L’innovation thérapeutique en Oncologie Fabien Calvo - CIC et Inserm E 334 - Hôpital Saint-Louis - Paris

Vinblastin-Vincristin Actinomycin D L-PAM AraC MOPP Bleomycin 1945 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Nitrogen mustard Mercaptopurine Methotrexate Busulfan Cyclophosphamide Chlorambucil 5Fluoruracil Vinblastin-Vincristin Actinomycin D L-PAM AraC MOPP Bleomycin Doxorubicin DTIC-CCNU Cis Platin VP16 Mitoxantrone Taxol-Taxotere Oxaliplatin- Herceptin-Rituximab Glivec First complete remissions in hematological malignancies Relapses and resistance to chemotherapy Drug combinations Multi- drug- resistance (MDR) Oncogenes- growth factors and receptors Monoclonal antibodies P glycoprotein and drug efflux Antioncogenes Cell cycle and signalling Genetics of familial tumors Molecular targetting

Progression in drug approval - ONCOLOGY- Data from NCI

Strategies to improve old treatments H N F O C 1 U 2 5 _ E n i l u r a c e A   B - ( 4 ) ' D R 3 d T h P s M CAPECITABINE  Strategies to improve old treatments

Strategies to improve old treatments C l N H N H   CISPLATINE CARBOPLATINE Oxalato 1,2-trans-L-diaminocyclohexane platinium (OXALIPLATINE) 3 O N H 2 O O 3 P t P t P t C l N H 3 O N H O 3 N H O 2 O

Absence of trophic signals Specific signals from other cells Cell and tissue homeostasis Trophic signals Proliferation Apoptosis Differentiation Absence of trophic signals Growth arrest repair cycling Specific signals from other cells DNA Damage p53 Apoptosis

Tumor Promotion and Progression Mutations Amplifications Translocations Deletions Migration Metastasis neo- vascularization Proliferation p53 ? DNA Damage Apoptosis Differentiation

Complexité croissante: les tumeurs solides Insensibilité aux régulateurs négatifs From Hanahan and Weinberg – Cell 2000 Angiogenèse active Invasion tissulaire et métastase Potentiel réplicatif illimité

Cibles moléculaires: trois pathologies modèles - trois cibles Complexité croissante : Leucémie myéloide chronique: bcr-abl: «cible moléculaire unique» Cancer du sein : HER2 Cancer bronchique : EGFR Pas de « cible moléculaire » unique évidente

LMC: Imatinib mesylate (Glivec) Phase 2 LMC Phase chronique: 88% RH- 88% RHC LMC Phase accélérée: 63% RH- 28% RHC LMC Phase blastique: 26% RH- 4% RHC LAL-B chromosome Philadelphie: <5% RHC Inhibiteur « spécifique » de la kinase bcr-abl (molecular driver)

Imatinib mesylate O Brien et al NEJM, 2003

LMC et résistance au Glivec Les mutations de abl ( site de liaison au glivec ou site catalytique) préexistent au traitement (C. Preudhomme, Sem Hematol, 2003) Amplification de bcr-abl (18%) Liaison à alpha-1 Glycoprotéine Acide (J. Larghero et al. Biochem. Pharmacol. 2003)

Leucémies aigues et chroniques à chromosome Philadelphie Deininger M, Nat Genetics, 2004

E2F RB From Lehninger, 2000 Antibodies-antisense- ribozymes Cdk4 D Cdk6 Cdk2 E Cdk1 B A E2F Antibodies-antisense- ribozymes to GF or GFRc VEGF/ Her2-EGFR-VEGFR Inhibitors of tyrosine kinase EGFR-VEGFR-PDGFR... Ras inhibitors: FTI kinase inhibitors of transduction intermediates Cyclin-CDK inhibitors TK or STK inhibitors of transduction: Glivec RB

Activation de facteurs de transcription HIF1 et 2 -a et b L’hypoxie L’activation de récepteurs de facteurs de croissance (TyrK) L’activation d’oncogènes (B-raf) Activation de facteurs de transcription HIF1 et 2 -a et b VHL exerce aussi son activité en stabilisant les ARNm des gènes cibles VEGF, TGFa, PDGF PTHrP

Activation de la secrétion des VEGF VEGF121 et 165 solubles VEGF 189 et 206 non Solubles Activation de protéases matricielles (MMPs et TIMPS) Prolifération endothéliale Migration endothéliale Facteurs proangiogéniques: EGFs, FGFs, HGF, PDGF-BB VEGF Proteases matricielles (MMP) Inducteurs de MMP (EMMPRIN) uPA Oncogenes (ras, src, raf) IL1, -6, -8, Endotheline EPO, Thrombopoietine Proconvertases Facteurs antiangiogéniques: TIMP1 & 2 PAI-1 IL10, IL12 Angiopoietin, Endostatin, Interferon, PF4 Thrombospondine

Résultats La quantité de transcrits VEGF121 dans les LAM est supérieure à celle des contrôles (25.9 vs 1.9 copies de VEGF121/ 1000 copies de b2m ; p<0.001) Il n’y a pas de relation entre le transcrit du VEGF121 et l’age (p = 0.90), le sexe (p = 0.08), le chiffre de GB (p = 0.96), le caryotype (p=0.29), la dose intensité d’AraC (p=0.29)

Overall survival (rate) Disease free survival (rate) Time (months) P< 0,0008 P< 0,0006 Time (months)

Avastin: Etude de phase 3 dans les cancers colorectaux (control: FU-FOL-IRI) Hurwitz et al, NEJM, 2004

Avastin: Etude de phase 2 randomisée dans les cancers du rein Yang JC et al. NEJM, 2003

Paracrine interactions of Tang et al. Mol Cancer Res, 2004 Tumor cells Paracrine interactions of tumor – stromal cells EMMPRIN MMPs MMPs EMMPRIN soluble EMMPRIN Tang et al. Mol Cancer Res, 2004

In vivo : NS2T2A1-AS cells in nude mice a : NS2T2A1V, b : NS2T2A1 – EGFR-AS Ménashi-Serova et al, 2003

ERBB2 et cancers du sein

Dimérisation des récepteurs HER ERBB2 trastuzumab et pertuzumab EGFR ERBB3 ERBB4 EGF NRG1 EGFR ERBB2 Homodimères ERBB3 ERBB2 Heterodimères Inhibiteurs Ligands Receptors

Cancers du sein- ERBB2 et trastuzumab (Hu-Mab) Actif si ERBB2 est amplifié ou surexprimé (FISH-RT-PCR-IHC) Hu-Mab seul: 11% RC+RP; with CDDP: 24%RR 1ère ligne: 26% effets toxiques : fievre, frissons, douleurs Avec DOX+CPM ou taxol: RR: 56%, benefice sur la survie Potentialise la toxicité cardiaque deDOX

Synergie des anticorps monoclonaux anti ERBB2 (trastuzumab et pertuzumab Inhibition de la prolifération Induction de l’apoptose Augmentation de la disruption des dimères de HER2 Nahta et al. Cancer Res 2004

Pegram et al JNCI 2004

Association Chimiothérapie – trastuzumab chez les patients ERBB2+ Pegram et al JNCI 2004

Inhibiteurs de kinases de EGFR

Famille des inhibiteurs de tyrosine kinase de EGFR Agent EGFR IC50 (µM) HER2 IC50 (µM) Irreversible EGFR-specific and reversible     Gifitinib 0.02 3.7 No     Erlonitib 3.5     PKI-166 NR EGFR-specific and irreversible     EKI-569 0.038 1.2 Yes PAN-HER reversible     GW2016 0.011 0.009 PAN-HER irreversible     CI-1033 0.0008 0.019

Gefitinib et cancers bronchiques inhibe spécifiquement la kinase de l’EGFR (40-80% surexpression dans les NSCLC) 10 à 19 % de réponse dans des essais de phase 2 Deux essais de phase 3 : absence de bénéfice thérapeutique Des mutations au voisinage du site catalytique de la kinase sont associées aux réponses thérapeutiques Les patients sont non fumeurs, avec un adénocarcinome (J. Paez et al. Science 2004 et TJ Lynch et al. NEJM 2004)

Les mutants de EGFR ont une augmentation de la réponse kinase à l’EGF plus grande sensibilité aux effets de gefitinib Lynch TJ et al. NEJM 2004

Metalloprotease Inducer Menashi et al. Cancer Res 2003 Enhanced Matrix Metalloprotease Inducer

CD95L CD95 FAD Procaspase 8 DNA damage C-FLIP p53 Bid Bcl-XL Bax Caspase 8 Bcl-2 Truncated Bid Procaspase 3 Cytochrome c AIF Apoptosome Caspase 3 Smac/DIABLO Apaf 1 Procaspase 9 IAPs Apopototic substrates

Mitochondria membrane permeability Apoptotic stimulus Bad Bak Cytochrome c Smac/DIABLO HtrA2/Omi AIF Endonuclease G Bim Bax Bid Bcl-2 Noxa Bmf Bcl-2 is altered in Cancers (Lymphoma, AML, Prostate, breast, colonCa)