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Rituximab : mode d’action et de résistance


Bulletin du Cancer. Volume 94, Numéro 2, 198-202, Février 2007, Synthèse

DOI : 10.1684/bdc.2007.0201

Résumé   Summary  

Auteur(s) : Stéphane Dalle, Charles Dumontet , Inserm U590, Laboratoire de cytologie analytique, Faculté de Médecine Rockefeller, 8, avenue Rockefeller, 69008 Lyon.

Résumé : L’intérêt thérapeutique du rituximab dans les lymphomes B est bien établi, il est donc largement utilisé en routine. Cependant, les mécanismes d’action de cet anticorps monoclonal ne sont que très partiellement décryptés. Son efficacité in vitro dans des modèles simples est inconstante, les variations sont notamment importantes selon la lignée cellulaire utilisée. Trois mécanismes d’action sont cependant le plus souvent retenus : la cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante de l’anticorps (ADCC pour antibody dependent cellular cytotoxicity), la cytoxicité médiée par le complément (CDC) et l’induction d’apoptose. Il persiste donc de nombreuses zones d’ombre avant de pouvoir expliquer la différence entre l’efficacité observée du rituximab in vivo et les capacités actuelles à reproduire cette action in vitro. Aussi les moyens de résistance ou d’échappement ne sont-ils que très partiellement connus.

Mots-clés : rituximab, résistance, mécanisme d’action

Illustrations

ARTICLE

Auteur(s) : Stéphane Dalle, Charles Dumontet

Inserm U590, Laboratoire de cytologie analytique, Faculté de Médecine Rockefeller, 8, avenue Rockefeller, 69008 Lyon

Article reçu le 12 Septembre 2006, accepté le 30 Octobre 2006

Le rituximab est un anticorps monoclonal chimérique composé de régions kappa constantes d’une portion IgG-Fc humaines et d’une région variable d’origine murine. Il est dirigé contre le récepteur CD20. Le vecteur a été cloné initialement dans des cellules ovariennes de hamster [1]. Il est composé de deux chaînes lourdes de 451 acides aminés et deux chaînes légères de 213 acides aminés pour un poids moléculaire de 145 kD.Le CD20 est exprimé spécifiquement par les lymphocytes B, son expression est modulée au cours de la différenciation cellulaire. Il n’est ainsi pas exprimé au cours des phases précoces (cellules pro-B) et tardives (plasmocytes) du développement cellulaire [2, 3]. Le gène humain codant CD20 est localisé sur le chromosome 11.Il constitue une cible idéale dans l’immunothérapie des lymphomes B car il ne circule pas sous forme libre dans le plasma [4] ; il est constamment exprimé à la surface des cellules tumorales et n’est pas internalisé après liaison avec son anticorps [5].Le mécanisme de cytotoxicité induite par les anticorps anti-CD20 n’est pas parfaitement élucidé [6]. Trois modes d’action au moins semblent participer à son action ( (figure 1) ) : l’apoptose induite, la cytotoxicité cellulaire anticorps médiée (ADCC) et la cytotoxicité médiée par le complément (CDC). Chacun de ces modes d’action a fait l’objet de plusieurs études in vitro et in vivo (modèles murins et suivi de patients traités). Le mécanisme d’action dominant s’avère être variable selon la lignée cellulaire, la nature du tissu ou de la tumeur étudiés (sang, ganglion) [7].

Cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante de l’anticorps

L’ADCC (antibody dependent cellular cytotoxicity) fait intervenir la liaison entre la portion Fc d’un anticorps monoclonal et le récepteur au Fc (FcR) exprimé par les cellules accessoires (monocytes, macrophages, cellules natural killer ou NK). Il s’agit vraisemblablement d’un mécanisme d’action prépondérant in vivo du rituximab [8]. Les études portant sur des lymphocytes B normaux et tumoraux in vitro ont montré la survenue d’une déplétion de ces cellules en présence de cellules mononucléées. La présence de complément, sans cellules mononucléées, ne suffit pas à induire une déplétion significative [9]. En outre, la cytotoxicité du rituximab est accrue in vitro et in vivo en présence de facteurs stimulant, notamment, les cellules mononucléées (GM-CSF, G-CSF) [10-14].

Les récepteurs FcγR sont impliqués dans plusieurs mécanismes au cours de l’ADCC, incluant la phagocytose des antigènes couplés aux anticorps, l’activation des mastocytes, l’activation du complément, le ciblage et l’activation des cellules NK [15, 16]. Il existe 3 types et 8 sous-types différents de FcγR. FcγRI (ou CD64) module la phagocytose liée aux macrophages et neutrophiles. FcγRIIb ou CD32 induit des signaux inhibiteurs dans les cellules B. FcγRIIIa (CD16) induit l’activation des cellules NK au cours de l’ADCC. En étude multivariée, la présence d’une homozygotie (FcγRIIIa-158V) pour FcγRIIIa est un facteur prédictif indépendant de réponse moléculaire et clinique au rituximab [17, 18]. Ce facteur n’est toutefois pas prédictif de la survie des patients traités pour un lymphome B à grandes cellules par R-CHOP [18].

En complément, dans un modèle in vivo de souris SCID xénogreffées avec un lymphome malin non hodgkinien (LMNH), la déplétion en neutrophiles et cellules NK aboutit à la perte complète d’efficacité du rituximab. La déplétion sélective en neutrophiles ou en cellules NK conduit quant à elle à une perte partielle de l’efficacité antitumorale [19].

L’ADCC constitue donc l’une des voies d’action du rituximab pour laquelle on ne connaît encore pas les mécanismes de résistance.

Cytotoxicité médiée par le complément

Le rituximab est capable de fixer le C1Q et donc d’activer la cascade du complément. Les études réalisées in vitro ont démontré sa capacité à induire une lyse des lymphocytes B humains par la CDC [1]. L’intensité de la CDC induite dans ces conditions par le rituximab est très variable d’un type de LMNH à l’autre et d’une lignée cellulaire à l’autre, variant de 100 % de cytotoxicité à une résistance complète. Les lymphomes folliculaires seraient les plus sensibles à la CDC induite par le rituximab. Les lymphomes de la zone marginale et à grandes cellules auraient une sensibilité intermédiaire. Enfin, les lymphomes lymphocytiques à petites cellules seraient résistants à ce mode d’action du rituximab [20].

L’hétérogénéité du CDC induite par le rituximab a laissé supposer une intervention des inhibiteurs du complément comme moyen de résistance. Ces inhibiteurs, CD46 (MCP), CD55 (DAF) et CD59 (protectin), régulent en effet de manière importante la CDC. Leur blocage spécifique (par anticorps bloquants) augmente la sensibilité à la CDC des cellules traitées par rituximab [8, 21, 22]. Le niveau d’expression du CD20 et des inhibiteurs du complément a été corrélé à la réponse au rituximab chez des patients notamment atteints de leucémie lymphoïde chronique B (LLC-B). Cependant, l’expression initiale sur les cellules tumorales de CD55 et CD59 n’est pas un facteur prédictif de la réponse clinique in vivo au cours d’essais cliniques portant sur les lymphomes folliculaires [23].

Une observation importante concernant les mécanismes d’action des anticorps anti-CD20 (incluant le rituximab) est de conduire à la translocation des récepteurs CD20 au sein de radeaux lipidiques [24]. Les radeaux lipidiques sont des microdomaines lipidiques hétérogènes riches en sphingomyéline, glycosphingolipides et cholestérol. Ils servent de plateforme aux molécules de signalisation. Ils peuvent également favoriser l’activation du complément ou la sensibilité de la cellule cible à son action.

Des données complémentaires provenant des essais cliniques montrent que le complément est consommé suite aux injections de rituximab. Les effets secondaires induits par le rituximab lors de ces injections sont d’ailleurs corrélés à l’activation du complément [25]. Néanmoins, dans les modèles murins déficients en fraction C3, C4 ou C1Q du complément et traités par rituximab, on observe une déplétion complète en cellules CD20+. Cela confirme donc que la CDC n’est pas le mécanisme exclusif conduisant à la lyse cellulaire [26].

L’ensemble de ces éléments plaide en faveur d’une intervention de la CDC dans les mécanismes d’action du rituximab et d’une activité accrue après neutralisation des inhibiteurs du complément. Un mode de résistance possible serait l’augmentation de l’expression à la surface cellulaire des facteurs inhibiteurs du complément.

Signalisation par le CD20 et apoptose

L’étude, in vitro, de lignées cellulaires de lymphome traité a montré la présence d’une apoptose induite après la liaison du rituximab au CD20. Cependant, l’observation de ce phénomène est très variable selon les études [6]. Une étude d’expression des gènes a été proposée pour établir les voies de signalisation modifiées par le rituximab. Les gènes modulés in vitro par l’action du rituximab sont en nombre limité et incluent des gènes impliqués dans les processus apoptotiques et de croissance cellulaire [27]. Une activation de la voie des caspases (caspase 9, caspase 3, poly-ADP-ribose polymérase ou PARP) a également été démontrée chez des patients porteurs de LLC après injection de rituximab. Cela suggère l’implication du processus d’apoptose dans la diminution des cellules tumorales circulantes au cours du traitement par rituximab [28]. Cependant, l’activation de la voie caspase et mitochondriale ne serait pas la seule impliquée dans ce processus d’apoptose [29].

La liaison au rituximab augmente l’affinité du CD20 pour les radeaux lipidiques ; ces radeaux lipidiques semblent jouer un rôle crucial dans la survenue de l’apoptose induite par les caspases à travers l’activation des canaux calciques et du rapprochement de molécules associées à ces radeaux, notamment de la famille des scr-kinases [30].

Cependant, un mécanisme d’apoptose non classique, indépendant de la voie des caspases, est envisagé dans l’action du rituximab sur des lignées tumorales de cellules B ou sur des cellules de LLC. L’induction d’une apoptose par le rituximab seul est peu importante et variable d’une lignée cellulaire à l’autre. Elle est accrue lors de l’utilisation d’un anticorps secondaire anti-immunoglobulines humaines (anticorps de chèvre anti-immunoglobuline G humaine). Dans ces conditions, la recherche d’un clivage de la PARP ou de PKCδ témoignant d’une activation de la voie des caspases est négative [31]. Le rituximab induit donc des mécanismes d’apoptose indépendants de la voie des caspases. Ces données ont été confirmées par une seconde étude portant sur l’action du rituximab sur des lignées de lymphome de Burkitt. Le rituximab induit bien des modifications cellulaires témoignant d’une apoptose ; cependant, il n’est pas retrouvé d’activation de la voie des caspases et l’utilisation d’un inhibiteur des caspases ne montre pas de réduction du taux de cellules en apoptose [32]. Autant d’arguments qui plaident l’induction d’une apoptose indépendante de la voie des caspases.

L’association du récepteur CD20 à des tyrosines kinases laisse supposer une action du rituximab sur les voies de signalisation intracellulaire. Plusieurs auteurs ont démontré que des réactions moléculaires impliquées dans les mécanismes de l’apoptose faisaient suite à la liaison du rituximab au CD20 [33]. Dans le même sens, le rituximab peut modifier le phénotype chimiorésistant de lignées de LMNH vers un phénotype sensible. Parmi les explications proposées, on retrouvait une diminution de l’expression des facteurs anti-apoptotiques Bcl2 et Bcl-xl [34, 35]. De plus, le rituximab inhibe dans certaines lignées cellulaires l’activité de la p38 MAPkinase qui, par la suite, diminue de la voie du NFκB et de la famille Sp de facteurs de transcription [36]. La liaison de rituximab au CD20 conduit donc à des modifications de signaux intracellulaires impliqués dans la régulation et la survie des cellules de LMNH [37].

La capacité du rituximab à inhiber le NFκB laisse penser que certains gènes associés au NFκB peuvent également être inhibés par le rituximab. Par exemple, le gène répresseur de la transcription Yin Yang 1 (YY1) (appartenant à la voie du NFκB), lorsqu’il est inhibé, implique une augmentation d’expression du récepteur Fas et une augmentation de la sensibilité des cellules à l’apoptose induite par Fas [38-40].

L’action du rituximab sur les voies de signalisation intracellulaire est encore très mal décryptée. Aucun mécanisme de résistance n’émerge de ces connaissances.

Résistance au rituximab

Dès lors que les mécanismes d’action in vivo du rituximab ne sont que partiellement connus, l’étude des mécanismes de résistance demeure particulièrement complexe [7]. Néanmoins, plusieurs hypothèses sont envisagées. La première est d’associer une perte d’efficacité du rituximab en lien avec une diminution de l’expression du CD20. Mais l’expression du CD20 est hétérogène entre les différents types de lymphome B et au sein d’un même type. Les lymphomes tels que les lymphomes du manteau ou lymphome diffus à grandes cellules ont une forte expression du CD20 (supérieure à celle du lymphome folliculaire), ils ne sont pourtant pas associés à des taux de réponses supérieurs. Cependant, il n’est pas établi que l’intensité d’expression du CD20 est corrélée à une meilleure réponse au rituximab. Des rechutes CD20-négatives ont été rapportées [41, 42], mais il a été suggéré qu’il pouvait s’agir de faux négatifs du fait de la saturation des récepteurs CD20 par du rituximab [43, 44]. Par ailleurs, l’efficacité d’anticorps monoclonaux anti-CD20 radioconjugués chez des patients pourtant résistants au rituximab va contre un rôle prépondérant de l’expression du CD20 dans les mécanismes d’échappement au rituximab [45].

La CDC induite par le rituximab serait inhibée par la surexpression de CD46, CD55 et CD59. Plusieurs travaux réalisés in vitro sont concordants avec une possible réversion de cette résistance en utilisant des interférences par ARN bloquants simple brin [8, 46, 47]. Cette corrélation n’a pour l’heure pas été confirmée in vivo [48].

D’autres mécanismes de résistance supposés ne sont pas liés directement à la tumeur mais aux caractéristiques de l’hôte et du microenvironnement tumoral. La sensibilité individuelle au rituximab peut varier, notamment en fonction du type de récepteurs FcγR exprimés. En effet, par ce biais, l’ADCC induite varie selon les patients, mais ici encore les résultats obtenus in vivo sont discordants [17, 49]. Il n’est donc pas connu de mécanisme de résistance à l’ADCC induite par le rituximab.

Les taux sériques et l’expression d’anticorps anti-anticorps chimériques ne sont pas non plus des moyens établis de résistance au traitement par rituximab [50].

Conclusion

Le rituximab et, plus largement, les anticorps monoclonaux anti-CD20 agissent à travers plusieurs mécanismes. Il existe in vitro une grande variabilité de chacun de ces mécanismes et chacun d’eux pris isolément ne montre généralement qu’une activité modeste. Pourtant, les modèles murins et les études cliniques chez l’homme montrent la remarquable efficacité constatée in vivo de ce traitement. Il existe donc à ce jour une discordance nette entre les mécanismes connus et reproduits in vitro et les constatations réalisées in vivo. Le mode d’action du rituximab est donc vraisemblablement complexe et fait intervenir plusieurs paramètres non encore reproduits in vitro. Il existe probablement des modes d’action et de résistance différents selon la nature intrinsèque du clone tumoral et selon les composants du microenvironnement. À titre d’exemple, une étude portant sur les cDNA microarrays a eu pour objectif de déterminer les facteurs géniques de sensibilité au rituximab [51]. Deux sous-types de lymphome folliculaire ont été identifiés, un sous-type ayant une expression de gène voisine des lymphocytes non tumoraux et un second avec des expressions de gènes différentes de la normale. La plupart des patients non répondeurs exprimaient des gènes peu différents des lymphocytes normaux au sein de leur clone tumoral. Or, les gènes surexprimés (chez les patients donc répondeurs) étaient majoritairement impliqués dans la réponse cellulaire immune, codant notamment pour des cytokines, le complément, les récepteurs T. Le rituximab agit donc pour partie par son action directe sur la cellule tumorale B et pour partie en mobilisant le microenvironnement cellulaire contre le clone tumoral [52-54].

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