Warning: settype() expects parameter 2 to be string, array given in /home/mochb/public_html/header.php on line 88 Résistance cellulaire aux agents cytotoxiques - NewsDoc - Cours de médecine / annonces gratuites
Veuillez patienter pendant le chargement de la page !!
6 visiteur(s) et 0 membre(s) en ligne.
Devenez membre privilégié en cliquant ici
Mécanismes limitant l'accès de la drogue à sa cible intracellulaire :
L'accumulation de la drogue dans la cellule tumorale peut être perturbée par l'altération de mécanismes de transport spécifiques ou par l'apparition de pompes membranaires qui la chassent hors de la cellule ou modifient sa répartition intracellulaire.
Dans le cytoplasme, la drogue peut être neutralisée par les systèmes de détoxication ou ne pas être métabolisée en dérivé actif.
A - Pompes membranaires :
1- Résistance multiple aux agents cytotoxiques ou résistance multidrogue typique :
La résistance multidrogue (MDR) est un phénotype de résistance croisée s'exerçant vis-à-vis de composés appartenant à des familles différentes et n'ayant en commun que leur caractère lipophile, une structure aromatique complexe et la présence d'un résidu azoté chargé positivement.
Il s'agit principalement des anthracyclines et anthracène-diones, des alcaloïdes de la pervenche, des épipodophyllotoxines et de certains antibiotiques (actinomycine D, puromycine).
Ce phénotype MDR est caractérisé par un défaut d'accumulation intracellulaire de ces composés naturels en raison de leur efflux par une pompe membranaire, la P-glycoprotéine (encore appelée P-gp ou gp 170), fonctionnant en présence d'ATP.
La P-glycoprotéine est une protéine de 1 280 acides aminés constituée de deux moitiés homologues.
Elle comporte 12 segments transmembranaires hydrophobes, séparant des boucles hydrophiles intra- ou extracellulaires.
Chaque moitié comporte un site de liaison pour l'ATP au niveau d'une boucle intracellulaire. Les sites ATP sont indispensables à l'activité fonctionnelle de la molécule.
La P-gp peut être glycosylée en des sites localisés sur la première boucle extracellulaire et peut être phosphorylée sur de multiples sites, en particulier des résidus sérine.
Cette structure fait de la P-gp un des membres de la famille ABC (« ATP-binding cassette ») qui inclut de nombreuses protéines ATPasiques impliquées dans le transport des ions, des acides aminés, des peptides ou des sucres dans les cellules eucaryotes ou procaryotes.
Cette glycoprotéine est codée par le gène mdr-1, localisé sur le bras long du chromosome 7 (7q21.1), comportant 25 exons et 26 introns, transcrit en un ARNm de 4,5 kb. La transfection du gène mdr-1 dans des cellules sensibles leur confère le phénotype MDR.
Dans les lignées cellulaires à niveau élevé de résistance, la surexpression de la P-gp est souvent la conséquence d'une amplification du gène mdr-1.
Cette amplification génique se traduit par la présence d'anomalies cytogénétiques caractéristiques, incluant chromosomes double-minute et régions HSR (« homogeneously staining region »).
Dans les tumeurs analysées en clinique humaine, la surexpression de la P-gp est habituellement indépendante de toute amplification génique.
Il existe un gène homologue de mdr-1, appelé mdr-2 ou mdr-3, localisé à 330 kb de mdr-1, qui ne semble pas impliqué dans la MDR mais pourrait servir au transport de la bilirubine.
La P-gp est exprimée dans certains tissus normaux, en particulier au niveau des organes sécrétoires et de ceux impliqués dans les processus de détoxication (foie, rein, côlon, surrénales).
Identifiée également dans les cellules endothéliales de la barrière hématoencéphalique, des testicules et de l'utérus gravide, elle interviendrait dans la protection de ces organes sanctuaires.
Enfin, la P-gp est exprimée au niveau des cellules indifférenciées, en particulier des cellules souches hématopoïétiques, et tend à disparaître au cours de la différenciation.
Une surexpression de l'ARNm mdr-1 ou de la P-gp a été identifiée dès le diagnostic ou à l'occasion d'une rechute dans un certain nombre d'hémopathies malignes, en particulier les leucémies aiguës, le myélome multiple et les lymphomes malins non hodgkiniens.
Dans les leucémies aiguës myéloblastiques ou lymphoblastiques, le phénotype MDR influence la réponse au traitement ou la durée de cette réponse.
Le phénotype MDR est exprimé dans plus de 50 % des leucémies aiguës secondaires ou des transformations blastiques de syndrome myélodysplasique ou myéloprolifératif.
Les traitements cytotoxiques utilisés dans ces affections pourraient sélectionner les cellules résistantes ou induire le phénomène de résistance dans les cellules qui ne sont pas immédiatement détruites.
Le phénotype MDR peut en effet être induit très rapidement en culture, y compris par des agents cytotoxiques qui ne sont pas reconnus par la P-gp.
Un certain nombre de stratégies ont été proposées afin de contourner cette forme de résistance. Elles incluent l'utilisation de molécules cytotoxiques modifiées de façon à ne pas être reconnues par la P-gp, la vectorisation des agents cytotoxiques, la neutralisation du gène à l'aide d'oligonucléotides antisens ou de ribozymes ou l'utilisation d'anticorps monoclonaux reconnaissant la P-gp et couplés à des toxines.
La stratégie la plus étudiée est l'utilisation d'un certain nombre d'agents non cytotoxiques qui saturent la P-gp et inhibent l'efflux des agents cytotoxiques. De très nombreuses molécules réversent efficacement le phénotype MDR in vitro.
Pour être utilisable en clinique, une molécule inhibitrice de la MDR doit ne pas être inactivée dans le plasma par liaison aux protéines plasmatiques et ne pas être toxique aux doses nécessaires pour obtenir une réversion efficace.
Parmi les molécules utilisées en clinique dans d'autres indications, le vérapamil, la ciclosporine et la quinine ont été les plus étudiées en clinique.
Des molécules spécifiquement conçues pour l'inhibition de la P-gp sont en cours de développement. L'intérêt clinique de cette stratégie thérapeutique est encore à démontrer.
Les premières études testant l'intérêt clinique de ces substrats non cytotoxiques de la P-gp ont permis d'observer une augmentation de l'incidence de certains effets secondaires.
Cette augmentation peut être la conséquence d'interactions pharmacocinétiques entre réverseur et agents cytotoxiques.
L'incidence accrue des nausées et des vomissements pourrait être due à l'inhibition de la pompe au niveau de la barrière cérébroméningée.
Quant à la myélosuppression, elle est probablement la conséquence de l'expression de la P-gp dans les cellules souches médullaires.
2- Gène MRP et protéine LRP :
En 1992, une forme de résistance multidrogue indépendante de la P-gp a été identifiée dans une lignée de cancer du poumon.
Cette résistance a été attribuée à la surexpression du gène MRP (« multidrug resistance-associated protein »), localisé en 16p13.1, qui code pour une glycoprotéine membranaire de 190 kDa constituée de 1 531 acides aminés. Cette protéine fait partie, comme la P-gp, de la famille des protéines de transport membranaire ABC.
Elle est exprimée au niveau de la membrane plasmique et du réticulum endoplasmique.
Des expériences de transfection ont confirmé que le gène MRP conférait une résistance à divers agents cytotoxiques issus de produits naturels, incluant anthracyclines, vincristine et épipodophyllotoxines.
Il semble que la surexpression du gène MRP soit un phénomène fréquemment retrouvé dans les lignées multidrogue-résistantes n'exprimant pas le phénotype MDR classique, et que le phénotype MRP soit peu sensible à l'action de réverseurs connus de la MDR tels que le vérapamil ou la ciclosporine.
Le gène MRP est exprimé constitutivement à un faible niveau dans les cellules hématopoïétiques normales (monocytes granuleux, lymphocytes T et B) comme dans de nombreux autres tissus normaux.
Des taux élevés de l'ARNm du gène MRP ont été identifiés dans quelques leucémies aiguës myéloblastiques et dans près de 70 % des leucémies lymphoïdes chroniques.
Cette augmentation est indépendante de toute amplification génique dans les échantillons cliniques et n'est pas liée au phénotype MDR.
Inversement, dans certaines leucémies aiguës myéloblastiques avec inversion du chromosome 16 dont le pronostic est plus favorable, le gène MRP est délété.
Une autre protéine associée avec un défaut d'accumulation ATP dépendant des agents cytotoxiques a été récemment identifiée dans une lignée de cancer pulmonaire n'exprimant pas la P-gp mais ayant un phénotype de résistance multiple aux agents cytotoxiques.
Cette protéine de 110 kDa, reconnue par l'anticorps monoclonal de souris LRP-56, est exprimée dans les cellules épithéliales normales et les tissus régulièrement exposés aux xénobiotiques (cellules bronchiques, rénales et intestinales).
L'anticorps induit un marquage granuleux cytoplasmique, suggérant que la protéine est localisée au niveau de structures vésiculaires ou lysosomiales.
Des études encore préliminaires suggèrent que la surexpression de la protéine reconnue par LRP-56 serait un facteur de mauvais pronostic dans les leucémies aiguës myéloblastiques.
3- Autres anomalies de transport :
Les antimétabolites pénètrent dans les cellules par un système de diffusion facilitée faisant intervenir le système de transport utilisé par les nucléosides puriques et pyrimidiques avant d'être métabolisés.
Les anomalies de transport et d'accumulation de ces drogues dans les cellules tumorales résistantes ont été attribuées à des variations de densité des transporteurs membranaires inhibés par le nitrobenzylmercaptopurine riboside.
En ce qui concerne le méthotrexate, il pénètre dans la cellule via une protéine transmembranaire spécifique utilisée normalement dans le transport des folates réduits.
Une résistance secondaire à une anomalie de son mécanisme de transport a longtemps été considérée comme le principal mécanisme de résistance à cet agent.
Son utilisation à fortes doses, suivie de l'administration d'acide folinique, a été conçue pour vaincre cette résistance puisque, expérimentalement, à hautes concentrations de méthotrexate, une quantité suffisante pénètre à travers la membrane cellulaire par diffusion et se lie aux sites actifs de la cible intracellulaire de la drogue, la dihydrofolate réductase (DHFR).
En réalité, les autres mécanismes de résistance cellulaire au méthotrexate sont souvent plus importants que les anomalies de transport membranaire.
B - Résistance attribuée aux mécanismes de détoxication :
Pour se protéger des xénobiotiques (toxiques alimentaires, polluants industriels, fumée de cigarette, médicaments), souvent hydrophobes, les cellules les transforment en composés hydrophiles puis les conjuguent à un radical avant de les éliminer dans la bile ou dans l'urine.
Les enzymes du cytochrome P450, l'époxyde hydrolase et le système du glutathion assurent ces fonctions protectrices.
Il s'agit de systèmes peu spécifiques qui peuvent éliminer de nombreuses substances différentes, y compris certains agents cytotoxiques utilisés en chimiothérapie.
Les métallothionéines, quant à elles, assurent la protection des cellules contre les métaux lourds, notamment en les chélatant.
Dans les cellules transformées, des altérations de ces systèmes peuvent moduler l'efficacité des agents cytotoxiques : une augmentation du taux intracellulaire du glutathion réduit ou des glutathion S transférases (GST) peut influencer la réponse aux agents anticancéreux in vitro et in vivo.
1- Glutathion :
Le glutathion réduit (GSH) est un tripeptide (Ω-glutamyl-cystéinylglycine) présent en grande quantité (0,5 à 10 mM) dans la plupart des cellules.
La Ω-glutamyl-cystéine synthétase, qui assure la première étape de sa synthèse, joue un rôle important dans la régulation du taux intracellulaire de GSH.
La glutathion peroxydase sélénium dépendante catalyse la réduction des peroxydes issus du métabolisme des radicaux libres. Cette réaction génère du glutathion oxydé (GSSH) dont la concentration dans la cellule est 10 à 200 fois plus faible (5 à 50 µM) que celle du GSH.
Le GSSH est réduit par la glutathion réductase en présence de NADPH, lui-même issu du shunt des pentoses phosphates. Des variations du contenu intracellulaire en GSH, glutathion peroxydase, glutathion réductase ou NADPH ont été associées à la résistance de cellules tumorales à divers agents cytotoxiques.
Cette forme de résistance multidrogue concerne les alkylants tels que la méchloréthamine et ses dérivés (melphalan, chlorambucil, cyclophosphamide), les nitroso-urées et le cisplatine et les molécules comportant un noyau quinone comme les anthracyclines ou la mitomycine C.
En clinique humaine, le rôle du taux intracellulaire du GSH est relativement mal connu.
Dans les leucémies lymphoïdes chroniques B, il s'abaisse rapidement dans les cellules tumorales en culture et cet effet est potentialisé par le chlorambucil.
Dans les leucémies lymphoïdes chroniques T, ces variations ne sont pas observées, ce qui explique peut-être leur plus grande résistance aux alkylants.
Il semble logique de chercher à réduire le taux intracellulaire du GSH pour potentialiser l'effet de certains agents cytotoxiques.
La BSO (D,L,-buthionine-S,R-sulfoximine) est un acide aminé synthétique qui inhibe la Ω-glutamyl-cystéine synthétase.
In vitro, elle induit une réduction de 90 % du GSH intracellulaire après 24 heures de traitement (50 à 100 µM) et réverse la résistance de certaines lignées aux alkylants ou au cisplatine.
Des études cliniques de phase I ont permis d'évaluer la tolérance clinique de cette molécule, d'étudier sa pharmacocinétique et celles d'isomères très actifs in vitro, et de définir au mieux la dose potentiellement efficace.
Un essai de phase II est en cours dans les leucémies lymphoïdes chroniques.
Une autre stratégie de réversion consiste à associer deux agents cytotoxiques : le premier, par exemple un alkylant, induit une déplétion en GSH qui favorise l'activité cytotoxique du deuxième, par exemple le cisplatine.
2- Glutathion S transférases :
La détoxication des composés réactifs à partir du GSH peut aussi faire intervenir les GST. Ces enzymes assurent la conjugaison du GSH aux composés électrophiles pour former des thioéthers R-S-R' qui seront dégradés secondairement.
Elles catalysent aussi la réduction des peroxydes liés aux molécules organiques, aux lipides ou à l'ADN, par une fonction glutathion peroxydase indépendante du sélénium. Les GST forment une famille structurellement et fonctionnellement complexe.
Dans les cellules de mammifères, il existe de nombreuses isoenzymes qui sont présentes sous forme soluble dans le noyau et le cytosol et sous forme liée aux membranes.
Elles sont impliquées dans le transport de molécules telles que l'hème et la bilirubine, dans la biosynthèse et le métabolisme des dérivés de l'acide arachidonique et dans l'isomérisation des stéroïdes.
Néanmoins, c'est leur rôle dans détoxication d'une grande variété d'agents hydrophobes électrophiles endogènes ou exogènes qui confère aux GST solubles, cytosoliques, une responsabilité dans la résistance à certains agents cytotoxiques.
Les GST cytosoliques sont constituées de deux sous-unités de 23 à 29 kDa.
Ces sous-unités sont le produit de gènes appartenant à l'une ou l'autre des quatre principales familles suivantes : α (chromosome 6p12), µ (chromosome 1p31), ∏ (chromosome 11q13) et Т.
Les sous-unités de chacune des GST cytosoliques peuvent être identiques (homodimères) ou différentes (hétérodimères) mais appartiennent à une seule de ces quatre familles géniques.
S'il existe de nombreuses isoenzymes des classes α et µ , il n'en existe actuellement qu'une seule pour les GST ∏ et Т , plus récemment identifiées.
Le point isoélectrique, basique pour α, presque neutre pour µ et acide pour ∏ permet de les distinguer.
Une certaine spécificité des isoenzymes a été observée.
Les GST α seraient impliquées dans le métabolisme et la détoxication du chlorambucil et autres moutardes à l'azote (melphalan, chlorambucil, cyclophosphamide et certains de leurs métabolites).
Les GST µ seraient associées à la résistance aux nitroso-urées [BCNU (carmustine), CCNU (lomustine)].
La GST ∏ , la plus élevée des GST dans les échantillons biopsiques de tumeurs humaines (côlon, col utérin, poumon, vessie), serait associée à la résistance à la doxorubicine.
Dans la mesure où le mécanisme même de la cytotoxicité de la doxorubicine fait toujours l'objet de débats contradictoires, le rôle de la GST ∏ dans la détoxication des radicaux libres et des peroxydes n'est peut-être pas significatif.
L'élévation du taux des GST est corrélée à l'apparition d'une résistance au chlorambucil dans les leucémies lymphoïdes chroniques et le niveau d'expression de GST ∏ serait un facteur pronostique péjoratif dans les leucémies aiguës non lymphoblastiques.
La recherche de modulateurs est justifiée par la valeur pronostique de l'expression de certaines isoenzymes des GST en clinique humaine.
L'acide étacrynique est un inhibiteur direct et indirect des GST, en particulier des GST µ.
Des concentrations non toxiques, de l'ordre de la micromole, potentialisent l'effet cytotoxique du chlorambucil et du melphalan.
Une étude de phase I combinant acide étacrynique et thiotépa a montré que l'acide étacrynique (50 mg/m2) induisait une réduction de 40 % de l'activité GST dans les cellules mononucléés sans majorer les effets secondaires de l'agent alkylant.
Des études de phase II sont en cours et la recherche de nouveaux modulateurs (clofibrate, sulfasalazine) se poursuit in vitro et chez l'animal.
La responsabilité directe des modifications du contenu cellulaire en GSH et en enzymes associées à son métabolisme dans la résistance à divers agents n'est pas certaine.
Une coopération avec d'autres mécanismes de résistance est probable.
En outre, la complexité des systèmes de détoxication est telle que des interférences entre les différentes voies d'oxydation et de conjugaison sont inévitables.
De nombreux exemples d'hypersensibilité collatérale ont été rapportés.
L'induction d'une résistance au BCNU peut s'accompagner d'une augmentation de la sensibilité au melphalan car le BCNU induit une augmentation de certaines GST µ et une réduction des autres GST, du GSH, de la glutathion réductase et de la µ-glutamyl transpeptidase.
La BSO, qui potentialise les alkylants ou le cisplatine, est un antagoniste potentiel du taxol. Le GSH, responsable de la détoxication de nombreux agents cytotoxiques, serait nécessaire à l'activation d'autres antimitotiques comme la 6-thioguanine.
Seules les études cliniques permettront de déterminer si la modulation de ces voies enzymatiques peut améliorer la réponse aux agents cytotoxiques impliqués.
3- Glutathion peroxydases (GSHPx) :
L'augmentation de l'activité GSHPx a été impliquée dans la résistance à la doxorubicine et à la mitomycine C.
Il existe en fait deux types d'activité GSHPx : l'une est sélénium dépendante et fait intervenir au moins cinq isoenzymes de localisation différente ; l'autre est sélénium indépendante et assurée par les GST.
La transfection de la GSHPx sélénium dépendante dans une lignée de cancer du sein induit une résistance à H2O2, à la doxorubicine et à la mitomycine C sans induire de résistance à la mitoxantrone ni aux radiations.
Les GSHPx pourraient non seulement catalyser la détoxication des peroxydes libres ou liés, mais aussi interférer avec les mécanismes de réparation de l'ADN.
4- Métallothionéines (MT) :
Les MT sont des protéines intracellulaires de faible poids moléculaire (6 à 7 kDa) caractérisées par leur grande richesse en thiols (30 % de cystéine).
Elles sont impliquées dans le métabolisme physiologique des métaux lourds (zinc, cuivre, cadmium, mercure) et sont capables de chélater des agents cytotoxiques électrophiles (alkylants et dérivés du platine).
Leur synthèse est inductible par de nombreux agents (corticoïdes, progestérone, oestrogènes, interleukine 1, éthanol, dextran) mais aussi par l'infection, le stress ou le jeûne.
La liaison directe du cisplatine aux MT est bien documentée.
Un prétraitement par le zinc, le cuivre, le bismuth prévient la toxicité rénale, hématologique et testiculaire du cisplatine sans diminuer, semble-t-il, l'activité de cette drogue dans la tumeur car les MT sont moins inductibles au niveau des cellules malignes que des tissus sains.
Néanmoins, la surexpression des MT confère une résistance aux alkylants et aux dérivés du platine dans certaines lignées cellulaires transformées.
C - Anomalies du métabolisme cellulaire des agents cytotoxiques :
Un certain nombre d'agents cytotoxiques doivent être métabolisés dans la cellule avant d'exercer leur effet cytotoxique.
Par exemple, l'un des dérivés de la camptothécine, l'irinotécan (CPT-11), doit être métabolisé par des carboxylestérases intracellulaires pour former un composé cytotoxique, le SN-38.
Une réduction du métabolisme cellulaire de l'irinotécan a été identifiée dans une lignée rendue résistante à ce composé.
La résistance des leucémies aiguës myéloblastiques à la vincristine pourrait être due à la présence de myéloperoxydase dans les cellules leucémiques car cette enzyme lysosomiale neutralise la vincristine par oxydation en présence d'H2O2.
L'exemple le plus représentatif de ce type de résistance est représenté par les antimétabolites, qu'il s'agisse des antifoliques (méthotrexate), des antipuriques (mercaptopurine, thioguanine) ou des antipyrimidines (fluoro-uracile, cytarabine).
Tous ces agents doivent être métabolisés dans la cellule pour être cytotoxiques.
Il n'est pas possible de contourner ce métabolisme intracellulaire car les formes métabolisées ne sont pas transportées à travers la membrane cellulaire.
Les variations interindividuelles parfois très importantes observées dans la production des métabolites intracellulaires cytotoxiques pourraient influencer significativement la réponse clinique à ces agents.
Ainsi, la formation des métabolites intracellulaires de la 6-mercaptopurine, mesurée dans les érythrocytes, influence la survie des enfants atteints de leucémie aiguë lymphoblastique et recevant ce traitement d'entretien.
L'exemple de la cytarabine (cytosine arabinoside), un des agents cytotoxiques les plus actifs dans le traitement des leucémies aiguës myéloblastiques, illustre cette forme de résistance.
L'activité cytotoxique de la cytarabine nécessite sa conversion intracellulaire en un métabolite phosphorylé, l'ara-CTP.
L'inhibition de la réplication de l'ADN est la conséquence d'une compétition entre l'ara-CTP et la désoxycytidine 5'-triphosphate (dCTP) lors de l'incorporation des nucléotides dans l'ADN sous l'effet de l'ADN polymérase α.
Les mécanismes de régulation du métabolisme intracellulaire de la cytarabine sont ceux qui contrôlent la formation de dCTP dans la cellule, à savoir le taux de désoxycytidine kinase responsable de sa phosphorylation, l'activation allostérique de la désoxycytidilate désaminase, qui assure son catabolisme, et le taux d'ADN polymérase α.
Des mutations géniques aboutissant à un défaut de formation de l'ara-CTP ou à la production de grandes quantités de dCTP ont été identifiées.
La résistance due à des mutations de ce type est habituellement incontournable, y compris par une augmentation des doses.
Résistance due aux interactions drogue-cible intracellulaire :
Les interactions entre la drogue et sa cible intracellulaire peuvent être perturbées par des modifications quantitatives ou qualitatives de la cible intracellulaire de la drogue. Deux exemples illustrent ce type de résistance : celui des inhibiteurs de topo-isomérase (résistance multidrogue atypique) et celui du méthotrexate (résistance spécifique).
L'accessibilité de la cible est un autre paramètre impliqué dans cette interaction. Elle varie parfois au cours du cycle cellulaire, ce qui définit une résistance cinétique.
A - Inhibiteurs de topo-isomérase :
Les enzymes nucléaires topo-isomérases (topo) I et II induisent des cassures transitoires (complexes clivables) au niveau d'un des brins (topo I) ou des deux brins (topo II α et β) de l'ADN, de façon à permettre sa relaxation lors des processus de transcription et de réplication.
Ces enzymes sont la cible intracellulaire d'un grand nombre d'agents cytotoxiques appartenant à diverses familles moléculaires.
Pour certaines de ces molécules, l'inhibition des topo I (camptothécine et dérivés) ou II (épipodophyllotoxines) est leur principal mécanisme d'action.
D'autres molécules (anthracyclines, amsacrine) sont aussi des agents intercalants.
La plupart des inhibiteurs de topo stabilisent les complexes clivables qui, dans les conditions physiologiques, sont transitoires.
Un mécanisme de résistance multidrogue s'exerçant vis-à-vis de ces composés a été attribué à des modifications des topos.
Une réduction du contenu intracellulaire en topo I ou II, sans altération de leur activité catalytique, a été identifiée dans des lignées cellulaires rendues résistantes aux inhibiteurs de topo.
Le taux élevé de topo dans les cellules malignes par rapport aux tissus normaux serait une des raisons de la sélectivité antitumorale de ces agents.
Il n'a pas été démontré cependant qu'une diminution du taux intracellulaire de ces enzymes était responsable de résistance en clinique humaine.
Des variations très importantes du taux intracellulaire des topos II α et β ont été mesurées dans les blastes de sujets atteints de leucémie aiguë myéloblastique sans qu'il existe de relation claire avec la réponse clinique aux inhibiteurs de topo.
Ces études sont difficiles à analyser en raison des variations du taux intracellulaire de l'enzyme en fonction de l'état des cellules dans le cycle.
Les relations entre la réponse aux inhibiteurs de topo I et le taux intracellulaire de topo I, qui varie moins nettement au cours du cycle cellulaire, n'ont pas encore été étudiées en clinique.
De nombreuses mutations des gènes codant pour les topos I ou II ont été identifiées dans des lignées cellulaires rendues résistantes aux inhibiteurs de ces enzymes.
Ces mutations se situent toutes dans des zones conservées et supposées nécessaires aux interactions entre l'enzyme et l'agent cytotoxique ou à l'activité catalytique de l'enzyme.
Là encore, l'importance clinique de ces mécanismes de résistance n'est pas encore connue.
B - Méthotrexate :
Le méthotrexate est un antifolique qui, dès son entrée dans la cellule, se lie avec une grande affinité à la DHFR qu'il inhibe en formant un complexe ternaire avec le NADPH.
Cette interaction inhibe la synthèse de novo de l'acide thymidylique et des purines et la synthèse d'ADN.
Le méthothrexate est métabolisé en dérivés polyglutamates qui présentent une affinité accrue pour la DHFR, sont mieux retenus dans la cellule et inhibent directement la thymidylate synthase et certaines enzymes du métabolisme des purines.
Contrairement à ce qui est observé avec les inhibiteurs de topo, dont l'efficacité diminue lorsque la concentration intracellulaire de l'enzyme cible diminue, c'est une augmentation de la cible intracellulaire du médicament qui en limite l'efficacité.
Le mécanisme de résistance au méthotrexate le plus étudié est en effet l'augmentation des niveaux intracellulaires de DHFR, empêchant la drogue de se lier à tous les sites enzymatiques.
L'hyperproduction de DHFR a été rattachée à un phénomène d'amplification génique (100 à 1 000 copies du gène DHFR).
Comme pour les topos, des altérations de la DHFR caractérisées par une réduction de l'affinité de l'enzyme pour la drogue ont également été décrites.
En outre, des mécanismes d'échappement peuvent s'installer, en particulier une réduction de la synthèse de novo de l'acide thymidylique rendant la cellule moins dépendante de l'activité de la DHFR et de ce fait moins sensible aux effets du méthotrexate.
C - Notion de résistance cinétique :
La majorité des agents cytotoxiques interfèrent avec la réplication de l'ADN ou sa transcription et leur efficacité peut dépendre de l'état des cellules dans le cycle. L'incorporation d'ara-CTP dans l'ADN, par exemple, nécessite que celui-ci soit en phase de réplication.
L'activité cytotoxique de la cytarabine est donc étroitement dépendante de la proportion des cellules en prolifération.
Dans les leucémies aiguës myéloblastiques, une augmentation de la proportion des cellules blastiques en cycle sous l'effet de facteurs de croissance hématopoïétiques (G-CSF, GM-CSF, IL-3) augmente in vitro l'activité cytotoxique de la cytarabine.
Les études cliniques en cours devraient permettre de préciser l'intérêt de cette stratégie dans le traitement des leucémies aiguës.
Le même raisonnement peut s'appliquer aux inhibiteurs de topo-isomérase II puisque l'enzyme cible est essentiellement présente en phase S.
Résistance due à l'inhibition des mécanismes de mort cellulaire :
Les lésions spécifiques induites par les agents cytotoxiques au niveau de l'ADN ou d'une autre cible intracellulaire doivent être converties en un signal conduisant à la mort cellulaire.
Une réparation trop importante des lésions induites, des anomalies de la régulation du cycle cellulaire et une inhibition des mécanismes d'apoptose peuvent interférer avec cette dernière étape de l'activité cytotoxique des drogues.
A - Réparation des altérations de l'ADN :
Une augmentation des mécanismes de réparation de l'ADN serait à l'origine de résistances aux alcoylants.
Ces médicaments forment des liaisons covalentes avec des substrats nucléophiliques : atomes d'azote et d'oxygène de la guanine, de la cytosine et de l'adénine.
Cette réaction d'alcoylation aboutit à la formation de bases lésées ou de ponts interbrins ou intrabrins, modifiant la conformation de l'ADN dont la transcription et la réplication sont inhibées.
Des systèmes de réparation de ces lésions sont alors activés.
Ils assurent l'excision du segment d'ADN altéré par l'alcoylation et le remplacent par de nouveaux nucléotides.
La O6-méthylguanine ADN méthyltransférase (MGMT) est une des enzymes impliquées dans cette réparation.
Elle prévient la formation de ponts interbrins induite par les nitroso-urées.
L'étude de lignées cellulaires résistantes aux alcoylants a révélé une augmentation de l'activité MGMT (phénotype Mer+) tandis qu'une réduction d'activité (phénotype Mer-) augmente la sensibilité aux nitroso-urées.
Diverses stratégies visant à réduire l'activité MGMT cellulaire afin de potentialiser les nitroso-urées sont à l'étude in vitro et en clinique humaine.
B - Points de contrôle du cycle cellulaire et sensibilité aux agents cytotoxiques :
Le cycle cellulaire des cellules somatiques comporte quatre phases : la phase S au cours de laquelle l'ADN est répliqué, la phase M au cours de laquelle les chromosomes sont condensés puis séparés en deux chromatides soeurs et deux phases intermédiaires, G2 (entre S et M) et G1 (entre M et S). Si l'ADN est altéré, les étapes critiques (phases S et M) doivent être retardées jusqu'à réparation.
C'est pourquoi des « points de contrôle » régulent la progression d'une phase à l'autre du cycle.
La majorité des agents cytotoxiques interfèrent avec ces mécanismes de régulation.
Les drogues induisant des lésions spécifiques au niveau de l'ADN (alcoylants, sels de platine, inhibiteurs de topo, bléomycine) inhibent la progression des cellules tumorales en phase G1 ou G2 du cycle cellulaire.
La capacité des cellules à bloquer leur progression dans le cycle détermine leur sensibilité à ces drogues. L'arrêt en G1 nécessite l'intégrité de la p53, produit d'un gène impliqué dans la suppression tumorale.
De nombreuses cellules tumorales ont un gène p53 muté ou délété de telle sorte qu'elles sont incapables de stopper la progression dans le cycle en G1 et qu'elles viennent s'accumuler en G2.
Le passage de la phase G2 à la phase M du cycle cellulaire est la conséquence de la formation et de l'activation d'un complexe formé de deux protéines : une sérine-thréonine kinase, cdc-2, et une molécule régulatrice appelée cycline B.
Les agents cytotoxiques induisant des lésions spécifiques de l'ADN arrêtent les cellules en G2 en bloquant l'activation du complexe cdc-2/cycline B jusqu'à réparation complète de l'ADN.
Les aminopurines ou les analogues de la méthylxanthine tels que la caféine ou la pentoxifylline potentialisent l'activité cytotoxique des agents cytotoxiques en neutralisant les points de contrôle du cycle cellulaire, en particulier l'arrêt en G2.
C - Apoptose et sensibilité aux agents cytotoxiques :
Au cours de ces dernières années, l'étude des mécanismes de la mort cellulaire programmée ou apoptose a révélé de nouveaux mécanismes impliqués dans la résistance des cellules tumorales aux agents cytotoxiques.
Comme de nombreuses autres agressions cellulaires, les lésions induites par les agents cytotoxiques, de nature très variée, peuvent aboutir à l'activation d'un signal commun, de nature inconnue, qui déclenche le programme de mort cellulaire.
La capacité de la cellule à détecter ces lésions cellulaires spécifiques et à activer le programme d'apoptose est un des éléments qui déterminent sa sensibilité aux agents cytotoxiques.
Cette capacité est déterminée par son programme génétique. Dans les cellules humaines, bcl-2 est, à l'heure actuelle, le mieux étudié des gènes dont le produit régule l'apoptose.
Cet oncogène identifié dans les lymphomes malins folliculaires B code pour une protéine membranaire de 26 kDa dont le mécanisme d'action reste mystérieux.
Néanmoins, la surexpression de bcl-2 prévient la mort cellulaire par apoptose dans de nombreux systèmes cellulaires, contribue ainsi au développement tumoral, et régule la sensibilité des cellules tumorales aux agents cytotoxiques.
La surexpression de bcl-2 est un facteur de mauvais pronostic dans les lymphomes malins non hodgkiniens et dans les leucémies aiguës myéloblastiques.
L'activité de la protéine BCL-2 pourrait être régulée par des interactions avec d'autres protéines cellulaires telles que Bax.
Des gènes de structure voisine de celle de bcl-2 ont été identifiés mais leur rôle dans la chimiosensibilité des cellules tumorales n'est pas démontré.
L'oncogène abelson (c-abl) est un autre gène dont le produit, une tyrosine kinase, exerce un effet suppresseur de l'apoptose.
Dans la leucémie myéloïde chronique, le produit du gène de fusion bcr-abl prévient la mort cellulaire par apoptose, y compris la mort cellulaire induite par des agents cytotoxiques.
Le produit du gène codant pour la phosphoprotéine nucléaire p53 apparaît de plus en plus comme un déterminant majeur de la réponse cellulaire aux agents cytotoxiques.
Lorsque l'ADN est altéré, la p53 s'accumule et bloque le cycle cellulaire en G1 pour permettre aux systèmes de réparation de fonctionner.
Si les lésions de l'ADN persistent, la p53 oriente le métabolisme cellulaire vers l'apoptose.
Si la p53 est absente, mutée, ou inactivée, la cellule ne s'arrête pas pour réparer son génome et n'active pas son programme de mort cellulaire.
Elle est de ce fait plus résistante aux agents cytotoxiques.
Mutations et réarrangements chromosomiques s'accumulent et conduisent à la sélection de clones plus malins.
Le rôle des oncogènes c-myc ou ras dans la sensibilité des cellules transformées aux agents cytotoxiques est moins bien démontré.
Ces mécanismes de résistance multiple aux agents cytotoxiques inhibent la mort cellulaire au-delà des lésions spécifiques induites initialement dans la cellule par les divers agents cytotoxiques.
Les signaux que reçoit la cellule modulent également sa capacité à mourir par apoptose sous l'effet des agents cytotoxiques.
La capacité des facteurs de croissance hématopoïétiques à inhiber l'apoptose induite par les agents cytotoxiques incite à la plus grande prudence quant à l'utilisation thérapeutique de ces agents dans le traitement des leucémies aiguës myéloïdes.
De ces observations, pourraient découler de nouvelles conceptions du traitement des tumeurs.
Lane suggère que l'induction de la p53 par un agent non toxique dans les cellules normales devrait permettre de traiter les tumeurs avec de plus hautes doses de chimiothérapie ou de radiothérapie. L'efficacité thérapeutique serait accrue sans accroître la toxicité.
Conclusion :
Les mécanismes de résistance cellulaire aux agents cytotoxiques, le plus souvent génétiques, ne sont pas tous identifiés.
Utilisant une approche nouvelle et originale, l'équipe de Roninson a montré récemment que la kinésine, une protéine associée aux microtubules, était impliquée dans la résistance aux agents induisant des lésions spécifiques au niveau de l'ADN.
La poursuite des travaux concernant l'identification de ces mécanismes et de leur régulation génétique devrait permettre de définir de nouvelles stratégies de modulation de l'expression de ces gènes impliqués à la fois dans le développement tumoral et la sensibilité des tumeurs à la chimiothérapie.
