l'injection séquentielle d'un anticorps bispécifique et d'un haptène marqué à l'iode 131 [126-128]. Les résultats de ces deux essais sont suffisamment encourageants pour justifier la poursuite des études cliniques, tant dans le cancer médullaire de la thyroïde (CMT) [129] que dans le cancer bronchique à petites cellules [130]. En effet, chez 15 patients atteints de CMT, 3 ont présenté une diminution significative des douleurs, 3 une réponse objective mineure et 3 une baisse supérieure à 50 % des taux de calcitonine. Chez 12 patients traités pour cancer bronchique à petites cellules après échec de la chimiothérapie, 3 réponses ont été obtenues (une réponse mineure, une rémission complète de 3 mois et une stabilisation de plus de 18 mois). La toxicité est essentiellement hématologique, permettant une escalade de dose au-delà de 150 mCi d'haptène marqué à l'iode 131, moyennant une autogreffe de cellules souches périphériques. L'intérêt de la radio-immunothérapie dans les cancers médullaires de la thyroïde est conforté par une étude de phase I récente conduite aux États-Unis avec un anticorps anti-ACE sous forme de fragments F(ab)₂ marqués à l'iode 131 chez 12 patients en progression métastatique rapide [80] : avec une activité injectée de 9,95 GBq par patient et une autogreffe de cellules souches, il a été observé une rémission partielle d'un an, une réponse mineure de 3 mois et 10 stabilisations pendant 1 à 16 mois.

Dans le cancer du côlon métastatique, situation où la radio-immunothérapie apparaît très séduisante, les résultats ont été longtemps décevants, sans doute en raison du caractère souvent nécrotique et mal vascularisé de ces tumeurs. Il semble néanmoins, dans les essais récents, que des résultats encourageants puissent être obtenus [131-135].

Les gliomes sont une autre cible intéressante du radio-immunociblage, compte tenu de l'impasse thérapeutique dans laquelle se trouvent rapidement les patients. Riva et al. [136] ont traité des gliomes malins par injection locorégionale dans le site tumoral avec un anticorps antiténascine marqué à l'iode 131 chez 111 patients après traitement conventionnel (58 au diagnostic initial et 53 lors de la rechute). Parmi 74 cas de glioblastomes, le taux de réponses n'a été que de 17,8 % pour les tumeurs volumineuses, avec une médiane de 17 mois, mais de 66,6 % pour les petites lésions avec une médiane de survie de 25 mois. La dose beta délivrée à la tumeur était estimée à 300 Gy en moyenne. Pour les autres tumeurs moins agressives (oligodendrogliomes, oligodendrogliomes anaplasiques et astrocytomes anaplasiques), les résultats étaient plutôt meilleurs dans l'ensemble. Aucune toxicité sérieuse n'a été à déplorer. La même équipe a mené une étude pilote avec le même anticorps marqué à l'yttrium 90, qui paraît une perspective intéressante [137].

Paganelli et al. [138] ont une approche systémique avec le système avidine-biotine en trois temps déjà évoqué. Quarante-huit patients avec des gliomes de grade 3 ou 4 ont été traités par la séquence anticorps antiténascine, avidine-streptavidine puis ⁹⁰Y-biotine. Les activités injectées étaient de 2,22 à 2,96 GBq d'yttrium 90 par mètre carré de surface corporelle, sans toxicité notable y compris hématologique. Une réponse objective (réduction tumorale supérieure à 25 %), parfois complète (3 cas), a été obtenue chez 12 patients (25 %) avec une durée supérieure à 12 mois dans 8 cas. La médiane de survie a été de 11 mois dans les grades 4 et de 19 mois dans les grades 3.

D'autres applications sont à des phases de développement moins avancées, les résultats publiés concernant en général un faible nombre de patients ; ces résultats, bien que limités, ont le mérite de démontrer la faisabilité de l'approche et d'ouvrir de réelles voies de recherche clinique. Dans le cancer de l'ovaire, où la voie intrapéritonéale peut être utilisée, des essais de phase I-II ont montré des résultats soit encourageants [139], soit décevants [140]. La voie intraveineuse est également utilisable [141]. Dans tous les cas, ce sont les micrométastases qui représentent la cible potentiellement intéressante [142].

Il faut souligner les résultats préliminaires intéressants d'une étude de phase I-II menée chez 33 patients atteints de cancer du rein métastatique par Divgi et al. [60] avec l'anticorps G250 marqué à l'iode 131. Citons enfin les travaux menés dans le cancer du sein [143], le neuroblastome [144], les hépatocarcinomes [145-149] et les cholangiocarcinomes [150], ainsi que dans le mélanome [151] et le cancer de la prostate [152].

Orientations futures de la radio-immunothérapie

Outre les progrès évoqués de la technique elle-même, avec les méthodes de préciblage [153, 154], il paraît clair que la radio-immunothérapie, s'il doit s'imposer en cancérologie, devra d'une part trouver des indications bien définies et d'autre part s'intégrer à des schémas thérapeutiques multi-modalités. Les schémas proposés actuellement concernent essentiellement des administrations uniques de fortes activités, mais, une fois résolu le problème de l'immunogénicité, l'avenir passe certainement par un fractionnement et des injections répétées [155].

Les indications, nous l'avons vu, sont les localisations diffuses et microscopiques (la maladie résiduelle est en théorie la situation la plus appropriée) de tumeurs très radiosensibles et pour lesquelles la chimiothérapie est soit inopérante, soit contre-indiquée. Mais la radio-immunothérapie n'est pas pour autant exclusif des autres approches. Au contraire, il est vraisemblable que son intérêt réel sera en association avec des chimiothérapies, en particulier des radiosensibilisants comme le platine, le 5-fluoro-uracile (5FU) ou les taxanes. La synergie de la radiothérapie interne avec la chimiothérapie est une perspective très sérieusement envisagée [156] et l'association de la radio-immunothérapie à la chimiothérapie fait l'objet d'études, en particulier avec le 5FU, dont les résultats sont encore préliminaires mais laissent penser que des essais cliniques chez l'homme devront être menés [157-159] ; une potentialisation par les inhibiteurs de la topo-isomérase a également été montrée [160]. On peut en rapprocher les effets de l'interféron qui augmenterait l'expression de l'antigène cible [161, 162], de l'hyperthermie [163, 164] ou les méthodes qui cherchent à favoriser la fixation de l'anticorps par le biais d'une augmentation de la perfusion au moyen de drogues [165].

Il n'est pas non plus illogique d'associer la radio-immunothérapie à la radiothérapie externe dirigée sur un site macroscopique, en complément pour traiter d'autres sites diffus et limités en taille. Certaines études expérimentales sont en faveur d'un effet synergique de la radiothérapie externe et de la radio-immunothérapie [166, 167].

Comme autre perspective enfin, le marquage par des émetteurs alpha, dont nous avons vu les avantages liés à une efficacité biologique relative beaucoup plus élevée en raison de leur haut pouvoir de ionisation dans la matière biologique, paraît devoir être sérieusement envisagé à moyen terme [110]. Des travaux récents ont montré que des anticorps marqués au bismuth 213 [109, 111, 112] ou au plomb 212 [113] remplissent les conditions permettant leur utilisation clinique.

Le problème des Hama

L'immunogénicité des anticorps est un obstacle important au développement du radio-immunociblage. Avec les anticorps monoclonaux d'origine murine jusque-là utilisés, l'incidence de l'apparition chez les patients d'anticorps anti-immunoglobuline de souris (Hama pour human anti-mouse antibodies) n'est jamais nulle et peut dépasser 50 % [168]. La présence de Hama dans le sérum, si elle n'a jamais à ce jour entraîné de manifestations cliniques décelables, a cependant deux inconvénients. Elle peut tout d'abord interférer de façon plus ou moins imprévisible dans les dosages immunologiques [169]. Ensuite, elle rend très incertain en pratique le succès d'une nouvelle injection d'anticorps, que ce soit à visée diagnostique ou thérapeutique : la formation immédiate dans la circulation de macro-complexes immuns, rapidement captés par le foie, empêche la diffusion du traceur dans la cible [170]. Cette immunisation est volontiers spécifique de l'anticorps injecté, c'est-à-dire que les anticorps induits sont souvent des anti-idiotypes [171]. Diverses solutions sont envisageables pour éviter l'apparition de Hama. L'utilisation de fragments F(ab')₂ plutôt que des immunoglobulines entières réduit déjà l'immunogénicité en éliminant les anticorps anti-Fc. L'administration d'immunosuppresseurs (azathioprime, ciclosporine...) pendant quelques jours avant et après l'injection du radioanticorps a donné des résultats parfois encourageants [172], parfois décevants [173]. L'utilisation d'anticorps d'origine humaine paraît plus prometteuse. Les anticorps chimériques (partie constante d'origine humaine, partie variable d'origine murine) réduisent la fréquence des Hama mais n'empêchent pas l'apparition d'anticorps anti-Fv [174, 175] ; de même, les anticorps humanisés (CDR-grafted), tout en étant beaucoup moins immunogènes, n'excluent pas l'apparition d'anticorps dirigés contre les séquences CDR impliquées dans la reconnaissance de l'antigène [176, 177]. En revanche, les anticorps totalement humains, assurément appelés à se développer [178], semblent ne pas induire d'immunisation [179, 180], bien qu'en théorie l'apparition d'anticorps anti-idiotypes reste possible. Tout porte donc à croire que, même si on ne la supprime pas complètement, la réponse immune contre le radio-immunoconjugé pourra être réduite dans des limites compatibles avec la pratique d'injections répétées. Cela s'améliorera encore lorsque deviendront disponibles les anticorps humains produits in vitro à partir de bibliothèques de phages (permettant de mimer la réponse immune naturelle et d'obtenir des anticorps totalement dépourvus d'immunogénicité) [181] et les peptides de reconnaissance auxquels nous avons déjà fait allusion [51].

La possibilité enfin que l'induction de Hama soit liée à une réactivité particulière du système immunitaire et favorise ou, du moins, soit associée à une meilleure défense antitumorale n'est pas à exclure. Même si on doit rester prudent, cette hypothèse, avancée dans les années 1990 [182], semble confortée par des études plus récentes [183].

CONCLUSION

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