Utilisation des cytokines et antagonistes en thérapeutique UE Bio, avril 2009

Les cytokines en thérapeutique

IL-2, la première cytokine utilisée en thérapeutique IL-2 = facteur de croissance pour cellules T et cellules NK, induit la production de cytokines (IL-2, GM CSF, IFNg, TNF…) Découverte de l’effet thérapeutique de l’IL-2 par Rosenberg (année 1980)

IL-2 (IL-2 recombinante (r-IL2) = Aldesleukine) PROLEUKIN voie iv (ex carcinome rénal 150 M d ’unité (10mg d ’IL-2) / jour en 3x, 3-5j. Nouveau traitement dans les 6/8 semaines si nécessaire) Réservé à usage hospitalier (unité de soin intensif) Effets secondaires importants (troubles cardiaques, syndrome de fuite capillaire avec hypotension, syndrome pseudogrippal…...) « Les sévères effets secondaires sont nécessaires pour une réponse anti-tumorale » (Rosenberg) Mécanisme d’action de l’IL-2: activation des cellules T et des cellules NK (LAK) Cible: adéno-carcinome rénal, mélanome 15 ans de thérapie IL-2 (1985-2000) : rémission au long terme (> 5ans) 9% des patients rémission partielle (avec diminution de 50% de la masse tumorale) 10% des patients => Même si résultats limités, démonstration qu’une immunothérapie peut avoir un effet

Utilisation de l’IL2 comme adjuvant - PBMC + IL2 => LAK (lymphokine activated killer) 90% de cellules NK Injection aux patients - Cellules tumorales (biopsie) + IL2 => TIL (tumor infiltrating lymphocytes) proche des LAK mais avec plus de cellules cytotoxiques tx d ’IL2 100x plus faible régression partielles (23-30%) - adenovirus-IL2 (TG1024), injection directe dans les tumeurs solides (mélanomes…) - 2 programmes d’immunothérapie vaccinale du cancer: human papilloma virus E6 and E7 proteins epithelial cancer-associated antigen MUC1. Dans un vecteur de type vaccine atténué + co expression de IL2 - Utilisation de l ’IL 2 dans les immunotoxines (ONTAK)

Les interférons et leur mode d’action Interféron de type I Interféron de type II Cytokine Source IFNa IFNg leucocytes IFNb nombreuses cellules (fibroblastes) Nombres  20 1 LT CD4+ Th1 LT CD8+ NK Induction état anti-viral sur toutes les cellules macrophage Cellules cibles

Les interférons de type I et leur mode d’action 2 types d’interférons type I: IFNa (~20 isotypes), IFNb (1 isotype), IFNw, interféron trophoblastique type II: IFNg IFNa, IFNb produits par un grand nombre de cellules gène sous le contrôle d’un promoteur inductible. IFNa, IFNb ont le même récepteur Les inducteurs: virus ARN > virus ADN ARN double brin autres inducteurs: organismes intracellulaires (rickettsie, mycoplasmes), cytokines (IL-2, CSF-1) Mécanisme: phosphorylation de facteurs IRFs (Interferon regulatory factor) et fixation sur des sites au niveau des promoteurs. NFkB intervient aussi dans la régulation de IFNb Activité biologique: Modulation expression CMH I (pour le CMH II c’est surtout IFNg) Inhibition synthèse protéique Stimulation des cellules NK Effet sur l’hypersensibilité retardée Activité antitumorale (inhibition de la réplication de certaines cellules)

Thérapie anti-virale IFNa INTRONA (IFNa-2b) ROFERON-A (IFNa-2a) (voie SC, 3 millions d’unités, 3x /semaine) IFNa pégylé PEGASYS VIRAFERON-PEG (voie SC) IFN alfacon (a consensus) INFERGEN (retiré en mai 2006) triple action : action anti-virale (inhibition de la réplication virale) action immuno-régulatrice (augmentation activité des cellules NK et macrophages) action anti-proliférative (allongement de toutes les phases du cycle cellulaire) Indication cancéreuses : leucémies, lymphomes, myélomes, mélanomes, cancer du rein (stade avancé) ... Indication infectieuses: Hep B (malades chroniques), HepC,

+ Le traitement de référence d’une hépatite C chronique: la bi-thérapie IFNa + ribavirine Depuis début 2001 utilisation de l’IFN pégylé: IFN-PEG a 2b (VIRAFERON-PEG, Schering-Plough, AMM limitée)1,5 mg/kg/sem IFN-PEG a 2a (PEGASYS, Roche,) IFNa LAROFERON (IFN a-2a), VIRAFERON (IFN a-2b) (prescription hospitalière initiale) INTRONA (IFN a-2b), ROFERON-A (IFN a-2a) (réservé aux hôpitaux) (3 millions d’unités, 3x /semaine) + ribavirine (REBETOL, Schering-Plough); COPEGUS (Roche), voie orale poids < 75 kg -> 1g/jour en 2 prises pendant les repas poids > 75 kg -> 1,2g/jour en 2 prises pendant les repas Ribavirine est tératogène -> éviter toute grossesse. rémission complète prolongée chez 40% des patients après bi-thérapie (15% en monothérapie IFNa seul)

La durée du traitement le l’hépatite C dépend du génotype viral et de la virémie génotype 2 et 3 -> 6 mois (quel que soit la virémie) toujours poursuivre le traitement même si la virémie est positive à 3 mois évaluation du traitement: ARN viral / PCR + dosage des transaminases à 6 mois génotype 1 et 4 : Si virémie < 1,2 millions IU /ml -> 9 mois Si virémie > 1,2 millions IU /ml -> 12 mois (600 UI / ml = 1000 copies / ml) Détection de l’ARN viral après 2 mois si négatif (sujet répondeur) traitement poursuivis encore 6 mois si positif (patient non répondeur) traitement poursuivi pendant 12 mois

Traitement de la sclérose en plaque IFNb BETAFERON (IFNb-1b) AVONEX (IFNb-1a) REBIF (IFNb-1a) I.M. traitement des crises de sclérose en plaque IFNb réduit la fréquence des crises de sclérose en plaque mais sans modifier l’évolution à long terme -> blocage de la production de l ’IFNg qui intervient dans le déclenchement des poussées de scléroses IFNg IMUKIN interféron de type II - prescrit pour réduire la fréquence des infections chez les patients ayant une granulomatose septique chronique ou atteints d'ostéopétrose maligne sévère - améliore état des patients atteints de fibrose pulmonaire idiopathique Traitement anti-infectieux

Cytokines agissant sur l’hématopoièse Prog.-Baso Basophile, mastocyte GM GM Cellule souche myéloide Prog.-Eo Eosinophile G GM G Prog.-G PMN GM GM Prog.-GEMM Prog.- GM Prog.-M monocyte GM GM GM Prog.- MEG Plaquettes Prog.- E Erythrocytes G-CSF Filgrastim G-CSF (NEUPOGEN inj); pegfilgrastim (NEULASTA) Lenograstim G-CSF (GRANOCYTE 13-34 inj) (GM-CSF, Molgramostim GM-CSF (LEUCOMAX inj) (pas dispo en France)) indications : - récupération du système myéloïde après transplantation de moelle osseuse - donneurs sains d’allogreffe - leucopénie (neutropénie) après chimiothérapie anti-cancéreuse

Les antagonistes de cytokines en thérapeutique

Domaine extracellulaire du récepteur au TNF p75 Les chimères récepteur / Fc CH2 CH3 Fc fragment d’IgG1 Domaine extracellulaire du récepteur au TNF p75 TNF Etanercept (ENBREL) sc protéine de fusion TNFR (p75):Fc molécule recombinante Indication: l’arthrite rhumatoïde, psoriasis Les anticorps monoclonaux Anti-TNF (REMICADE, HUMIRA), anti-integrin, anti-IL-12….. Indication: MICI, PAR, SEP…. (voir cours Ac en thérapeutique)

Les chimiokines et leurs récepteurs, nouvelles cibles thérapeutiques ?

Les chimiokines : principaux régulateurs du trafic des leucocytes gradient de chimiokines cellule émettrice de chimiokine cellule réceptrice impliquées dans l’inflammation et la lymphopoïèse

CXC chimiokines (CXCL) (chimiokines a) (SDF-1, IL-8) CXCR Les chimiokines √ Source variée, pas uniquement les cellules du SI √ petite taille (90 à 130 aa) √ 4 résidus cystéines conservés -> classification en fonction des résidus en région N-terminale √ ~ 50 chimiokines différentes , ~ 20 récepteurs différents √ 4 familles distinctes de chimiokines (20 à 45% d ’homologie) Récepteur CXC chimiokines (CXCL) (chimiokines a) (SDF-1, IL-8) CXCR CCR CC chimiokines (CCL) (chimiokines b) (MIP, RANTES..) CX3C chimiokines (CX3CL) (chimiokines d) (fractalkine) CX3CR C chimiokines (CL) (chimiokines g) (lymphotactine) XCR

Implications pathologiques des chimiokines Auto-immunité Sclérose en plaque  augmentation de CXCL9, 10 et CCL5 dans LCR de patients  modèle animaux de sclérose en plaque (encéphalopathie allergique expérimentale (EAE)) CCL2 -/- ou CCR2 -/- -> amélioration de EAE absence de recrutement de macrophage CCR2+ Arthrite rhumatoïde  concentration élevée de CCL2, 3, 5 et CXCL8, 10 dans le tissu synovial  patients D32CCR5 présentent une évolution plus lente de la maladie Auto-immunité / pathologie vasculaires modèle murin d’hypercholestérolémie CCL2 -/- ou CCR2 -/- -> réduction de la formation de plaques lipidiques réduction du nombre de macrophage dans la paroi artérielle

Réaction d’allogreffe  rejet de greffe de peau et de coeur se caractérise par une production précoce de CCL2, CCL3 et CXCL1-3 puis des ligands de CXCR3 et CCR5  souris CCR1 -/- , CCR2 -/- ou CCR5 -/- -> prolongation d’allogreffes chez la souris  Ac anti-CCR5 ou CXCL9 (ligand de CXCR3) -> atténuation du rejet -> Thérapie anti-rejet? Allergie / Asthme  recrutement par les chimiokines CCL2, 7, 8, 13, et 5 des macrophages, basophiles, éosinophiles  vCCI = Inhibiteur d’origine viral (poxvirus) des chimiokines CC par voie i.n. -> diminution inflammation et amélioration des fonctions respiratoires -> Thérapie anti-asthme?

Cancer  implication de CXCR4 (sur-exprimé à la surface des cellules du cancer du sein) dans l’apparition de métastase sur-expression aussi de CCR7 dont le ligand CCL21 est exprimé dans les ganglions

Les récepteurs aux chimiokines = porte d’entrée du VIH  cellules transfectées avec VIH pas suffisant pour infection  mutation D32CCR5 -> résistance à l ’infection récepteur CD4 GP 120 précoce CCR5 co-récepteurs tardif CXCR4 VIH R5 -> CCR5 : tropisme pour les macrophages VIH X4 -> CXCR4 : tropisme pour les lymphocytes VIH R5X4 -> CCR5 + CXCR4 : double tropisme

Mimétisme moléculaire des virus > 30 équivalents de chimiokine ou de récepteurs de chimiokines virus protéine virale homologue fonction  analogues viraux de chimiokine HHV8 (KSHV) vMIP-I, -II, -III chimiokines CC agoniste/ antagoniste CMV humain vCXC-1, 2 chimiokines CXC agoniste VRS G-glycoprotein CX3C (fractalkine) porte entrée  analogues viraux de récepteurs aux chimiokine CMV humain US28 CCR3, CX3CR3 séquestration HHV6 U12, U51 CCR agoniste  absence d’homologie mais activité biologique de chimiokine ou de récepteur HIV Tat CC et CXC agoniste HIV Gp120 CC et CXC porte d ’entrée

Des antagonistes de chimiokines Les antagonistes de CCR5 Les dérivés de CCL5 Dérivés N-terminaux de RANTES nonakine AC monoclonal humanisé anti CCR5 (PRO 140) petite molécules synthétiques (TAK-779, TAK-220, SCH-D, UK-427,857….)

Les antagonistes de chemokines, une nouvelle classe de molécules anti-inflammatoires? TAK-779 (composé non peptidique) antagoniste de la fixation de RANTES sur CCR5 Baba et al. PNAS, 1999, 96, 5698 CCR5 CCR1 -> Thérapie anti-VIH?

Les molécules les plus avancées Aplaviroc (cible CCR5) (GlaxoSmithKline) arrêt phase III en Oct 2005 pour hépatotoxicité Maraviroc (cible CCR5) (Pfizer) autorisation européenne Vicriviroc (cible CCR5) (Schering-Plough) en essai clinique phase III

Les antagonistes de CCR5 Les dérivés de CCL5 Dérivés N-terminaux de RANTES nonakine AC monoclonal humanisé anti CCR5 (PRO 140) petite molécules synthétiques (TAK-779, TAK-220, SCH-D, UK-427,857….) Les antagonistes de CXCR4 Antagonistes peptidiques et protéiques (T22, 18-mer; T140 14-mer; ALX40-4C…) petite molécules synthétiques (AMD3100, KRH-1636….) Emergence de mutants utilisant d’autres co-récepteurs?