Thèse Géraldine Descamps - EPHE

Thèse de Doctorat
de l’Ecole Pratique des Hautes Etudes
Sciences de la Vie et de la Terre
Spécialité : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
Présentée par
Géraldine DESCAMPS
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’EPHE
IMPACT DU CD45 SUR LA VOIE DE
SIGNALISATION DE L’IGF-1R DANS LES
CELLULES DE MYELOME MULTIPLE
Date de soutenance : 9 novembre 2006, devant le jury composé de :
Président du jury Mr. B. CANQUE, Professeur de l’EPHE
Rapporteur Mme K. VANDERKERKEN, Professeur de l’Université de Bruxelles
Rapporteur Mr F. BLANCHARD, Chargé de Recherche INSERM
Examinateur Mme C. VENOT, Chercheur à Sanofi-Aventis
Examinateur Mme M. AMIOT, Directeur de Recherche à l’INSERM U601
Directeur de thèse Mr S. RICHARD, Professeur de l’EPHE
INSERM U601 - Département de Recherches en Cancérologie – 9, quai Moncousu - 44093 NANTES Cedex 01. Directeur
scientifique : M. AMIOT : martine.amiot@univ-nantes.fr
Laboratoire de Génétique Oncologique EPHE - Faculté de Médecine Paris-Sud - 94276 LE KREMLIN-BICETRE. Tuteur
pédagogique EPHE : S. RICHARD : stephane.richard@kb.u-psud.fr
Résumé
EPHE Banque de Monographies SVT 1

IMPACT DU CD45 SUR LA VOIE DE SIGNALISATION DE L’IGF-1R DANS LES
CELLULES DE MYELOME MULTIPLE
Le Myélome Multiple (MM) se définit comme une expansion plasmocytaire maligne,
atteignant principalement la moelle osseuse. Un des facteurs essentiels de leur survie et de leur
prolifération est l’interleukine-6. A ce jour, une autre cytokine prend de l’importance dans la survie et
la croissance des cellules myélomateuses : l’IGF-1 (insulin-like growth factor). Deux voies distinctes
sont activées par l’IGF-1 : la voie MAPK et la voie PI-3K.
Le CD45 est une phosphatase transmembranaire perdue au cours de la différenciation B
normale. Dans le MM, 20% des cellules sont CD45 + et 80% des cellules sont CD45 faible/neg .
L’expression du CD45 dans le compartiment CD45 faible/neg est négative chez 30% des patients au
diagnostic. Ces derniers sont caractérisés par une moyenne de prolifération élevée dans chaque
compartiment CD45 et ont un mauvais pronostic : les cellules CD45 - sont plus résistantes à
l’apoptose et continuent à proliférer. En effet, les cellules de MM CD45 - sont non seulement capables
de proliférer mais sont souvent plus proliférantes que les cellules de MM CD45 faible . Dans la lignée
U266, il a été démontré que le CD45 inhibe la transduction du signal et que l’expression du CD45 est
augmentée par l’IL-6. De nombreuses études ont démontré qu’il pouvait y avoir une relation directe
ou indirecte entre la phosphatase CD45 et l’IGF-1R. Notre étude a pour but d’éclaircir ce lien dans
les cellules de MM.
Nous avons mis en évidence que toutes les lignées de MM expriment l’IGF-1R. Nous avons
démontré que la prolifération des cellules de MM CD45 - est dépendante de l’IGF-1 et de la voie PI-
3K/Akt alors que cette voie n’a que très peu d’influence sur la prolifération des cellules de MM
CD45 + , dépendante de l’IL-6. Nous avons pour la première fois démontré que le CD45 et l’IGF-1R
étaient physiquement associés dans les cellules de MM.
Le développement d’agents anti-cancéreux est une piste thérapeutique prometteuse pour le
MM, toujours incurable par les traitements conventionnels. Nous avons démontré que l’AVE1642, un
anticorps humanisé anti-IGF-1R, inhibe la prolifération des cellules de MM CD45 - en bloquant leur
cycle en G1, sans induire d’apoptose. Cet anticorps n’a que très peu d’effet sur les cellules CD45 + .
L’augmentation de l’expression de l’IGF-1R dans une lignée CD45 + n’est pas suffisante pour rendre
ces cellules sensibles à l’AVE1642 démontrant l’importance de la balance kinase/phosphatase dans la
prolifération des cellules de MM. Nous avons démontré que le CD45 est responsable de l’insensibilité
des cellules de MM à l’AVE1642. Nous avons également démontré que l’AVE1642 potentialise les
effets du bortezomib, utilisé dans le traitement conventionnel du MM, sur les cellules de MM CD45 - .
Une lignée CD45 - résistante au bortezomib devient sensible à cet inhibiteur du protéasome en
présence de l’AVE1642. La sensibilité des cellules de MM CD45 - à l’AVE1642 permet de diminuer
les doses de bortezomib qui, à une concentration supérieure à 10nM est toxique chez les patients. Ces
travaux offrent de nouvelles perspectives thérapeutiques pour le MM. Grâce à la combinaison de
l’AVE1642 et du bortezomib, une véritable approche individualisée du malade est développée puisque
le traitement serait bénéfique pour le patient CD45 - dont le MM est le plus agressif.
Liste des abréviations.
Table des matières.
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Biologie du Myélome Multiple
I- Généralités
I-1. Origine du Myélome Multiple
I-2. Oncogenèse
I-3. Les traitements du Myélome
I-3-1. Généralités
I-3-2. Le bortezomib
II- Interaction des cellules tumorales avec leur environnement
II-1. Facteurs de croissance et cytokines dans le MM
II-1-1. L’Interleukine-6 (IL-6)
II-1-2. Autres cytokines de la famille IL-6, et IL-10
II-1-3. L’Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1)
II-1-4. Le Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF)
II-1-5. Famille du Tumor Necrosis Factor a (TNF-a)
II-1-5-1. Le TNF-a
II-1-5-2. Le couple CD40/CD40 ligand
II-1-5-3. Le B-cell activating factor BAFF et a proliferation-inducing ligand APRIL
II-1-6. Le basic fibroblast growth factor (bFGF)
II-1-7. Les facteurs inhibant la prolifération des cellules de MM
II-1-7-1. L’interféron g (IFN-g) et l’interféron b (IFN-b)
II-1-7-2. La protéine Fas/APO-1/CD95
II-1-8. L’interféron a (IFN-a)
II-2. Les voies de signalisation dans le Myélome Multiple
II-2-1. Activation de la voie JAK/STAT
II-2-2. Activation de la voie Ras/MAPK
II-2-3. Activation de la voie PI-3K/Akt
II-2-4. Activation de la voie NF-kB
III- La phosphatase CD45 dans le Myélome Multiple
III-1. Généralités
III-1-1. Structure du gène de la phosphatase CD45
III-1-2. Fonctions du CD45
III-1-2-1. Le CD45 dans le développement des L T , signaling et fonction
III-1-2-2. Modulation des PTK de la famille src par le CD45
III-1-2-3. Le CD45 dans les L B
III-2. Expression du CD45
III-3. Le CD45, régulateur positif de la prolifération IL-6 des cellules de
MM
III-4. Le CD45 comme facteur pronostic du MM
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IV- Le couple IGF-1/IGF-1R dans le Myélome Multiple
IV-1. Propriétés et rôles des ligands de la famille IGF
IV-2. L’Insulin-like growth factor-1 receptor IGF-1R
IV-2-1. Structure et fonction de l’IGF-1R
IV-2-1-1. Structure du gène de l’IGF-1R
IV-2-1-2. L’ARN messager
IV-2-1-3. Le Promoteur du gène de l’IGF-1R
IV-2-1-4. La structure de l’IGF-1R
IV-2-2. Signalisation de l’IGF-1R
IV-3. Le couple IGF-1/IGF-1R dans le Myélome
IV-4. L’IGF-1R comme cible thérapeutique
IV-4-1. Les anticorps anti-IGF-1R
IV-4-2. Les molécules inhibitrices de l’activité tyrosine kinase de l’IGF-1R
IV-4-3. Les peptides antagonistes de l’IGF-1
IV-4-4. Cibler l’internalisation et le recyclage de l’IGF-1R
IV-4-5. Les stratégies antisens
IV-4-6. Les mutants IGF-1R dominants négatifs
V. Conclusion
Liste des abréviations.
aa : acides aminés
Ac : anticorps
ADN : acide désoxyribonucléique
APRIL : a proliferating-inducing ligand
ARN : acide ribonucléique
ARNm : ARN messager
BAFF : B-cell activating factor
BCMA : B-cell maturation antigen
BCR : B cell receptor
bFGF : basic fibroblast growth factor
CNTF : ciliary neutrophic factor
Del13 : délétion du chromosome 13
Erk : extracellular signal-related kinase
FISH : hybridation in situ en fluorescence
FGFR3 : fibroblast growth factor receptor 3
ICAM-1 : intracellular adhesion molecule-1
IFN-a, -b, -g : interféron-a, -b, -g
IGF-1 : Insulin-like Growth Factor-1
IGF-1R : récepteur de l’IGF-1
IGFBP : insulin-like growth factor binding protein
Ig : immunoglobuline
IgH : région des chaînes lourdes du gène des immunoglobulines
IL- : interleukine-
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IL-6 : interleukine-6
IL-6R : récepteur de l’interleukine-6
ITAMs : immunoreceptor tyrosine-based activation motifs
ITIMs : immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif
IR : insulin receptor
JAK : Janus kinase
JNK : c-Jun NH 2 -terminal kinase
LFA-1 : lymphocyte function-associated antigen-1
LIF : leukemia inhibitory factor
L B : lymphocyte B
L T : lymphocyte T
MAPK : mitogen activated protein kinase
MCP-1 : monocyte chemotactic protein-1
MGUS : gammapathie monoclonale de signification indéterminée
MM : Myélome Multiple
mTor : mammalian target of rapamycin
NF-kB : nuclear factor kB
OSM : oncostatine M
PI-3K : phosphatidylinositol-3 kinase
PIP 3 : phosphatidylinositol-3 phosphate
PPP : picropodophylline
PTEN : phosphatase and tensin homolog deleted on chromosom ten
PTK : protéine tyrosine kinase
PTP : protéine tyrosine phosphatase
SCID : severe-combined immunodeficiency
STAT-3 : signal transducers and activators of transcription 3
TACI : transmembrane activator and calcium-modulating cyclophilin ligand interactor
TCR : T cell receptor
TGF-b : transforming growth factor-b
TNF-a : tumor necrosis factor-a
TRAIL : TNF-related apoptosis-inducing ligand
VCAM-1 : vascular cell adhesion molecule-1
VEGF : vascular endothelial growth factor
I- Généralités
Biologie du Myélome Multiple
Le Myélome Multiple (MM) se définit comme une expansion plasmocytaire maligne,
atteignant principalement la moelle osseuse. Ces plasmocytes, issus d’un clone de lymphocytes B
(LB ), s’accumulent progressivement dans la moelle osseuse et « étouffent » les cellules normales. Les
conséquences principales de la prolifération des plasmocytes et de l’accumulation des cellules
malignes, sont : un fonctionnement anormal de la moelle osseuse pouvant se traduire par une anémie,
des lésions osseuses pouvant aboutir à des fractures, une altération du fonctionnement du système
EPHE Banque de Monographies SVT 5

immunitaire avec une susceptibilité accrue aux infections et parfois une atteinte rénale. Ces
symptômes sont dus à l’envahissement médullaire par le clone tumoral constitué de plasmocytes
sécréteurs d’une immunoglobuline (Ig) monoclonale, et à une surproduction de cytokines proinflammatoires,
notamment l’interleukine-6 (IL-6).
Sur le plan épidémiologique, le MM est une maladie relativement rare. Le MM représente 1%
des tumeurs malignes et 15% des hémopathies. Aux Etats-Unis, le MM a affecté 15 980 nouveaux
cas et 11 300 décès en 2005 (2% des décès par cancer) (Jemal A. et al., 2005). En France, son
incidence est de 4 nouveaux cas par 100 000 habitants et par an. Les hommes sont plus souvent
affectés que les femmes avec un taux d’environ 3 pour 2. Le MM est rarement diagnostiqué chez les
individus de moins de 35 ans (moins de 2% des cas). L’incidence augmente avec l’âge, avec un âge
médian au diagnostic de 69 ans.
I-1. Origine du Myélome Multiple
La maturation des LB est associée à des modifications des caractéristiques des cellules. Le LB naïf migre du site précurseur, la moelle osseuse, vers les organes lymphoïdes périphériques, siège de
la réponse immune dépendante de l’antigène, où il peut se différencier en LB mémoire ou en cellule
plasmocytaire immature de type plasmablastique. Au niveau des organes lymphoïdes secondaires, les
LB activés de manière dépendante du lymphocyte T (LT ) vont initier la formation de centres
germinatifs où ils sont soumis à un processus de mutations somatiques des régions variables des
gènes d’Ig (stade de centroblaste) puis à la sélection des LB de forte affinité pour l’antigène ainsi
qu’à la commutation isotypique (stade de centrocyte). Les cellules plasmablastiques générées migrent
ensuite vers la moelle osseuse pour se différencier en plasmocytes matures qui synthétisent et
sécrètent les anticorps.
La nature exacte de la « cellule souche myélomateuse » n’est pas totalement établie. On peut
cependant la définir comme un plasmocyte dérivé de LB ayant été stimulé par un antigène dans les
centres germinatifs. L’analyse des gènes des régions variables des chaînes lourdes et légères des Ig a
montré que le clone malin est caractérisé par un réarrangement VDJ identique, avec les mêmes
mutations en VH et VL qui restent stables tout au long de la maladie. Ce profil démontre l’origine
lymphoïde post-folliculaire des cellules de MM.
I-2. Oncogenèse
Les causes du MM restent obscures mais le MM serait l’étape ultime d’un processus
impliquant des mutations génétiques successives (Hallek M. et al., 1998).
La première étape serait la translocation du gène des chaînes lourdes des Ig situé sur le
chromosome 14. En effet, au stade de la gammapathie monoclonale de signification indéterminée ou
MGUS, on s’aperçoit que 50% des patients au diagnostic une translocation du chromosome 14. La
maladie est totalement silencieuse et il n’y a pas de signes cliniques de MM. Ces proliférations
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monoclonales donnent naissance à un pic d’Ig qui est de faible intensité et transitoire. Elles peuvent
se voir au cours de certaines infections virales et chez des patients avec un déficit immunitaire : il ne
s’agit pas de MM. Il n’y a pas d’atteinte organique. Elle est découverte de façon fortuite, à l’occasion
d’une prise de sang. L’ensemble de ces anomalies, la translocation du chromosome 14 ou une
délétion du chromosome 13, conduit à un état d’instabilité génomique. Cet état de transition peut être
stable ou évoluer vers le stade de MM. Un suivi à long terme (de 30 ans et plus) de patients a montré
un taux de transformation en MM de 1% par an.
L’évolution du stade MGUS à celui de MM est la conséquence de mutations successives des
cellules tumorales :
· Une translocation du gène des chaînes lourdes des Ig situé sur le chromosome 14. En
utilisant l’hybridation in situ en fluorescence (FISH), 74% des patients atteints de MM et 90% des
lignées présentent un réarrangement du locus du gène des chaînes lourdes des Ig (IgH) (Bergsagel
P.L. et al., 1996 ; Kuipers J. et al., 1999 ; Avet-Loiseau H. et al., 2002). Ces études ont permis la
détection de nouveaux loci partenaires. Les gènes les plus fréquemment rencontrés sont : la cycline
D1 en 11q13 dans 16% des cas. La translocation t(11;14)(q13;q32) est responsable de la surexpression
de Bcl-1/cyclinD1 impliquée dans la régulation de la transition G1/S du cycle cellulaire.
Cette translocation est associée à des formes peu proliférantes et de meilleur pronostic. La
translocation t(4;14)(p16;q32) est retrouvée chez 15% des patients. Elle entraîne la sur-expression de
la protéine FGFR3 (Fibroblast Growth Factor Receptor 3). La translocation t(4;14) est presque
toujours associée à la délétion du chromosome 13 (Del13), 84% des patients t(4;14) ont aussi une
Del13 associée à un mauvais pronostic (Fonseca R. et al., 2004 ). La survie globale est plus courte
chez les patients ayant les deux anomalies par rapport à ceux qui ont uniquement la Del13. Puis, en
plus faible pourcentage, on retrouve les translocations t(14;16) dans 5% des cas impliquant le gène cmaf
et la translocation t(6;14) dans 4% des cas impliquant la cycline D3.
· Une dérégulation des gènes N-ras et K-ras, et Rb. Les mutations de N-ras et K-ras,
rencontrées dans 35-50% des MM, provoquent leur indépendance vis à vis de facteurs de croissance
dont l’IL-6 et les phénomènes d’apoptose sont supprimés. Il n’y a pas de mutation de Ras au stade
MGUS (Corradini P. et al., 1993).
· Enfin, la translocation du gène c-myc trouvée chez 15% des patients au diagnostic et la
délétion du bras court du chromosome 17 Del17p où est localisé le gène suppresseur de tumeur p53.
Cette délétion n’est pas fréquente puisqu’elle n’est détectée en FISH que chez 10% des patients
(Avet-Loiseau H. et al., 1999). Ces deux événements sont secondaires, ils sont liés à un stade tardif
de la maladie. Le pourcentage de translocation du gène c-myc augmente avec la progression du MM.
Des instabilités caryotypiques dont le nombre augmente, surviennent tout au long de
l’évolution de la maladie. Les études faites en cytogénétique conventionnelle ont permis de définir de
nombreuses anomalies chromosomiques : gain ou perte de matériel chromosomique, translocation,
insertion ou délétion. Plus de 90% des patients présentent une aneuploïdie. La cytogénétique
conventionnelle ne détecte que 30% à 60% des anomalies chromosomiques. La présence de ces
anomalies est corrélée au stade de la maladie (environ 20% au stade I, 60% au stade II et plus de 80%
EPHE Banque de Monographies SVT 7

au stade extra-medullaire). Ces anomalies sont dans 60% des cas une hyperdiploïdie, dans 5% des cas
une pseudodiploïdie et dans 30% des cas une hypodiploïdie de mauvais pronostic (Smadja NV. et al.,
2001 et 2003 ; Fonseca R. et al., 2003).
Le MM est une maladie dont la croissance tumorale est lente avec un temps de doublement
très long. Ce temps de doublement s’échelonne sur plusieurs mois, voire des années, à sa phase
initiale.
I-3. Les traitements du Myélome
I-3-1. Généralités
Le traitement du MM est complexe, mais a fait récemment, de grands progrès. Il fait appel à
différentes modalités de traitement qui seront utilisées ou non, en fonction du type de myélome, de
son stade d’évolution et des facteurs de pronostic.
Les méthodes les plus utilisées en France sont les suivantes.
· La chimiothérapie tient une place très importante dans le traitement du MM, quel qu’en
soit le stade d’évolution. Elle est active, même à un stade évolué, permettant d’obtenir
un contrôle de la maladie dans plus de 50% des cas.
· Les greffes de la moelle osseuse : autogreffes et allogreffes.
· La radiothérapie.
· L’immunothérapie.
· La corticothérapie.
· Le traitement des complications : l’hypercalcémie et l’insuffisance rénale.
Le traitement de référence du MM tout âge confondu reste la chimiothérapie standard
associant le melphalan et la prednisone qui est un corticoïde. La médiane de survie des patients avec
une chimiothérapie standard est d’environ 30 à 36 mois, avec moins de 5% de rémission complète
(Alexanian R. and Dimopoulos M., 1994).
D’autres combinaisons thérapeutiques ont été étudiées. Les protocoles à base d’adriamycine et
de vincristine sont proposés lorsque le MM est agressif et qu’il existe une insuffisance rénale. Il est
souvent considéré comme une première étape avant la greffe de moelle osseuse.
L’intensification de la chimiothérapie associée à une autogreffe de moelle osseuse ou de
cellules souches périphériques a permis d’améliorer significativement le taux de rémission complète
(25%) et la médiane de survie (supérieure à 50 mois) (Attal M. et al., 1996 ; Child JA. et al., 2003).
L’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques et de lymphocytes T a été proposée comme
traitement du MM pour les patients âgés de moins de 50 ans et aboutit à un taux de réponse complète
de 35% (Bensinger WI. et al., 1996 et 2002). Cependant, le risque de complications (réaction du
greffon contre l’hôte) est sévère. La diminution de l’intensité du conditionnement par des « miniallogreffe
» permet de diminuer la morbidité de la greffe allogénique et permet d’étendre les
allogreffes à des patients plus âgés. Des études récentes ont montré qu’une autogreffe suivie d’une
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allogreffe conditionnée par un traitement non myéloablatif permet d’obtenir des taux de réponse de
l’ordre de 80% et un taux de mortalité relativement faible (11% au jour 100) (Kroger N. et al., 2002 ;
Maloney DG. et al., 2003).
Le thalidomide a d’abord été utilisée pour ses propriétés inhibitrices de l’angiogénèse. Ce
médicament induit l’apoptose et l’arrêt du cycle cellulaire des cellules de MM en phase G1 (Hayashi
T. et al., 2003). Le thalidomide donne des résultats positifs dans 30 à 60% des MM en rechute à un
stade avancé. Des essais sont en cours en association avec la chimiothérapie. L’efficacité du
thalidomide laisse présager de son utilisation comme traitement de « première ligne ». De plus,
l’intérêt du thalidomide dans le traitement d’autres maladies du sang comme la maladie de
Waldenström, les myélodisplasies, les syndromes myéloprolifératifs et d’autres cancers sont en cours
d’évaluation. Des espoirs sont nés récemment de la publication des résultats préliminaires du
protocole de chimiothérapie : DVd-T : Doxil (dérivé liposomal de la doxorubicine) + vincristine +
dexaméthasone à faible dose + thalidomide (Hussein MA., 2004 ; Baz R. et al., 2005). Le
lenalidomide ou CC-5013 est une molécule analogue du thalidomide activée par voie orale. Il possède
une forte activité immunomodulatrice. Il serait actif sur le système immunitaire en permettant la
maturation des LT , des cellules NK et la production d’interleukine-2. Elle inhiberait de plus la
sécrétion du tumor necrosis factor-a (TNF-a) et d’interleukine-1b. Les résultats des études semblent
favorables. L’effet secondaire spécifique est une baisse du taux de plaquettes et de globules blancs
dans le sang. Ce médicament est en phase III de développement (Sirohi B. and Powles R., 2004).
D’autres drogues sont actuellement à l’étude pour le traitement du MM comme le bortezomib
(Velcade® ou PS-341) inhibiteur du protéasome.
I-3-2. Le bortezomib
Le bortezomib ou Velcade® (initialement appelé PS-341) est le premier inhibiteur sélectif de
protéasome à avoir bénéficier d’un développement clinique.
Le protéasome, ou ubiquitine protéasome, est un complexe enzymatique multicatalytique,
présent dans toutes les cellules eucaryotes, dont le rôle principal est la dégradation de protéines qui
interviennent dans la régulation du cycle cellulaire (telles que p53, p21 et p27). Ainsi, un grand
nombre de protéines intracellulaires peuvent être des substrats pour le protéasome, en particulier
celles impliquées dans l’apoptose, l’angiogénèse, la transcription de facteurs de croissance et de
molécules de signalisation. Au total, un défaut de régulation de ces protéines-clés peut stimuler la
prolifération cellulaire, la croissance tumorale, l’angiogénèse et favoriser la survenue de métastases.
Un des principaux substrats du protéasome est le facteur de transcription NF-kB, surexprimé dans
certains modèles tumoraux comme le MM, entraînant des mécanismes de résistance aux agents
cytotoxiques. C’est particulièrement dans le MM que le bortezomib a démontré son importante
activité en préclinique (Hideshima T. et al., 2001) mais également en clinique (Richardson PG. et al.,
2003).
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Le bortezomib est le premier inhibiteur sélectif de protéasome à avoir bénéficier d’un
développement clinique dans le traitement des cancers. Les résultats d’études pré-cliniques montrent
que le bortezomib inhibe directement la prolifération des cellules de MM et induit leur apoptose. Il
empêche la croissance tumorale paracrine en altérant les interactions entre les cellules de MM et les
cellules stromales. Il empêche la sécrétion de cytokines en inhibant leur facteur de transcription
NF-kB (Hideshima T. et al., 2001 CancerRes ; Hideshima T. et al., 2003 ; LeBlanc R. et al., 2002 ;
Anderson KC., 2001).
Suite à ces résultats, des études de phase II et III ont vu le jour pour des patients de MM en
rechute ou qui sont réfractaires aux autres lignes de traitement. Les résultats favorables de ces études
ont accéléré l’utilisation du bortezomib dans le traitement des patients dont la maladie a progressée
après leur seconde thérapie, et, plus récemment, en seconde ligne de traitement pour les patients dont
la première thérapie a échouée.
Les résultats des études pré-cliniques et cliniques démontrent que les cellules tumorales sont
plus sensibles à l’inhibition des fonctions du protéasome que les cellules normales. Les cellules de
lignées de MM sont 40 fois plus sensibles à l’apoptose induite par l’inhibition du protéasome que les
cellules mononucléées de sang périphérique de donneurs sains (Hideshima T. et al., 2001 CancerRes).
Les études pré-cliniques avec le bortezomib dans le MM :
Les études pré-cliniques avec le bortezomib dans le MM ont été faites sur des cellules de
lignées de MM ou sur des cellules de patients fraîchement isolées. Ces études démontrent que le
bortezomib inhibe directement la prolifération des cellules de MM, quelles soient sensibles ou
« moins sensibles » aux autres agents conventionnellement utilisés (melphalan, doxorubicine,
mitoxantrone et dexaméthasone) et induit une apoptose caspase-dépendante (Hideshima T. et al., 2001
CancerRes). Le bortezomib inhibe l’activation de NF-kB en bloquant la dégradation de son inhibiteur
IkB par le protéasome (Mitsiades N. et al., 2003 ; Hideshima T. et al., 2001 Oncogene) et inhibe les
interactions entre les cellules de MM et les cellules stromales de la moelle osseuse en empêchant la
sécretion de cytokines NF-kB dépendantes et la sécrétion d’IL-6 par les cellules de l’environnement
médullaire (Hideshima T. et al., 2001 CancerRes). Le bortezomib induit une augmentation de
l’expression de protéines pro-apoptotiques et une diminution de l’expression de protéines antiapoptotiques
comme Bcl-2 (Mitsiades N. et al., 2002 et 2003). De plus, il induit la phosphorylation de
c-Jun NH-2 terminal kinase JNK, active la caspase-8, et par conséquent la caspase-3 qui induit des
dommages à l’ADN, la phosphorylation de p53 et la dégradation de MDM2 (Hideshima T. et al.,
2003). Dans un modèle murin de MM, le bortezomib induit une inhibition importante de la croissance
tumorale, dont plusieurs régressions complètes, et double la durée de vie des souris traitées par
rapport aux souris non traitées. En plus d’inhiber la croissance tumorale et d’induire l’apoptose in
vivo, le bortezomib a un effet anti-angiogénique (LeBlanc R. et al., 2002).
Les études de phase II et III avec le bortezomib dans les MM en rechute ou réfractaires aux
autres traitements :
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Les protocoles de phase II SUMMIT (Study of Uncontrolled Multiple Myeloma Managed
with Proteasome Inhibition Therapy) et CREST (Clinical Response and Efficacy Study of Bortezomib
in the Treatment of Relapsing Multiple Myeloma) ont démontré que le bortezomib seul était efficace
pour le tiers voire la moitié des patients de MM qui sont réfractaires aux traitements ou en rechute
(Richardson PG. et al., 2003 ; Jagannath S. et al., 2004). Le protocole de phase III APEX (Assessment
of Proteasome Inhibition for Extending Remissions) compare l’efficacité du traitement avec le
bortezomib seul à l’efficacité de la dexaméthasone à haute dose dans les MM en rechute (Richardson
PG. et al., 2005). Les résultats de cette étude démontrent la large supériorité du traitement par le
bortezomib par rapport au traitement par la déxaméthasone avec 38% de réponse (dont 6% de
rémission complète) vs 18% de réponse respectivement. Face à ces très encourageants résultats, ce
même traitement a été donné à des patients en échec après leur première thérapie. Le traitement par le
bortezomib induit 45% de réponse vs 26% pour le traitement par la dexaméthasone. Des études
comparatives ont été faites en fonction de deux facteurs de pronostic : le niveau de b2-microglobuline
et la délétion du chromosome 13. Dans le groupe traité par le bortezomib, la délétion du chromosome
13 n’est pas associée à une mois bonne réponse ou à une survie plus courte, contrairement à la
diminution de la survie observée chez les patients qui présentent une délétion du chromosome 13
traités par la dexaméthasone (Jagannath S. Haematologica 2005 ;90 (suppl 2) :248, abstract).
Les résultats des études pré-cliniques ont démontré que le bortezomib augmentait la sensibilité
des cellules de MM aux agents utilisés en chimiothérapie conventionnelle et à la dexaméthasone d’où
l’intérêt de développer de nouveaux protocoles de traitements associant le bortezomib à ces agents.
Dans ces essais, de nombreuses combinaisons du bortezomib avec la doxorubicine et le melphalan
et/ou la dexaméthasone ou la thalidomide ont été étudiées afin de renverser la résistance aux
traitements. La combinaison bortezomib+melphalan s’avère être efficace avec 68% de réponse mais
très toxique pour les patients (Berenson JR. et al., 2006). La combinaison
bortezomib+dexaméthasone+cyclophosphamide à faible dose est aussi très efficace avec 90% de
réponse dont 12% de réponse complète (Kropff MH. et al., 2005) et des effets secondaires comme des
infections (24.5%) et des neuropathies périphériques (18.9%). La combinaison qui donne les meilleurs
résultats est l’association bortezomib+thalidomide+dexaméthasone (VTD). 85 patients sont inclus
dans cette étude dont 73% sont « résistants » au thalidomide. De plus, le bortezomib permet de
diminuer les doses de thalidomide. Les résultats sont : 70% de réponse dont 16% de réponse presque
complète et une survie moyenne de 22 mois (Zangari M. et al., 2005). Cette combinaison VTD a été
récemment inclue en traitement de première ligne pour les MM au diagnostic.
Les études de phase II avec le bortezomib seul ou en combinaison dans les MM au
diagnostic :
Suite au succès des résultats et de la toxicité tolérable du bortezomib dans le traitement des
MM en rechute ou réfractaires, plusieurs essais cliniques ont été développés pour tester l’activité et la
toxicité de ce produit comme traitement de première ligne pour des diagnostics. Dans ces études, le
bortezomib est utilisé seul ou plus fréquemment, en combinaison avec les autres agents utilisés en
chimiothérapie conventionnelle.
EPHE Banque de Monographies SVT 11

La toxicité, particulièrement la toxicité neurologique, et l’activité du bortezomib utilisé seul à
la dose standard de 1.3mg/m 2 chez des patients qui n’ont jamais été traités, a été évaluée dans un
essai de phase II (Richardson PG., 2005). Dans cette étude, l’association bortezomib+dexaméthasone
n’est pas permise. Sur 65 patients inclus, 55% présentent une neuropathie. Le traitement avec le
bortezomib seul est efficace avec 28% de réponses dont 10% de réponses complètes. Une autre étude
de phase II où l’association bortezomib à la dose standard associé à la dexaméthasone a été faite sur
48 patients (Jagannath S. et al., 2005,106 :231a). Parmi ces MM au diagnostic, 12 ont reçu le
bortezomib seul et 36 ont reçu la combinaison. Les résultats montrent 90% de réponse dont plus de
20% de réponse complète sur 50% des patients après deux cycles de traitements, sur 79% des patients
après quatre cycles de traitements et sur 90% des patients après six cycles de traitements. L’addition
de dexaméthasone au bortezomib augmente les réponses chez 64% des patients. Ce traitement a aussi
été étudié en préparation à une autogreffe de cellules souches par l’Intergroupe Français du Myélome
(Harousseau JL., 2005,23(suppl 16) :598, abstract). Sur 48 patients inclus dans l’étude, il y a 67% de
réponse dont 17% de réponse complète et 13% de très bonne réponse partielle. D’autres
combinaisons ont été étudiées avec à chaque fois plus de 85% de réponse :
Bortezomib+Doxorubicine+Dexaméthasone (Oakervee HE. et al., 2005) ;
Bortezomib+Thalidomide+Dexaméthasone (Wang M. et al., 2005) ou encore
Bortezomib+Prednisone+Melphalan.
Ces études donnent des informations très importantes concernant la meilleure séquence ou
combinaison à choisir, et révèleront, il faut l’espérer, le traitement optimal pour améliorer le pronostic
des patients de MM dans un avenir proche.
En dépit des progrès thérapeutiques réalisés, le MM reste à l’heure actuelle une maladie
incurable avec peu d’amélioration de la survie globale et une rechute inéluctable. D’où le
développement de thérapies ciblées, c’est-à-dire de drogues capables de neutraliser spécifiquement
l’activité de molécules biologiques participant à la progression tumorale.
II- Interaction des cellules tumorales avec leur environnement
Les plasmocytes malins se localisent au sein de la moelle osseuse où ils tissent un réseau
complexe d’interactions avec leur environnement, qui est absolument essentiel pour la progression
tumorale. Les cellules du microenvironnement communiquent entre elles par contact cellulaire et via
des cytokines et facteurs de croissance, et permettent de recruter les plasmocytes. En retour, les
cellules myélomateuses influencent l’environnement en leur faveur pour assurer une survie et une
prolifération optimale. Cliniquement, cette interaction se manifeste par des lésions osseuses, qui sont
un des signes cliniques majeurs du MM.
Au sein de la moelle osseuse, les cellules de MM sont immergées dans un environnement
EPHE Banque de Monographies SVT 12

contenant des concentrations élevées de facteurs de croissance et cytokines qui vont permettre la
progression du clone tumoral. Ces facteurs se fixent à des récepteurs membranaires spécifiques,
appartenant à différentes familles : les récepteurs tyrosine kinases et les récepteurs aux cytokines. Ces
facteurs sont produits de façon autocrine par les cellules de MM ou de façon paracrine par les cellules
du microenvironnement. Une dizaine de facteurs de croissance ont été identifiés à ce jour. La nature
de la réponse biologique de chaque facteur de croissance est définie par la répartition ou la
distribution tissullaire du récepteur et par des évènements transmembranaires dans lesquels les
tyrosine kinases jouent un rôle essentiel.
II-1. Facteurs de croissance et cytokines dans le MM
II-1-1. L’Interleukine-6 (IL-6)
L’IL-6 a d’abord été décrite comme facteur de différenciation des L B normaux en cellules
productrices d’anticorps (Ac). C’est le facteur de croissance essentiel des cellules malignes de MM.
L’IL-6 est synthétisée par les cellules du mircroenvironnement : cellules stromales, octéoclastes et
ostéoblastes, mais également par les cellules plasmocytaires elles-mêmes. L’IL-6 est un puissant
stimulant des plasmocytes tumoraux en culture (Kawano et al., 1988 ; Klein B. et al., 1989). Aux
stades avancés de la maladie, les taux d’IL-6 dans le sang sont augmentés.
Les plasmocytes tumoraux expriment le récepteur de l’IL-6 (IL-6R) et son expression
augmente parallèlement avec l’évolution de la maladie (Barille S. et al., 1999). L’IL-6R est composé
de deux chaînes : une chaîne a spécifique de 80 kDa ou gp80 et une chaîne b dite chaîne commune ou
gp130. L’IL-6 se lie à la gp80, induit la tyrosine phosphorylation et l’association à la gp130, la
dimérisation de la gp130 et la transduction du signal (Murakami M. et al., 1993 ; Nishimoto N. et al.,
1994 ; Taga T. et al., 1989 et 1992). Les voies de transduction activées sont les voies Janus-kinase-
2/signal transducers and activators of transcription-3 JAK-2/STAT-3, Ras/mitogen activated protein
kinase/extracellular signal-related kinase Ras/MAPK/Erk et phosphatidylinositol-3Kinase/Akt PI-
3K/Akt. L’activation des voies JAK-2/STAT-3 et PI-3K/Akt est impliquée dans la protection contre
l’apoptose et l’activation des voies Ras/MAPK/Erk, JAK-2/STAT-3 et PI-3K/Akt induit la
prolifération. Ces voies sont détaillées dans les prochains chapitres.
En 1988, le groupe de Kawano décrivait une production d’IL-6 par les cellules stromales. En
1989, Klein et al. démontrent que l’IL-6 est un facteur de croissance essentiellement paracrine,
produit par l’environnement médullaire. L’IL-6 peut également être secrétée par les plasmocytes mais
cette production est faible. La production autocrine d’IL-6 est associée à un phénotype malin sévère,
un index de prolifération élevé et une résistance à l’apoptose induite pas les drogues (Frassanito MA.
et al., 2001). Cette synthèse est stimulée à la fois par le contact direct des cellules myélomateuses et
par des facteurs solubles comme le TNF-a qui est également un facteur de croissance autocrine des
cellules de MM (Hideshima T. et al., 2001), l’IL-1b (Costes V. et al., 1998), le transforming growth
factor b (TGF-b) (Urashima M. et al., 1996), le basic fibroblast growth factor (bFGF) et le vascular
endothelial growth factor (VEGF) (Le Gouill S. et al., 2004).
EPHE Banque de Monographies SVT 13

De nombreuses études ont démontré l’importance de l’IL-6 dans la survie et la prolifération
des cellules de MM.
L’IL-6 induit la prolifération in vitro des cellules tumorales de patients en phase
extramedullaire (Zhang XG. et al., 1994).
L’IL-6 inhibe l’apoptose induite par la privation de sérum, les Ac anti-Fas et certaines drogues
utilisées en clinique (Hallek M. et al., 1998).
L’IL-6 protège les cellules de l’apoptose induite par la dexaméthasone via l’activation de la
voie PI-3K/Akt (Hideshima T. et al., 2001).
La privation en IL-6 entraîne un arrêt de la prolifération des cellules qui meurent
progressivement par apoptose (Jourdan M. et al., 2000).
Les taux sériques d’IL-6 et de récepteur soluble de l’IL-6 sont augmentés chez les patients
atteints de MM et sont associés à un mauvais pronostic (Bataille R. et al., 1989).
Le blocage de l’IL-6 par des Ac neutralisants chez des patients atteints de MM a des effets
anti-tumoraux (Bataille R. et al., 1995).
Dans un modèle de plasmocytome murin, les souris IL-6 -/- ne développent pas de tumeurs
plasmocytaires (Hilbert DM. et al., 1995).
II-1-2. Autres cytokines de la famille IL-6, et IL-10
L’IL-6 est le membre principal d’une famille de cytokines ayant la chaîne b du récepteur ou
gp130 en commun. Ces autres cytokines sont l’oncostatine M (OSM), le Leukemia Inhibitory Factor
(LIF), le Ciliary Neutrophic Factor (CNTF) et l’IL-11 (Zhang XG. et al., 1994). Leur rôle n’est
vraissemblablement pas essentiel pour l’émergence de la maladie car elles sont produites en faible
quantité pas les cellules tumorales et les cellules de l’environnement. L’IL-11 induit une
homodimérisation de la gp130. Les autres cytokines induisent une hétérodimérisation de la gp130
avec le LIF récepteur (LIFR) pour le LIF, le CNTF récepteur (CNTFR) pour le CNTF, l’OSM
récepteur (OSMR) ou LIFR pour l’OSM (Kishimoto T. et al., 1995). Des boucles autocrines
impliquant ces facteurs pourraient avoir une importance. L’IL-10 est un facteur de croissance des
cellules de MM dépendantes de l’IL-6. L’effet de l’IL-10 est inhibé par un Ac anti-gp130 mais pas
par des Ac neutralisants anti-IL-6 ou anti-IL-6R, impliquant que l’IL-10 agirait par l’intermédiaire
d’un récepteur membre de la famille IL-6 (Lu ZY. et al., 1995 ; Gu ZJ. et al., 1996). De plus, l’IL-10
induit l’expression de l’OSMR, rendant ainsi fonctionnelle la boucle autocrine de l’OSM (Klein B. et
al., 1999).
II-1-3. L’Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1)
L’IGF-1 est un facteur de survie et de prolifération pour les lignées cellulaires de MM
dépendantes de l’IL-6 ou non (Jourdan M. et al., 2000 ; Georgii-Hemming P. et al., 1996 ; Ferlin M.
et al., 2000 ; Jelinek DF. et al., 1997). L’IGF-1 a aussi un rôle protecteur des cellules contre
l’apoptose induite par la dexaméthasone et la cycloheximide, mais pas par Fas (Xu F. et al., 1997). La
EPHE Banque de Monographies SVT 14

liaison de l’IGF-1 à la chaîne a extracytoplasmique du récepteur induit l’auto-phosphorylation du
domaine tyrosine kinase de la chaîne b intracytoplasmique. Cette activation entraîne la
phosphorylation de différents substrats et l’activation des voies de signalisation Ras/MAPK et PI-
3K/Akt. La voie PI-3K/Akt est la voie majeure de régulation de l’apoptose et de la prolifération
induite par l’IGF-1. Il a aussi été démontré que l’activation de la voie PI-3K/Akt par l’IGF-1 induirait
l’activation de la voie nuclear factor-kB NF-kB (Mitsiades CS. et al., 2002). L’IGF-1 est produit par
le foie et par de nombreuses cellules du microenvironnement comme les cellules stromales de la
moelle osseuse, les ostéoblastes et les cellules endothéliales.
Cette partie est développée de façon détaillée dans la troisième partie : Le couple IGF-1/IGF-1R dans
le MM.
II-1-4. Le Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF)
Le VEGF est un facteur angiogénique pour les tumeurs solides et hématopoïétiques (Podar K.
et Anderson KC., 2005). Dans le MM, le VEGF est à la fois synthétisé par les plasmocytes et par les
cellules stromales (Podar K. et al., 2001 et 2002), et est en partie responsable de l’angiogénèse
observée dans la moelle osseuse des patients atteints de MM. Pourtant, un lien direct entre le taux de
VEGF et le pronostic de la maladie n’est pas clairement établi. Par contre, il a été démontré que
l’augmentation de la densité des microvaisseaux dans la moelle osseuse des patients atteints de MM
est associée à un mauvais pronostic (Rajkumar SV. et al., 2000).
Les cellules de MM et les cellules stromales synthétisent le VEGF et expriment le récepteur
Flt-1 conduisant à une phosphorylation du récepteur. Le VEGF exogène active la voie Erk/MAPK,
stimule la prolifération et la migration des cellules de MM (Lentzsch S. et al., 2004 ; Le Gouill S. et
al., 2004 ; Lin B. et al., 2002 ; Podar K. et al., 2001 et 2004). L’utilisation du GW654652, un
inhibiteur pan-VEGF récepteur, diminue la prolifération et la survie des cellules de MM (Podar K. et
al., 2004). La migration induite par le VEGF est associée à l’activation des voies PI-3K et PKC-a
(Podar K. et al., 2002). Le VEGF induit également l’expression de heat shock protein 90 (Hsp90) et
sa liaison à Bcl-2 et Apaf-1, augmentant la résistance des cellules à l’apoptose induite par la privation
de sérum (Dias S. et al., 2002) par la dexaméthasone (Lin B. et al., 2002). Le thalidomide inhibe la
secrétion de VEGF par les cellules endothéliales de la moelle osseuse (Vacca A. et al., 2003 et 2005).
Le VEGF induit la prolifération et la survie via la régulation positive de la protéine anti-apoptotique
Mcl-1 et l’augmentation de l’expression de la survivine et de c-IAP (Le Gouill S. et al., 2004).
II-1-5. Famille du Tumor Necrosis Factor a (TNF-a)
II-1-5-1. Le TNF-a
Le TNF-a est produit pas les cellules myélomateuses et par les cellules stromales de la moelle
osseuse. Les taux sériques sont plus élevés chez les patients présentant une MGUS ou un MM que
chez les sujets sains, et augmentent avec l’évolution de la maladie. Des taux plus élevés ont été
EPHE Banque de Monographies SVT 15

trouvés chez des patients atteints de MM présentant des lésions osseuses où les ostéoclastes
surexpriment constitutivement Fas, le récepteur DR4/DR5, l’intracellular adhesion molecule-1
(ICAM-1) et le monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1) (Silvestris F. et al., 2004). Le TNF-a
régule positivement l’expression de molécules d’adhésion impliquées dans l’interaction entre le
plasmocyte malin (LFA-1 et VL-4) et le stroma médullaire (vascular cell adhesion molecule-1
VCAM-1 et ICAM-1) (Damiano JS. et al., 1999). Le TNF-a sécrété par les cellules de MM ne
stimule pas leur croissance ou n’induit pas leur résistance aux drogues de façon significative. Le
TNF-a secrété par les cellules de MM stimule la production d’IL-6 par les cellules stromales via
l’activation de la voie NF-kB (Hideshima T. et al., 2001). NF-kB est un facteur de transcription qui
stimule la transcription de nombreuses protéines incluant des cytokines, des chemokines, des
molécules d’adhésion (ICAM-1 et VCAM-1), des protéines anti-apoptotiques et d’autres contrôlant le
cycle cellulaire.
II-1-5-2. Le couple CD40/CD40 ligand
Le CD40 ligand, membre de la famille TNF-a, induit la croissance des cellules de MM
directement ou indirectement via ses actions sur les cellules du microenvironnement. Le CD40 est
exprimé par les plasmocytes normaux et par la plupart des plasmocytes tumoraux (75% des patients).
Un fort niveau d’expression du CD40 par les plasmocytes tumoraux est corrélé au stade avancé de la
maladie (Pellat-Deceunynck C. et al., 1994). La stimulation CD40 sur la lignée cellulaire de MM
XG-2 qui présente un niveau d’expression élevé du CD40, induit un arrêt de la prolifération via le
lymphocyte function-associated antigen LFA-1 et ICAM-2 (Pellat-Deceunynck C. et al., 1996) puis
l’apoptose. Cette apoptose est augmentée par la stimulation avec la molécule CD95/Fas. Le CD95 agit
en synergie avec le CD40 pour induire la mort des cellules XG-2 (Bergam o A. et al., 1997). Le
CD40 ligand agit directement sur la prolifération des cellules de MM p53-dépendantes et sur la
migration des cellules via les voies PI-3K/Akt et NF-kB (Tai YT. et al., 2003). Indirectement, le
CD40 ligand induit la sécrétion d’IL-6 et de VEGF par les cellules stromales de la moelle osseuse,
stimulant la croissance des cellules de MM.
II-1-5-3. Le B-cell activating factor BAFF et a proliferation-inducing ligand
APRIL
BAFF et APRIL appartiennent à la famille TNF-a, possèdent beaucoup d’homologie et sont
tous les deux exprimés par les cellules de MM (Moreaux J. et al., 2004 ; Novak AJ. et al., 2004).
Trois récepteurs de BAFF ont été identifiés : B-cell maturation antigen (BCMA), transmembrane
activator and calcium-modulating cyclophilin ligand interactor (TACI) and B-cell activating factor
receptor (BAFF-R). Les récepteurs TACI et BCMA peuvent aussi se lier à APRIL, BAFF-R est
spécifique de BAFF. Les taux sériques de BAFF et APRIL sont augmentés chez les patients atteints
de MM. D’une façon importante, ces récepteurs sont exprimés par les cellules de lignées de MM mais
aussi par les cellules primaires (Novak AJ. et al., 2004). BAFF et APRIL stimulent la croissance des
EPHE Banque de Monographies SVT 16

cellules de MM et activent les voies NF-kB, PI-3K/Akt et Ras/Raf/MAPK, augmentent l’expression
de protéines anti-apoptotiques comme Mcl-1 et Bcl-2 et protègent les cellules de MM contre
l’apoptose induite par la privation d’IL-6 ou par la dexaméthasone (Moreaux J. et al., 2004).
II-1-6. Le basic fibroblast growth factor (bFGF)
Le bFGF est un facteur angiogénique exprimé et sécrété par les cellules de MM (Vacca A. et
al., 1999).
La stimulation des cellules stromales de la moelle osseuse par le bFGF induit une
augmentation de la sécrétion d’IL-6 dépendante de la dose et du temps. La stimulation par l’IL-6
augmente l’expression et la sécrétion du bFGF par les cellules de MM (Bisping G. et al., 2003). Ces
données suggèrent une interaction paracrine entre l’IL-6 et le bFGF et les cellules stromales de la
moelle osseuse et les cellules de MM, non seulement sur la néovascularisation mais aussi sur la
croissance et la survie des cellules de MM et du microenvironnement (Chesi M. et al., 2001). Le
traitement de cellules de MM par le bFGF a un effet protecteur partiel contre l’apoptose (Lentzsch S.
et al., 2004).
Dans le MM, la dérégulation du gène FGFR3 par la translocation t(4;14) est retrouvée chez 10
à 20% des patients et est associée à un mauvais pronostic (Hideshima T. et al., 2004 ; Chang H. et al.,
2005). Ce récepteur membranaire est facilement accessible par des inhibiteurs spécifiques de son
activité tyrosine kinase et fait de ce récepteur une cible thérapeutique intéressante. Dans un modèle
murin de MM, il a été montré que des souris traitées avec un inhibiteur de FGFR3 présentent un
retard dans la progression tumorale et une survie prolongée (Trudel S. et al., 2004). Il a aussi été
démontré que la thalidomide inhibe la sécrétion de bFGF par les cellules endothéliales de la moelle
osseuse (Vacca A. et al., 2003 et 2005).
II-1-7. Les facteurs inhibant la prolifération des cellules de MM
II-1-7-1. L’interféron g (IFN-g) et l’interféron b (IFN-b)
L’IFN-g a été décrit comme inhibant la prolifération des cellules de MM dépendantes de l’IL-
6 (Portier M. et al., 1993). Il n’affecte pas la production endogène d’IL-6, mais semble agir
directement sur les cellules de MM. L’IFN-g interfèrerait avec le signaling de l’IL-6 et induirait
l’apoptose. L’IFN-g inhibe aussi la résorption osseuse induite par les cytokines.
L’IFN-b réduit la tyrosine phosphorylation et l’activation induite par l’IL-6 de nombreuses
protéines dont Ras (Berger LC. et al., 1997).
II-1-7-2. La protéine Fas/APO-1/CD95
La protéine Fas/APO-1/CD95 appartient à la famille des récepteurs de type TNF-R, impliqués
dans la programmation de la mort cellulaire de nombreux types cellulaires dont les cellules de MM.
La plupart des cellules de lignées de MM et les plasmocytes malins expriment Fas. Cependant,
EPHE Banque de Monographies SVT 17

l’expression de Fas n’est pas toujours associé à l’induction de l’apoptose. L’IL-6 serait capable de
protéger les cellules de l’apoptose induite par Fas en inhibant l’activation de la voie stress activated
protein kinase SAPK (Chauhan D. et al., 1997).
II-1-8. L’interféron a (IFN-a)
L’IFN-a est difficile à classer puisqu’il est décrit comme un facteur de croissance des cellules
de MM in vitro, mais des effets inhibiteurs lui sont aussi appropriés. L’IFN-a stimule la prolifération
de cellules de patients atteints de MM (Brenning G. et al., 1985) et la croissance des lignées
cellulaires de MM dépendantes de l’IL-6 (Jourdan M. et al., 1991). Ces effets semblent être médiés
par une augmentation de la production autocrine d’IL-6 par les cellules de MM. L’IFN-a est un
facteur de croissance pour les cellules de MM (Brenning G. et al., 1986 ; Jourdan M. et al., 1991 ;
Jelinek DF. et al., 1997), essentiellement en induisant une surexpression de la protéine antiapoptotique
Mcl-1 (Jourdan M. et al., 2000 ; Puthier D. et al., 2001). Les effets opposés de l’IFN-a
observés dans le MM pourraient être dus à sa capacité à induire l’expression de l’inhibiteur p19 dans
certaines lignées de MM, induisant alors l’apoptose (Arora T. et al., 1998).
D’autres facteurs ont également été décrits : le stromal cell-derived factor-1a (SDF-1a),
Notch, Wnt, TGF-b1, IL-1b, IL-15 et IL-21, TRAIL.
Il est important de souligner que l’expression de récepteurs de nombreuses cytokines varie
d’un patient à l’autre, ainsi que d’une cellule à l’autre au sein d’une tumeur d’un patient donné.
Néanmoins, l’IL-6 reste clairement le facteur de croissance le plus puissant de toutes ces cytokines
puisque les concentrations d’IL-6 trouvées in vitro et in vivo sont 500 à 5000 fois supérieures que les
concentrations des autres facteurs de croissance des cellules de MM (Klein B. 1995).
II-2. Les voies de signalisation dans le Myélome Multiple
La survie et la prolifération des cellules de MM induites par les différents facteurs de
croissance et cytokines décrits précédemment passent par 4 voies de signalisation : la voie
JAK/STAT, la voie PI-3K/Akt, la voie des MAPK et la voie NF-kB. Chacune de ces voies est une
cible thérapeutique potentielle.
II-2-1. Activation de la voie JAK/STAT
La voie JAK/STAT est essentiellement activée par l’IL-6. L’IL-6 se fixe sur la chaîne a de
l’IL-6R. Ce complexe se lie à la gp130 pour former un récepteur de haute affinité capable de
transduire le signal (Taga T. et al., 1989). Des protéines Janus kinases JAK-1, JAK-2 et Tyk-2, qui
sont constitutivement associées à la gp130, sont alors phosphorylées et activées (Stahl N. et al.,
1995). Elles phosphorylent à leur tour les six résidus tyrosines de la région intracytoplasmique de la
gp130, qui vont servir d’ancrage à d’autres protéines cytoplasmiques, STAT1 et STAT3 via leur
EPHE Banque de Monographies SVT 18

domaine SH2 (Heinrich PC. et al., 2003). Les protéines STAT sont des facteurs de transcription qui
sont présents dans le cytoplasme sous forme non phosphorylée. Leur phosphorylation en tyrosine
provoque leur hétérodimérisation STAT1/STAT3 ou STAT3/STAT3, leur translocation vers le noyau
et leur fixation à des séquences d’ADN spécifiques pour activer la transcription de gènes cibles
impliqués dans la survie des cellules de MM dont les gènes Bcl-XL et Mcl-1 et des gènes impliqués
dans la prolifération comme la cycline D1 (Catlett-Falcone R. et al., 1999 ; Oshiro MM. et al., 2001 ;
Puthier D. et al., 1999). Puthier et al. ont démontré que l’inhibiteur de JAK-2 (AG490) est capable
d’inhiber l’effet de l’IL-6 sur l’induction de l’expression de Mcl-1 et de réduire la phosphorylation de
STAT3. L’AG490 inhibe également les effets anti-apoptotiques de l’IL-6 suggérant que STAT3 est
impliqué dans ce processus et que JAK-2 pourrait être la protéine impliquée dans l’up-régulation de
Mcl-1 (Puthier D. et al., 1999).
SOCS-1 (suppressor of cytokine signaling-1) et SHP1 (Src-homology phosphatase type-1)
sont des régulateurs négatifs de la voie JAK/STAT et sont généralement « éteints » dans les cellules
de MM par hyperméthylation, contribuant à l’activation de la voie JAK/STAT (Galm O. et al., 2003 ;
Chim CS. et al., 2004).
STAT3 joue un rôle important dans la survie (Catlett-Falcone R. et al., 1999), dans la
chimiorésistance (Alas S. et al., 2003) et la prolifération des cellules de MM (Brocke-Heidrich K. et
al., 2004). Cependant, en présence de cellules stromales de la moelle osseuse, la survie des cellules de
MM devient indépendante de l’activation de STAT3 par l’IL-6. En effet, le traitement de cellules de
MM (une lignée IL-6 dépendante et des cellules primaires de MM) avec un anti-IL-6R ou un antigp130
induit l’apoptose si ces cellules ne sont pas en co-culture avec les cellules stromales de
l’environnement médullaire. Au contraire, aucune apoptose n’est observée si les cellules de MM sont
en présence de cellules stromales. L’analyse des signaux intra-cellulaires des cellules traitées par ces
anti-IL-6R ou anti-gp130 révèle une inhibition des phosphorylations de la gp130 et de STAT3 en
absence ou en présence des cellules sromales de la moelle osseuse, alors que la phosphorylation de
Erk1 et Erk2 n’est que très peu affectée. Ces observations montrent que la voie IL-6/gp130/STAT3
n’est pas essentielle à la survie des cellules de MM si celles-ci sont en présence de cellules stromales
de l’environnement médullaire (Chatterjee M. et al., 2002).
II-2-2. Activation de la voie Ras/MAPK
L’IL-6, via la gp130, peut activer la voie des MAPK par le recrutement et la phosphorylation
de Shc (Giordano V. et al., 1997). Shc phosphorylé va alors recruter une autre « docking protein »
Grb2, pour former le complexe Shc/Grb2/SOS. Ce complexe active Ras qui est à l’origine de la
cascade d’activation des MAPK. Raf est alors phosphorylé, active MEK-1, qui active Erk1 et Erk2.
Erk1/2 activent à leur tour plusieurs facteurs de transcription, dont ELK-1, AP-1 et NF-IL6 (Hallek
M. et al., 1998). La contribution exacte de cette voie par rapport à la voie JAK/STAT dans la survie
ou la prolifération des cellules de MM est difficile à établir puisqu’il existe une coopération : STAT1
EPHE Banque de Monographies SVT 19

et STAT3 doivent être phosphorylés par Erk2 pour avoir une activité transcriptionnelle optimale.
La voie MAPK est également activée par la plupart des facteurs de croissance des cellules de
MM connus, dont l’IGF-1. Cependant, la stimulation de la croissance des cellules de MM par l’IGF-1
est bloquée par un inhibiteur des PI-3K mais pas par un inhibiteur des MAPK (Pene F. et al., 2002).
Du fait de son activation par de nombreuses cytokines, la voie Ras/MAPK est une cible
thérapeutique intéressante. L’IL-6 induit la prolifération des cellules de MM via l’activation de la
voie Ras/Raf/MEK/Erk (Ogata A., et al, 1997). Cette prolifération peut être inhibée par l’utilisation
d’anti-sens anti-Erk ou par le PD98059, inhibiteur de MEK. Une mutation d’un des résidus tyrosine
de la gp130 empêche la phosphorylation de SHP2 et induit une inhibition de la prolifération.
L’expression du gène N-ras muté, codant pour une forme constitutivement active de la protéine, dans
la lignée de MM ANBL-6 (IL-6 dépendante) entraîne une croissance cellulaire indépendante de l’IL-
6 (Billadeau D. et al., 1995).
II-2-3. Activation de la voie PI-3K/Akt
L’activation de la voie PI-3K résulte de la génération de phosphatidylinositol phosphates dont
le phosphatidylinositol-3 phosphate PIP3 . Une des cibles de la PI-3K et des phospholipides est Akt.
Le PIP 3 se lie au « pleckstrin-homology » domaine d’Akt qui est alors transloqué à la membrane
cellulaire où il est activé par phosphorylation par PDK1 et PDK2. Une activation constitutive de la
voie PI-3K et d’Akt a été trouvée dans les lignées cellulaires de MM (Tu Y. et al., 2000) et dans les
cellules de patients atteints de MM alors que l’activation d’Akt n’a pas été observée dans les cellules
hématopoïétiques normales de ces mêmes patients (Hsu J. et al., 2001). Plusieurs études ont démontré
que de nombreux facteurs de croissance et cytokines des cellules de MM dont l’IL-6, le bFGF, le
VEGF et l’IGF-1 activaient la voie PI-3K/Akt in vitro et in vivo (Tu Y. et al., 2000 ; Hideshima T. et
al., 2001 ; Qiang YW. et al., 2002 ; Lentzsch S. et al., 2004 ; Hyun T. et al., 2000). De plus, la perte
de l’expression de la phosphatase and tensin homolog deleted on chromosom ten PTEN conduit à une
activation constitutive de la voie PI-3K/Akt dans les cellules de MM (Hyun T. et al., 2000). PTEN est
un gène suppresseur de tumeur qui déphosphoryle PIP3 et conduit à une réduction de l’activité d’Akt.
L’activation de la voie PI-3K par l’IGF-1 et l’IL-6 est en partie responsable de la prolifération, de la
survie et des effets protecteurs contre des agents toxiques des cellules de MM (Tu Y. et al., 2000 ;
Hideshima T. et al., 2001 ; Qiang YW. et al., 2002). L’activation d’Akt par la PI-3K serait
responsable de la prolifération et des effets anti-apoptotiques liés à la PI-3K puisque l’expression
d’un dominant négatif Akt-/- dans les cellules de MM ou l’inhibition pharmacologique d’Akt résulte
en une diminution du nombre de cellules en phase S et une augmentation de l’apoptose (Mitsiades
CS. et al., 2002 ; Hsu J. et al., 2001). L’activation constitutive d’Akt protège les cellules de MM
contre certains agents antitumoraux comme la doxorubicine (Mitsiades CS. et al., 2002).
La voie PI-3K/Akt est une voie importante dans la régulation de la synthèse du glucose induite
par les cytokines. Akt régule la croissance des cellules via la protéine molecular targets of rapamycin
(mTOR)/p70S6Kinase et influence le cycle cellulaire et la prolifération en agissant directement sur les
WAF1/Cip1 Kip1
EPHE Banque de Monographies SVT 20

inhibiteurs de CDK p21 et p27 ou indirectement sur les niveaux de p53 et de la cycline
D1. L’inhibition de mTOR par la rapamycine inhibe la prolifération cellulaire, induit l’apoptose et
sensibilise les cellules de MM à la dexaméthasone (Qiang YW. et al., 2002 ; Shi Y. et al., 2002 ;
Stromberg T. et al., 2004). L’activation d’Akt conduit également à la phosphorylation de forkhead
transcription factors FKHR, FKHRL-1 et AFX, qui empêchent leur translocation au noyau et leur
activité transcriptionnelle. Akt joue aussi un rôle important dans la survie des cellules en inhibant
directement la protéine pro-apoptotique Bad et la caspase-9, ou indirectement par p53, NF-kB et la
télomérase (Akiyama M. et al., 2002 ; Cantley LC., 2002).
II-2-4. Activation de la voie NF-kB
La voie NF-kB est activée essentiellement par BAFF et APRIL, via leurs récepteurs BCMA et
TACI. BAFF et APRIL entraînent une augmentation de l’expression des protéines anti-apoptotiques
Mcl-1 et Bcl-2 (Moreaux J. et al., 2004). La voie NF-kB est également activée par l’IGF-1. Dans une
lignée de MM, il a été montré que la voie PI-3K/Akt pouvait activer la voie NF-kB et l’expression de
plusieurs de ses cibles impliquées dans la survie cellulaire comme A1, cIAP2, XIAP2, la survivine et
FLIP (Mitsiades CS et al., 2002).
Dans la plupart des types cellulaires, NF-kB est localisé dans le cytosol et est inactivé par son
association à un inhibiteur de la famille IkB. Les activateurs de NF-kB, comme le TNF-a, active IkB
kinase (IKK), conduisant à la phosphorylation d’IkB et à sa dégradation par la sous unité 26S du
protéasome, libérant ainsi NF-kB. La conséquence directe est la translocation de NF-kB du
cytoplasme au noyau où il va pouvoir transcrire des gènes cibles. De nombreuses études ont démontré
une activation constitutive de NF-kB dans les cellules de MM de patients ou dans les lignées
cellulaires (Feinman R. et al., 1999 ; Bharti AC. et al., 2004). La diminution de l’activité de NF-kB
est un évènement précoce dans l’induction d’apoptose par la dexaméthasone et le maintien d’une
activation constitutive de NF-kB est corrélé à une résistance des cellules de MM à la dexaméthasone
(Feinman R. et al., 1999). Le thalidomide a aussi une activité anti-NF-kB (Mitsiades N. et al., 2002).
L’inhibition spécifique de NF-kB induit l’apoptose, inhibe la prolifération cellulaire, augmente les
effets cytotoxiques des agents antitumoraux et inhibe les effets protecteurs de l’IL-6 contre
l’inhibition de la prolifération induite par la dexaméthasone ou la thalidomide (Bharti AC. et al.,
2003 ; Bharti AC. et al., 2004 ; Hideshima T. et al., 2002 ; Mitsiades N. et al., 2002).
Dans les cellules de MM , l’inhibiteur du protéasome bortezomib (ou Velcade) induit
l’apoptose, inhibe la prolifération et sensibilise les cellules de MM aux agents chimiothérapeutiques
conventionnels. Ces effets sont en partie dus à l’inhibition de NF-kB en bloquant la dégradation de
IkB (Hideshima T. et al., 2002). Des études cliniques ont montré que l’efficacité du bortezomib dans
le traitement des MM réfractaires ou en rechute (Richardson PG. et al., 2003) et des MM au
diagnostic.
Du fait de la grande diversité des facteurs de croissance impliqués dans la croissance et la
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prolifération des cellules tumorales au sein de leur environnement, la biologie du MM est complexe.
Il existe de nombreuses interactions entre les différentes voies précédemment décrites : la voie
JAK/STAT, la voie PI-3K/Akt, la voie des MAPK et la voie NF-kB.
III- La phosphatase CD45 dans le Myélome Multiple
Bien que les plasmocytes myélomateux soient originaires d’un même clone, on peut observer
au sein d’une même tumeur des populations différentes en fonction de l’expression de récepteurs
membranaires comme le CD45. Certaines populations de cellules de MM comme les cellules
immatures MPC-1 - CD49e - prolifèrent en réponse à l’IL-6 alors que d’autres vont sécréter des Ac en
réponse à l’IL-6 (Kawano MM. et al., 1993). Seule la population CD45 + MPC-1-CD49e- prolifèrent
en réponse à l’IL-6 (Fujii R. et al., 1999). Néanmoins, les mécanismes moléculaires responsables de
la prolifération induite par l’IL-6 dans les cellules CD45 + et non dans les cellules CD45- ne sont pas
encore clairement élucidés. L’IL-6 active les voies JAK/STAT et ERK1/2 dans les lignées de MM
CD45 + et CD45- . Mais dans les lignées de MM CD45- , les protéines tyrosine kinases PTK de la
famille src ne sont pas activées, par conséquent, ces cellules ne prolifèrent pas en réponse à l’IL-6
(Ishikawa H. et al., 2002).
III-1. Généralités
III-1-1. Structure du gène de la phosphatase CD45
Le CD45 est un récepteur transmembranaire qui a été initialement décrit comme le « leukocyte
common antigen » exprimé par toutes les cellules hématopoïétiques sauf par les érythrocytes et les
plaquettes. Le CD45 est l’une des glycoprotéines les plus abondantes à la surface cellulaire, présente
sur plus de 10% de cette surface (Thomas ML. et al., 1989).
Le CD45 est le produit d’un seul gène localisé sur le chromosome 1 en 1q31-32. Ce gène
s’étend sur 120 ± 10 kb et contient 35 exons (Goff LK. et al., 1999 ; Fernandez-Luna JL. et al., 1991).
La région du promoteur du gène du CD45 est située dans l’intron 1, dans une région très conservée
entre les humains et les rongeurs. Ce puissant promoteur n’est pas tissu spécifique. Il ne contient pas
de boîte « TATA ».
Le CD45 existe sous plusieurs isoformes grâce à l’épissage alternatif des exons 4, 5 et 6
appelés A, B et C. Ces trois exons sont très riches en sites de glycosylation. Ces isoformes sont
différentes par leur domaine extracellulaire, leur taille, leur configuration et leur charge négative. Le
reste de la région extra-cellulaire est fortement N-glycosylée et contient une région riche en cystéine
suivie par trois répétitions de domaine fibronectine de type II. La forme la plus longue de 240 kDa est
appelée CD45RABC et contient les trois exons. L’isoforme la plus courte de 180 kDa ne comprend
aucun de ces exons et est appelée CD45RO. Le rôle physiologique de ces isoformes n’est pas encore
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clarifié (Streuli M. et al., 1987).
L’isoforme exprimée par les cellules de MM est CD45RO, alors que les plasmocytes normaux
expriment le CD45RA (Fujii R. et al., 1999). Un changement d’isoforme a probablement lieu lors de
la progression des plasmocytes normaux en plasmocytes tumoraux. Lorsque les cellules de MM sont
stimulées par l’IL-6, les isoformes CD45RO et CD45RB peuvent transloquer aux lipides rafts alors
que l’isoforme CD45RA ne peut pas. Cette translocation aux lipides rafts induite par l’IL-6, plus
rapide pour CD45RO que CD45RB, régule l’activité phosphatase du CD45 pour induire l’activation
de Lyn et par conséquent, la prolifération des cellules de MM (Li FJ. et al., 2005).
Le CD45 est constitué d’une simple région transmembranaire et d’une longue queue
cytoplasmique qui contient deux domaines protéine tyrosine phosphatase PTP D1 et D2,
indispensable pour l’activation des lymphocytes T et B par leur récepteur respectif (Trowbridge IS.
and Thomas ML., 1994). Seul le domaine D1 a une activité PTP. La fonction du domaine D2 n’est
pas claire. Il pourrait contribuer à la stabilité et à l’activité optimale du CD45 via des interactions
moléculaires avec D1 et/ou la région entre D1 et D2. Le domaine D2 régule la fonction du CD45
grâce à un insert de 19 acides aminés (aa) riche en sérine, associé et phosphorylé par la caséine kinase
II (CK2) (Greer SF. et al., 2001).
III-1-2. Fonctions du CD45
III-1-2-1. Le CD45 dans le développement des L T , signaling et fonction
Des études sur des lignées CD45 déficientes ont permis de définir le CD45 comme un
régulateur positif obligatoire à la stimulation antigénique. Des hommes et des souris CD45 déficients
développent un phénotype sévère d’immunodéficience (severe-combined immunodeficiency SCID).
Les souris CD45 déficientes présentent des défauts de développement du thymus dû à une
augmentation de l’apoptose et à un dysfonctionnement du signaling via le pré-TCR et le TCR (Byth
KF. et al., 1996).
La liaison du TCR à l’antigène présenté par le complexe majeur d’histocompatibilité conduit à
l’activation du LT . Le premier évènement est l’activation des PTK de la famille src, Lck et Fyn. Ces
PTK phosphorylent les motifs ITAMs (immunoreceptor tyrosine-based activation motifs) présents
dans les sous unités du TCR. La phosphorylation des ITAMs permet le recrutement et l’activation de
ZAP-70, une PTK. L’augmentation de l’activité PTK conduit à la phosphorylation de protéines
adaptatrices et d’enzymes qui facilitent la stimulation pour conduire à l’activation de la cellule T avec
de nouveaux gènes transcrits, une réorganisation du cytosquelette, une production de cytokines et la
prolifération.
III-1-2-2. Modulation des PTK de la famille src par le CD45
Les PTK de la famille src sont Blk, Fgr, Fyn, Hck, Lck, Lyn, Src et Yes, certaines exprimées
EPHE Banque de Monographies SVT 23

exclusivement par les cellules hématopoïétiques. Elles sont le premier substrat du CD45. Elles sont
responsables de l’initiation des réponses immunitaires des cellules B et T. Elles peuvent aussi moduler
le signaling des facteurs de croissance, de cytokines ou de récepteurs aux intégrines. En plus de leur
rôle positif, elles régulent négativement le signaling en phosphorylant les motifs ITIMs
(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs) de récepteurs inhibiteurs, conduisant au
recrutement et à l’activation de molécules inhibitrices comme SHP-1 et SHP-2. Fyn et Lck sont les
PTK de la famille src les plus représentées dans les LT . Les PTK de la famille src ont des domaines
src homology (SH)2 et SH3 qui sont des domaines catalytiques, et une région COOH-terminale
conservée qui comporte un résidu tyrosine phosphorylé spécifiquement par Csk, une PTK
cytosolique. Sous cette forme phosphorylée, elles sont inactives. Le principal rôle du CD45 est de
déphosphoryler le résidu tyrosine. Les PTK de la famille src participent aux voies de signalisation
activées par les facteurs de croissance, les cytokines et la stimulation antigénique afin d’amplifier le
signal (Corey SJ. et Anderson SM., 1999). Dans le MM, une étude démontre que l’activation des
PTK de la famille src est associée à la stimulation IL-6 (Hallek M. et al., 1997).
En plus des PTK de la famille src, le CD45 régule négativement d’autres récepteurs en
déphosphorylant JAK. JAK fonctionne comme un régulateur positif du signaling en phosphorylant
STAT qui peut alors aller vers le noyau et transcrire des gènes cibles. Dans des souris CD45-/-, une
hyper-phosphorylation de JAK2 et de STAT3 et STAT5 en réponse à des cytokines a été décrite par
Irie-Sasaki J. et al. (2001).
III-1-2-3. Le CD45 dans les L B
L’activation du L B induit l’activation et le recrutement des PTK de la famille src, comme les
protéines Lyn, Fyn et Blk (Justement LB. et al., 1994 ; Reth M. et Wienands J., 1997). Parmi ces
PTK, Lyn a un rôle à la fois de régulateur positif et négatif du signaling via le récepteur du LB (B-cell
receptor ou BCR). Ses effets positifs sont médiés par la phosphorylation des motifs ITAMs du BCR.
Cela permet le recrutement de la tyrosine kinase Syk et la propagation du signal. Bien que le rôle
positif de Lyn soit redondant parmi les PTK de la famille src qui activent le BCR, son rôle négatif est
indispensable. Après la stimulation du BCR, Lyn induit rapidement une boucle de régulation négative
en phosphorylant les motifs ITIMs de récepteurs inhibiteurs. Cela permet le recrutement de SHP-1 et
de SHIP-1, facilitant la downrégulation de la réponse B (DeFranco AL., 2000). La déphosphorylation
de la région COOH-terminale de la PTK de la famille src par la phosphatase CD45 altère la
conformation intramoléculaire de la PTK et affecte son activité kinase. En effet, les LB qui
n’expriment pas le CD45 sont incapables de proliférer en réponse à un stimulus anti-IgM, et la
maturation des LT est défectueuse chez des souris déficientes pour le CD45 (Kishihara K. et al.,
1993). Les défauts de ces lymphocytes sont essentiellement dus à leur incapacité à activer les PTK de
la famille src.
La phosphatase CD45 a une activité enzymatique sous forme de monomère, alors que le
dimère est inactif (Weiss A. et Schlessinger J., 1998). Hermiston ML. et al. propose un modèle de
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égulation de l’activité du CD45 basé sur l’équilibre entre les formes monomériques et dimériques de
toutes les isoformes du CD45 présentent à la surface de la cellule. L’activité phosphatase du CD45
dans une cellule est déterminée par cet équilibre.
III-2. Expression du CD45
L’expression des différentes isoformes du CD45 est spécifique du type cellulaire et dépend du
stade de différenciation et des étapes d’activation des cellules. Une diminution de 50% de
l’expression du CD45 à la surface cellulaire n’a aucun effet in vitro. Dans une étude in vivo utilisant
un système de TCR transgénique, la sélection négative et positive antigénique est augmentée de façon
significative (Wallace VA. et al., 1997).
Présent à la surface des LB , l’expression du CD45 décline progressivement au cours de la
différenciation plasmocytaire (Hermiston ML. et al., 2003 ; Jensen GS. et al., 1991). Les plasmocytes
les plus immatures (présents dans le sang) expriment plus fortement et de façon plus homogène le
CD45 en comparaison aux plasmocytes médullaires qui ont une expression hétérogène du CD45.
Indirectement, l’expression du CD45 traduit la poursuite de la différenciation plasmocytaire. A la fin
de la différenciation, le plasmocyte « normal » exprime faiblement le CD45 alors que le plasmocyte
malin ne l’exprime plus du tout (Schneider U. et al., 1997). Comme les plasmocytes normaux, les
cellules de MM sont divisées en deux populations : une exprimant très fortement le CD45 et une
deuxième population CD45faible/neg . La prolifération, bien qu’inférieure à celle des plasmocytes
normaux, est principalement localisé au sein de la population exprimant fortement le CD45. Le
compartiment CD45 + est 8 fois plus proliférant que la population CD45faible/neg . Pourtant, deux
différences majeures sont observées. Premièrement, les proportions entre les deux populations CD45
sont inversées dans le MM par rapport à une moelle normale : 20% des cellules de MM sont CD45 +
et 80% des cellules sont CD45 faible/neg . Deuxièmement, l’expression du CD45 dans le compartiment
CD45faible/neg est négative chez 30% des patients au diagnostic. Ces derniers sont caractérisés par une
moyenne de prolifération élevée dans chaque compartiment CD45 et ont un mauvais pronostic
(Pellat-Deceunynck C. et Bataille R., 2004). Dans le MM, le niveau d’expression du CD45 se dissocie
de la prolifération. Les cellules de MM CD45 - sont non seulement capable de proliférer mais sont
souvent plus proliférantes que les cellules de MM CD45faible (Mahmoud MS. et al., 1998).
L’expression du CD45 est hétérogène au sein de la population plasmocytaire d’un même patient
atteint de MM et est corrélée avec leur taux de prolifération et leur état de différenciation (Robillard
N. et al., 2005). Une fraction des cellules expriment le CD45 et l’autre pas. La population
plasmocytaire CD45 + correspond aux cellules les plus proliférantes. Ces cellules sont sous la
dépendance de l’IL-6 pour leur survie (Fujii R. et al., 1999 ; Mahmoud et al., 1998). Les lignées de
MM reflètent bien cette hétérogénéité, certaines étant exclusivement CD45 + , d’autres CD45 + /CD45- ou exclusivement CD45- . Un modèle cellulaire de la prolifération et de la maturation des cellules de
MM basé sur l’expression du CD45 a été établi par Bataille R. et al.(2003). Dans une situation
EPHE Banque de Monographies SVT 25

normale, le compartiment plasmocytaire CD45 + prédomine. Ces cellules sont très proliférantes. A la
fin du cycle cellulaire, les cellules cyclent à nouveau ou meurent par apoptose ou se différencient en
plasmocytes à longue durée de vie non-proliférants. Le nombre de cycles cellulaires est probablement
limité. Par conséquent, les plasmocytes CD45 + disparaissent et seuls quelques plasmocytes CD45- survivent pour un certain temps. Il est très clair que dans le MM, les compartiments CD45 sont
inversés. Le compartiment CD45 + très proliférant est très minoritaire par rapport au compartiment
CD45 faible/neg qui contient des cellules moins proliférantes mais qui ont toujours la capacité de
proliférer et une longue durée de vie. Les patients avec un compartiment CD45 - important ont un
mauvais pronostic : les cellules CD45 - sont plus résistantes à l’apoptose et continuent à proliférer.
Ces cellules s’accumulent alors très rapidement par rapport aux cellules CD45faible qui sont beaucoup
moins proliférantes (Pellat-Deceunynck C. et Bataille R., 2004). Ce modèle est confirmé chez les
souris 5TMM (Vanderkerken K. et al., 2003). Les souris 5TMM sont un modèle entièrement murin
de MM (injection d’une lignée de MM dans une souris syngénique). Les études menées chez les
souris 5TMM confirment que la fraction de cellules proliférantes est IL-6Ra + et CD45 + . A l’inverse,
les cellules IL-6Ra - et CD45 - sont les moins proliférantes.
III-3. Le CD45, régulateur positif de la prolifération IL-6 des
cellules de MM
L’expression du CD45 est perdue chez 50% des patients atteints de MM. Une corrélation
directe entre l’expression du CD45 et la dépendance à l’IL-6 a été démontrée (Mahmoud MS. et al.,
1998 ; Ishikawa H. et al., 2000). Chez ces patients, la stimulation par l’IL-6 augmente l’expression du
CD45 et la prolifération, alors que la privation d’IL-6 provoque une diminution de l’expression du
CD45. De plus, l’adition de vanadate qui est un puissant inhibiteur de PTP, bloque la prolifération
induite par l’IL-6 dans les cellules CD45 + et n’a aucun effet sur la prolifération des cellules CD45- .
Les voies JAK/STAT et ERK1/2 sont bien activées en réponse à l’IL-6 dans les deux populations
CD45. De plus, la prolifération induite par l’IL-6 dans la sous-population CD45 + de la lignée de MM
U266 est inhibée par des antisens spécifiques anti-Lyn ou par un inhibiteur spécifique des src kinases.
Ces résultats démontrent que l’activation des deux voies JAK/STAT et ERK1/2 par l’IL-6 n’est pas
suffisante pour induire la prolifération des cellules de MM. Ces cellules ont également besoin de
l’activation indépendante de l’IL-6 des PTK de la famille src associée à la phosphatase CD45. Bien
que les mécanismes de régulation de la phosphatase CD45 ne soient pas clairs dans le MM, l’activité
kinase des PTK de la famille src, substrats du CD45, semble être attribuée à la seule expression du
CD45 par ces cellules. L’activation des PTK de la famille src associée à l’expression du CD45 est
l’élément préalable nécessaire à la prolifération des cellules de MM par l’IL-6 (Ishikawa H. et al.,
2003).
Bien que les cellules de MM prolifèrent in vivo, il est très difficile d’établir des lignées
EPHE Banque de Monographies SVT 26

cellulaires de MM. La plupart des lignées ont été établies à partir de prélèvements extramédullaires
de patients en phase terminale de la maladie. Les lignées de MM sont dépendantes de l’IL-6 ou
autonomes pour leur croissance. Les lignées de MM peuvent être classées en trois groupes en
fonction de leur expression du CD45 : les lignées exclusivement CD45 + (souvent dépendantes de
l’IL-6), les lignées présentant les deux populations et les lignées CD45 - (indépendantes de l’IL-6).
Les lignées de MM XG ont été établies en culture en présence d’IL-6 et sont en majorité CD45 + .
L’IL-6 induit l’expression du CD45 et stimule la prolifération des cellules CD45 + (Ishikawa H. et al.,
2003). La lignée U266 possède les deux populations de CD45. L’IL-6 augmente le nombre de
cellules et le niveau d’expression du CD45 dans cette lignée. Dans la lignée RPMI-8226 CD45- , l’IL-
6 est aussi capable d’induire l’expression du CD45. L’IL-6 stimule donc la prolifération des cellules
CD45 + (Pellat-Deceunynck C. et Bataille R., 2004).
III-4. Le CD45 comme facteur pronostic du MM
Au cours de l’évolution du MM, la perte de l’expression du CD45 traduit un stade avancé de
la maladie et une perte de la dépendance à l’IL-6. En effet, le compartiment CD45 +++ , correspondant
à 20% de la population plasmocytaire maligne, diminue au profit du compartiment CD45 faible/neg . Le
ratio entre cellules CD45 + et CD45 - distingue un phénotype CD45 + ou CD45 - . Sur un plan clinique,
P. Moreau a montré que les patients avec un phénotype CD45 - ont une survie plus courte que les
autres patients (Moreau P. et al., 2004). Les cellules CD45- seraient plus aptes à survivre en dehors
de l’environnement médullaire, plus indépendantes des cytokines et résistantes à l’apoptose chimioinduite.
Cliniquement, l’importance du CD45 comme facteur pronostic reste sujet à discussion.
Biologiquement, il existe deux populations distinctes : une population CD45 + avec un indice de
prolifération élevé et une dépendance à l’IL-6, et une population CD45- ayant un faible indice de
prolifération et n’ayant pas besoin de l’IL-6 pour proliférer. La perte de l’expression du CD45
correspond à une population plasmocytaire mature et moins proliférante.
IV- Le couple IGF-1/IGF-1R dans le Myélome Multiple
Les insulin-like growth factors (IGFs), leurs récepteurs et protéines porteuses constituent une
famille de modulateurs cellulaires qui jouent un rôle essentiel dans la régulation de la croissance et du
développement.
IV-1. Propriétés et rôles des ligands de la famille IGF
Les ligands du système IGF incluent trois peptides de structure similaire : l’insuline (110
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acides aminés), l’IGF-1 (70 aa) et l’IGF-2 (67 aa). Contrairement à l’insuline, l’IGF-1 et l’IGF-2 sont
exprimés de façon ubiquitaire, mais de manière très régulée. Les actions biologiques des IGFs sont
modulées par une famille d’au moins six protéines porteuses spécifiques, les IGF Binding Protein
(IGFBP) localisées dans la circulation et les compartiments extracellulaires, et sont produites par la
plupart des tissus. Les IGFBP sont capables d’inhiber ou amplifier les effets des IGFs et peuvent
aussi avoir des effets indépendants du ligand (Hwa V. et al., 1999 ; Duan C. and Xu Q., 2005). Dans
la circulation, l’IGF-1 est principalement présent sous une forme liée à l’IGFBP-3. De nombreuses
études suggèrent qu’un taux sérique élevé d’IGF-1 est associé à une augmentation du risque de
nombreux cancers comme les cancers de la prostate, des poumons, du sein, du colon, et qu’un taux
sérique élevé d’IGFBP-3 est corrélé à une diminution des risques de cancers (Pollak MN. et al.,
2004).
Les effets biologiques des IGFs sont médiés par une famille de récepteur membranaire qui
comprend le récepteur de l’IGF-1 (IGF-1R), son homologue le récepteur de l’insuline (IR) et le
récepteur de l’IGF-2/Mannose-6-phosphate (IGF-2R). En terme de prolifération cellulaire, le
récepteur de l’IGF-1 est le plus actif des trois récepteurs (Tavaré JM. et al., 1993). Il est activé par les
trois ligands et bien qu’il ait plusieurs caractéristiques fonctionnelles communes avec l’IR, sa sous
unité b est 10 fois plus mitogénique que la sous unité b de l’IR (Lammers R. et al., 1989). A une
concentration supra-physiologique, de l’ordre du microgramme, l’insuline peut aussi activer l’IGF-
1R. Ceci est un point important car à des concentrations de l’ordre du microgramme, l’insuline peut
exercer un effet mitogénique via l’IGF-1R (Flier JS. et al., 1986).
IV-2. L’Insulin-like growth factor-1 receptor IGF-1R
La famille des protéines à activité tyrosine kinase peut être séparée en trois groupes, selon la
structure de la protéine (Hanks SK. et al., 1988). Le premier grand groupe est celui des récepteurs à
activité tyrosine kinase, composés d’un domaine extracellulaire de liaison du ligand, d’un domaine
transmembranaire et d’un domaine tyrosine kinase cytoplasmique. Le deuxième groupe est celui des
tyrosines kinases cytosoliques. Le troisième groupe comprend les protéines à activité tyrosine kinase
possédant un second domaine kinase, mais pas de domaine de liaison au ligand et pas de domaine
SH2 (Howard OM. et al., 1992).
Le groupe des récepteurs à activité tyrosine kinase est lui-même subdivisé en plusieurs sousfamilles
structurales. Dans chacun des cas, les récepteurs se phosphorylent eux-mêmes pour initier la
cascade de transmission intracellulaire. La famille II, qui correspond aux récepteurs de structure a2b2
(Ullrich A. and Schlessinger J., 1990) comprend le récepteur de l’insuline, le récepteur de l’IGF-1 et
IRRR (Insulin Receptor Related Receptor).
L’IGF-1R ou CD221 possède trois propriétés qui le distinguent : il est mitogénique, il est
requis pour l’établissement et le maintien du phénotype transformé, et il protège les cellules de
l’apoptose, à la fois in vitro et in vivo.
EPHE Banque de Monographies SVT 28

IV-2-1. Structure et fonction de l’IGF-1R
Le récepteur de l’IGF-1 est une protéine hétérotétramérique glycosylée. Il est tout d’abord
synthétisé sous forme d’un pro-récepteur de 1367 résidus, qui comporte un peptide signal de 30 aa,
suivi d’une sous-unité a et d’une sous-unité b, séparées par un site de clivage Arg-Lys-Arg-Arg. Le
clivage de ce pro-récepteur produit une sous-unité a et une sous-unité b reliées par des ponts
disulfures. Le récepteur est ensuite glycosylé et tétramérisé pour aboutir à la configuration finale
a2b2 (Ullrich A. et al., 1986)
IV-2-1-1. Structure du gène de l’IGF-1R
Le récepteur humain de l’IGF-1 (IGF-1R) est le produit d’un seul gène localisé sur le
chromosome 15 en 15q25-26. Ce gène s’étend sur 100 kb et contient 21 exons (Abbott AM. et al.,
1992). L’organisation exon/intron du gène de l’IGF-1R est fortement similaire à celle du gène codant
pour le récepteur de l’insuline (IR). Le gène du récepteur de l’IGF-1 ne contient pas l’équivalent de
l’exon 11 correspondant à un site d’épissage alternatif du gène de l’IR (Ullrich A. et al., 1986). Les
exons 1 à 3 codent pour la partie 5’ non traduite, le peptide signal, la région N-terminale « non-rich »
en cystéines et la région riche en cystéine de la sous unité a. Les exons 4 à 10 correspondent au reste
de la sous unité a. L’exon 11 correspond au site de clivage protéolytique au motif Arg-Lys-Arg-Arg.
Les exons 12 à 15 correspondent à la première partie de la sous unité b et comprend la région
transmembranaire. Les exons 16 à 20 correspondent au domaine tyrosine kinase. Et enfin, l’exon 21
qui correspond à la région 3’ non traduite.
IV-2-1-2. L’ARN messager
En northern blot, deux bandes de 7 et 11 kb sont détectées. L’ARNm de 11 kb contient une
longue région 3’ non traduite d’environ 5 kb. L’ARNm est peu abondant et trouvé dans presque tous
les tissus et types cellulaires, il est absent du foie. Chez le rat, les taux les plus élevés d’ARNm sont
trouvés au stade embryonnaire puis on observe une diminution de ce taux jusqu’à l’âge adulte
(Werner H. et al, 1989).
IV-2-1-3. Le Promoteur du gène de l’IGF-1R
La région du promoteur du gène de l’IGF-1R est une région très conservée entre les humains et
les rongeurs. Il a été caractérisé chez le rat (Werner H. et al., 1990). Il ne contient pas les boîtes
« TATA » ou « CAAT », comme de nombreux gènes exprimés par toutes les cellules, généralement
requis pour le positionnement de la machinerie transcriptionnelle (Cooke DW. et al., 1991). La
transcription commence à un site unique initiateur localisé à environ 1000 bp avant le codon start
ATG (Smale ST. et al., 1989), contrairement au gène de l’IR qui a plusieurs sites initiateurs. Le gène
de l’IGF-1R a la région 5’ non traduite la plus longue des gènes eucaryotes. La fonction de cette
région n’est pas encore claire mais elle est présente dans d’autres gènes impliqués dans la régulation
EPHE Banque de Monographies SVT 29

de la prolifération cellulaire (facteurs de croissance, récepteurs de facteurs de croissance, oncogènes).
La région 5’ non traduite du gène de l’IGF-1R est extrêmement riche en GC (environ 80%),
correspondant à des sites de fixation pour des facteurs de transcription comme Sp1.
IV-2-1-4. La structure de l’IGF-1R
La sous unité a, entièrement extracellulaire, est composé de 706 aa. Elle comporte un domaine
riche en cystéines (24 cystéines) entre les résidus 148 et 302, et 11 sites potentiels de glycosylation.
Elle contient le site de liaison du ligand du récepteur. Le récepteur de l’IGF-1 lie l’IGF-1 avec une
constante Ka 0.2 à 1 x 10-9 M. Les affinités pour l’IGF-2 et l’insuline, sont respectivement dix fois et
cent fois moins importantes (Ullrich A. et al., 1986 ; Jones JI. et al., 1995 ; LeRoith D. et al., 1995).
Afin de caractériser la ou les régions impliquée(s) dans la liaison de l’IGF-1, des récepteurs
chimériques ont été construits en échangeant les régions concernées de l’IGF-1R et de l’IR. Ces
récepteurs chimériques ont ensuite été exprimés dans différentes lignées cellulaires et leur affinité
pour l’IGF-1 et l’insuline étudiée (Andersen AS. et al., 1990 et 1992 ; Schumacher R. et al., 1991 ;
Kjeldsen T. et al., 1991). Quand le domaine riche en cystéines de l’IGF-1R est remplacé par la région
correspondante de l’IR, la liaison spécifique de l’IGF-1 est nettement diminuée. Ainsi, le domaine
riche en cystéines de l’IGF-1R est important pour la liaison de haute affinité de l’IGF-1. Le rôle
majeur de ce domaine est confirmé par le fait que l’anticorps aIR-3 dont l’épitope se situe dans cette
région (Soos MA. et al., 1992), bloque la liaison de l’IGF-1. Il apparaît par ailleurs que, comme l’IR,
le domaine extracellulaire de l’IGF-1R réprime l’activité tyrosine kinase de ses sous unités b en
l’absence de ligand (Shoelson SE. et al., 1988). La liaison de l’IGF-1 lève cette répression et stimule
l’activité tyrosine kinase du récepteur.
La sous unité b est composée de 627 aa et possède une structure similaire à celle de l’IR
(Ullrich A. et al., 1986). Elle est caractérisée par une région transmembranaire constituées de 24
résidus hydrophobiques (résidus 906-929). En amont de cette partie, la partie extra-cytoplasmique
(résidus 711-905) comporte 5 sites de glycosylation. Les 407 aa terminaux constituent la portion
cytoplasmique contenant le domaine tyrosine kinase constitué des résidus 973 à 1229.
Les caractéristiques fonctionnelles de la sous unité b ont été étudiées par des analyses
mutationnelles.
· Le rôle essentiel du domaine tyrosine kinase (résidus 973-1228) a été démontré par la
substitution du résidu lysine 1003, site de liaison de l’ATP, par une alanine ou une
arginine (Kato H. et al., 1993). En absence de liaison de l’ATP, la sous unité b n’est
pas phosphorylée en réponse à l’IGF-1 et, par conséquent, la phosphorylation d’IRS-1,
l’activation de la voie PI-3K/Akt et les effets métaboliques de l’IGF-1 sont abolis. Des
récepteurs dont les sous unités b sont tronquées à partir de l’aa 952, privés de leur
domaine tyrosine kinase, ne transmettent aucun signal de prolifération et agissent
comme des dominants négatifs (Prager D. et al., 1994).
· L’importance des trois résidus tyrosine présents dans le domaine tyrosine kinase
EPHE Banque de Monographies SVT 30

Y1131, Y1135 et Y1136, a été mise en évidence par une triple mutation de ces résidus
en trois phénylalanines (Gronborg M. et al., 1993). L’IGF-1R muté n’est alors pas
autophosphorylé en réponse à l’IGF-1, est incapable de phosphoryler IRS-1 et de
stimuler la voie PI-3K/Akt, ainsi que de médier l’internalisation et la dégradation de
l’IGF-1R. Ces résultats démontrent que les trois résidus tyrosines Y1131, Y1135 et
Y1136 sont des sites majeurs d’autophosphorylation de l’IGF-1R en réponse à l’IGF-1.
L’étude et la comparaison des IGF-1R incluant une double mutation (Y1131/Y1135,
Y1131/Y1136 et Y1135/Y1136) suggèrent que la présence de Y1131 ou Y1135 est
essentielle pour l’autophosphorylation du récepteur, et que la présence de chacun des
trois résidus tyrosine est nécessaire pour que l’IGF-1R soit totalement fonctionnel
(Hernandez-Sanchez C. et al., 1995).
· La tyrosine 950 est essentielle pour l’interaction IRS-1-récepteur et la phosphorylation
d’IRS-1. La substitution de ce résidu par une alanine ne modifie pas
l’autophosphorylation et l’internalisation de l’IGF-1R, mais inhibe la phosphorylation
d’IRS-1 et certains effets biologiques induits par l’IGF-1 (Yamasaki H. et al., 1992).
De plus, une interaction entre Y950 et SHC a été démontré in vitro (Tartare-Deckert S.
et al., 1995).
· La région 947-950 du domaine juxtamembranaire du récepteur de l’IGF-1 contient la
tyrosine 950 dans un motif NPXY, qui correspond à un signal d’internalisation décrit
dans les lipoprotéines de basse densité (Chen YY. et al., 1990). La délétion de cette
région 947-950, outre les effets de la mutation Y950, abolit l’internalisation du
récepteur, confirmant ainsi la signification fonctionnelle du motif NPXY (Hsu D. et al.,
1994).
· Enfin, la tyrosine 1316, proche de l’extrémité carboxyterminale du récepteur, est
impliquée dans l’intéraction avec la sous unité régulatrice p85 de la PI-3K et la
tyrosine phosphatase SHPTP2 (Seely BL. et al., 1995).
L’IGF-1R est donc constitué d’un seul précurseur de 1367 acides aminés. Après disparition du
peptide signal (30 aa), les sous unités a et b se séparent par clivage protéolytique au site Arg-Lys-
Arg-Arg, puis sont liées par un pont disulfure. Il y a ensuite maturation du récepteur par dimérisation
a2b2, les sous unités a sont alors liées par un autre pont disulfure.
IV-2-2. Signalisation de l’IGF-1R
La fixation de l’IGF-1 sur son récepteur conduit à l’activation de nombreuses voies de
signalisation : la voie PI-3K/Akt est la principale voie activée, la voie Ras/MAPK et enfin la voie
NF-kB. Dans le MM, l’activation de l’IGF-1R induit l’activation de l’insulin receptor substrate-1
IRS-1 et de Shc, qui résulte à l’activation des voies PI-3K/Akt et Ras/MAPK (Ge NL. et Rudikoff S.,
2000 ). En effet, IRS-1 activé se lie à la PI-3K qui est alors activée. L’activation de la PI-3K génère
le phosphadidylinositol et l’activation d’Akt par phosphorylation des résidus Thréonine308 et
EPHE Banque de Monographies SVT 31

Sérine473. L’IGF-1 induit la phosphorylation de forkhead transcription factor FKHR. La voie NF-kB
est également activée par l’IGF-1. Dans une lignée de MM, il a été montré que la voie PI-3K/Akt
pouvait activer la voie NF-kB et l’expression de plusieurs de ses cibles impliquées dans la survie
cellulaire comme A1, cIAP2, XIAP2, la survivine et FLIP (Mitsiades CS et al., 2002). Dans les
cellules de MM, l’IGF-1 augmente l’activité télomérase via l’activation de la voie PI-3K/Akt,
inversement, l’inhibition de l’activation des voies PI-3K et NF-kB abolit cet effet (Akiyama M. et al.,
2002). La voie PI-3K/Akt stimulée par l’IGF-1 est impliquée dans l’adhésion et la migration des
cellules de MM (Tai YT. et al, 2003). L’adhésion aux cellules médullaires est essentielle pour les
interactions et stimulation par les différents facteurs de croissance.
IV-3. Le couple IGF-1/IGF-1R dans le Myélome
L’IGF-1 est un facteur de prolifération et de croissance pour les cellules de MM. Les rôles de
l’IGF-1 et de l’IGF-1R dans l’oncogénèse sont aussi rapportés dans d’autres types de tumeurs
(LeRoith D. et al., 1995 ; Moschos SJ. And Mantzoros CS. 2002
). De nombreuses études suggèrent qu’un taux sérique élevé d’IGF-1 est associé à une augmentation
du risque de nombreux cancers comme les cancers de la prostate, des poumons, du sein, du colon, et
qu’un taux sérique élevé d’IGFBP-3 est corrélé à une diminution des risques de cancers (Pollak MN.
et al., 2004). La relation directe entre le taux sérique d’IGF-1 et son rôle pronostique dans le MM
n’est pas encore clairement établi. Standal T. et al. (2002) a démontré que le taux sérique moyen
d’IGF-1 entre des patients atteints de MM et des sujets sains n’était pas différent. Pourtant, le taux
sérique d’IGF-1 est un puissant facteur pronostique : la médiane de survie de patients atteints de MM
ayant un taux sérique d’IGF-1 bas (< 13 nmol/l) n’a pas été atteinte au bout de 80 mois (Standal T. et
al., 2002).
Des études récentes ont déterminé les activités biologiques de l’IGF-1 dans les cellules de
MM. L’IGF-1 favorise la prolifération, la survie, l’adhésion et la migration des cellules de MM in
vitro (Georgii-Hemming P. et al., 1996 ; Jelinek DF. et al., 1997 ; Ge NL. et Rudikoff S., 2000 ; Pene
F. et al., 2002 ; Qiang YW. et al., 2002) et in vivo (Mitsiades CS. et al., 2004). Comme l’IL-6, l’IGF-
1 protège les cellules de MM contre l’apoptose induite par la dexaméthasone, sans altérer l’expression
des protéines Bcl-2 et Bcl-XL, en passant par l’activation de ERK et de la voie PI-3K/Akt (Xu F. et
al., 1997 ; Mitsiades CS et al., 2002 et 2004). L’IGF-1 atténue également l’activité anti-MM d’autres
drogues antitumorales dont les agents utilisés en chimiothérapie et les inhibiteurs du protéasome
(Mitsiades CS et al., 2002 et 2004).
Une étude comparative du phénotype des plasmocytes provenant de MM au diagnostic ou en
rechute et de lignées cellulaires montrent une expression aberrante de l’IGF-1R, les niveaux
d’expression les plus élevés étant observés chez les patients et sur les lignées cellulaires qui ont les
translocations 14q32 les plus agressives (Bataille R. et al., 2005). En général, les patients atteints de
MM présentant une Del13 ont aussi des niveaux d’expression de l’IGF-1R élevé. L’expression de
l’IGF-1R par les cellules de MM est corrélée à un mauvais pronostic chez les patients (Bataille R. et
al., 2005 ; Chng WJ. et al., 2006).
EPHE Banque de Monographies SVT 32

Dans le modèle cellulaire basé sur le CD45, l’influence de l’IGF-1 prédomine dans la
population CD45 - (Bataille R. et al., 2003). Au sein de la même population tumorale, les deux sous-
populations CD45 sont donc sous l’influence de deux facteurs : l’IL-6 pour la fraction exprimant le
CD45 et l’IGF-1 pour la population CD45-.
Dans le modèle murin 5T2MM, l’IGF-1 a un rôle chimio-attractif. Une fois que les cellules
sont bien établies dans la moelle, elles deviennent sensibles aux effets de l’IGF-1 qui stimule leur
prolifération cellulaire et leur production de VEGF (Vanderkerken K. et al., 1999 ; Menu E. et al.,
2004).
IV-4. L’IGF-1R comme cible thérapeutique
L’IGF-1R est une molécule importante pour la prolifération cellulaire. Il joue un rôle essentiel
dans la transformation oncogénique, la prolifération et la survie des cellules cancéreuses. Il est surexprimé
dans de nombreux cancers : les cancers du sein, de la prostate, du colon, mais aussi dans les
cancers gastriques, du pancréas, de l’œsophage, des poumons, de la thyroïde, de l’ovaire, de
l’endomètre… Les cancers du sein, de la prostate et du colon sont les plus étudiés. L’inhibition du
signaling de l’IGF-1R apparaît donc comme une stratégie très prometteuse pour interférer avec la
survie et la croissance des cellules cancéreuses. Différents types de molécules, i. e. les anticorps
monoclonaux, les petites molécules inhibitrices de l’activité tyrosine kinase du récepteur, les stratégies
antisens, et les mutants dominants négatifs ont déjà été développés dans ce but. Ces agents sont
capables de réverser le phénotype transformé de cellules de lignées cancéreuses humaines ou murines
et de les sensibiliser à l’apoptose induite par les radiations ou les agents chimiques. Des études précliniques
montrent que l’inhibition de l’IGF-1R et de son signaling sont efficaces dans le MM, les
cancers du sein, de la prostate et du colon.
IV-4-1. Les anticorps anti-IGF-1R
La première approche pour inhiber l’IGF-1R et ses voies d’activation est d’utiliser des Ac
bloquants. De nombreux rapports dans lesquels les Ac anti-IGF-1R sont utilisés afin d’inhiber le
développement d’une tumeur xenogreffe dans les souris ont été publiés. Ces résultats sont
encourageants, très peu de toxicité a été observée. Un Ac anti-IGF-1R, pour être efficace, doit
inhiber la liaison de l’IGF-1 et de l’IGF-2, doit inhiber l’autophosphorylation du récepteur et
induire une diminution de son expression et ne doit pas avoir d’effet, ou peu d’effets, sur l’IR.
L’Ac monoclonal murin alpha-IR-3 est dirigé contre le domaine a de l’IGF-1R. L’ alpha-IR-
3 empêche la fixation de l’IGF-1 sur son récepteur, inhibe ainsi l’activation de l’IGF-1R et inhibe la
prolifération de nombreux types cellulaires in vitro (Jacobs S. et al., 1986). Dans certains modèles
animaux, l’alpha-IR-3 n’est pas capable de bloquer les tumeurs sensibles à l’IGF-1 (Arteaga CL.,
1992). Par contre, en association avec la doxorubicine ou la vincristine, il a un effet antitumoral
marqué sur les cellules du sarcome d’Ewing (Scotlandi K. et al., 1998 ; Benini S. et al., 2001)
EPHE Banque de Monographies SVT 33

L’Ac monoclonal murin MAb 391 inhibe l’autophosphorylation de l’IGF-1R et inhibe
l’activation d’Akt dans de nombreuses lignées cellulaires. Un traitement à long terme avec le
MAb391 provoque une diminution des récepteurs par une voie lysosome-dépendante mais cet Ac n’a
été testé qu’in vitro (Hailey J. et al., 2002).
L’Ac monoclonal murin EM164 se lie spécifiquement à l’IGF-1R humain. Il inhibe la
prolifération de nombreuses lignées cellulaires de cancer et les fonctions de survie liées au récepteur.
In vivo, il ne semble que retarder la progression tumorale d’une lignée humaine de cancer du pancréas
chez la souris SCID (Maloney EK. et al., 2003).
D’autres Ac murins ont été développés. L’un d’entre eux, le Mab 1H7, bloque la liaison IGF-
1/IGF-1R. Grâce à cet Ac, une simple chaîne humanisée anti-IGF-1R scFv-Fc a été synthétisée
contenant la domaine Fc de l’IgG1 humaine fusionnée avec la région Fv de l’Ac 1H7 (Li SL. et al,.
2000). Un traitement de 2 à 24 heures avec le fragment scFv-Fc diminue l’expression de l’IGF-1R et
rend les cellules insensibles à un stimulus IGF-1 (Sachdev D. et al., 2003). De plus, le co-traitement
de la lignée de cancer du sein T61, qui exprime le récepteur de l’œstrogène, avec le tamoxifen et le
scFv-Fc augmente la régression tumorale (Ye JJ. et al., 2003).
L’Ac A12 est entièrement humain. Il n’a pas de réaction croisée avec l’IR. L’A12 bloque la
liaison de l’IGF-1 à son récepteur et, par conséquent, inhibe l’activation de l’IGF-1R et induit sa
dégradation (Burtrum D. et al., 2003). Des études in vivo ont montré une importante inhibition de la
prolifération tumorale et une importante apoptose dans le cancer du sein, les tumeurs rénales et
pancréatiques. Dans les cellules de MM, l’A12 potentialise les effets du melphalan in vivo et a un
effet anti-angiogénique in vivo (Wu KD. et al., 2006).
Le CP-751,871 est un anti-IGF-1R humain qui, seul ou en combinaison avec l’adriamycine, le
5-fluorouracil ou le tamoxifen, a une activité anti-tumorale in vivo. Il bloque la fixation de l’IGF-1
sur son récepteur, empêche l’auto-phosphorylation du récepteur et diminue l’expression de l’IGF-1R
in vitro et in vivo (Cohen BD. et al., 2005). Le CP-751,871 est actuellement en essai de phase I chez
des patients de MM en rechute ou réfractaires aux autres traitements (Chatterjee M. et al., 2006).
IV-4-2. Les molécules inhibitrices de l’activité tyrosine kinase de
l’IGF-1R
Les avancées technologiques et la modélisation informatique des protéines ont permis de
mettre au point des molécules inhibitrices de l’activité tyrosine kinase de l’IGF-1R. Le problème de
spécificité de ces molécules est lié à la très forte homologie de structure des domaines tyrosine kinase
de l’IGF-1R et de l’IR (84%).
Les premières molécules décrites : la tyrphostin AG 538 et son analogue hydrophobe le I-
OmeAG 538 ont été modélisées à partir du domaine tyrosine kinase de l’IR. Ces molécules inactivent
l’activité tyrosine kinase de l’IGF-1R en bloquant le site de fixation du substrat mais des réactions
croisées avec l’IR ont été observées (Blum G. et al., 2000).
Grâce à la crystallographie, le développement d’inhibiteurs « spécifiques » de l’IGF-1R est
désormais possible (De Meyts and Whittaker, 2002).
EPHE Banque de Monographies SVT 34

Le NVP-AEW541 est une petite molécule de bas poids moléculaire dérivée de pyrrolo[2,3-
d]pyrimidine qui inhibe l’activité kinase de l’IGF-1R (Garcia-Echeverria C. et al., 2004) avec une
IC50 pour l’inhibition de l’activité kinase de l’IGF-1R IC50=0.15±0.036mM et celle pour l’inhibition
de l’activité kinase de l’IR est de IC50=0.14±0.039mM. La sélectivité n’est observée qu’au niveau
cellulaire. Le NVP-AEW541 inhibe la prolifération et empêche la croissance des cellules de la lignée
MCF-7 de cancer du sein en gel d’agarose. Il bloque la croissance tumorale de la lignée NWT-21, qui
sont des fibroblastes murins NIH3T3 qui expriment l’IGF-1R humain, injectée en sous-cutanée à des
souris. Administré par voie orale, il inhibe la progression tumorale in vivo (Garcia-Echeverria C. et
al., 2004).
Le NVP-ADW742 est aussi une petite molécule de bas poids moléculaire dérivée de
pyrrolo[2,3-d]pyrimidine. In vitro, il inhibe la prolifération de différentes lignées de cancers solides
ou hématopoïétiques. Il est plus de seize fois plus spécifique pour l’IGF-1R que pour l’IR avec une
IC50=0.17mM pour l’inhibition de l’activité kinase de l’IGF-1R et une IC50=2.8mM pour celle de
l’IR. D’après Mitsiades CS. (2004), les cellules de MM sont les plus sensibles au NVP-ADW742. Il
faut remarquer qu’il y a une différence importante des réponses entre les différentes lignées de MM et
que certaines sont aussi « sensibles » que les lignées de tumeurs solides.
Le NVP-ADW742, ou l’alpha-IR-3, augmente la sensibilité de la lignée cellulaire de MM
MM-1S aux différentes drogues (doxorubicine, melphalan), à la dexaméthasone, à TRAIL/Apo2L ou
au PS-341/bortezomib/Velcade. Une synergie entre le NVP-ADW742 et le PS-341 a été décrite par
Mitsiades N. (2002). Sur des cellules purifiées de patients atteints de MM, le NVP-ADW742 inhibe
la prolifération, de la même manière que l’alpha-IR-3. Le NVP-ADW742, l’alpha-IR-3 et le JB1 (un
peptide antagoniste de l’IGF-1) ont les mêmes effets sur les lignées cellulaires de MM, même celles
connues pour être résistantes aux différents traitements, avec toujours une efficacité légèrement
supérieure pour le NVP-ADW742. Lorsque les cellules de la lignée MM-1S sont injectées dans des
souris NOD/SCID irradiées, elles se localisent dans la moelle osseuse et des lésions apparaissent. Des
souris ayant une masse tumorale identique sont traitées ou non avec le NVP-ADW742 en
monothérapie pendant trois semaines. On peut observer une suppression de la tumeur, une
augmentation des effets anti-tumoraux des agents utilisés en chimiothérapie et un prolongement de la
durée de vie des souris traitées. Le NVP-ADW742 n’aurait pas d’effet toxique, aucune modification
du poids des souris n’est observée (Mitsiades CS. et al., 2004).
Parmi les petites molécules, les cyclolignans sont de puissants inhibiteurs de l’IGF-1R et
inhibent eux aussi la progression tumorale. La picropodophylline PPP qui appartient à la famille des
cyclolignans, est non toxique et est très efficace pour inhiber la prise de xenogreffe chez la souris. Il
se fixe sur les tyrosines Y1135 et Y1136 du domaine kinase de l’IGF-1R et, par conséquent, inhibe
l’autophosphorylation du récepteur. Le PPP bloque de façon efficace l’activité de l’IGF-1R, réduit les
phosphorylations d’Akt et de Erk1/2, induit l’apoptose des cellules qui expriment l’IGF-1R et
provoque une régression complète de la tumeur chez la souris. Le PPP n’affecte pas l’IR (Girnita A.
et al., 2004 ; Strömberg T. et al., 2006). In vitro, le PPP inhibe la prolifération de 13 lignées
cellulaires de MM et de cellules purifiées de 10 patients. Le PPP induit une accumulation des cellules
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en phase G2/M du cycle et augmente l’apoptose. Il augmente la sensibilité des cellules à l’apoptose
induite par la dexaméthasone, la doxorubicine ou le melphalan (Strömberg T. et al., 2006). In vivo, le
PPP réduit la masse tumorale dans les souris 5T33MM de 77% comparé aux souris traitées par
l’adjuvant. L’angiogénèse est diminuée de 60% et la durée de vie des souris est augmentée (28 vs 18
jours) (Menu E. et al., 2006).
IV-4-3. Les peptides antagonistes de l’IGF-1
Une série de petits peptides analogues à l’IGF-1 ont été développés grâce à la connaissance de
la structure en trois dimension de l’IGF-1 afin de rentrer en compétition avec ce ligand au niveau de
l’IGF-1R (Pietrzkowski Z et al., 1992).
Le peptide JB1 inhibe l’autophosphorylation de l’IGF-1R et inhibe la prolifération de nombreuses
lignées cellulaires cancéreuses. Les peptides analogues, utilisés à des concentrations de l’ordre du
nanomolaire ou micromolaire, montrent une spécificité à l’IGF-1R et sont peu toxiques pour les
cellules in vitro. La spécificité de ces peptides n’a jamais été établie in vivo.
IV-4-4. Cibler l’internalisation et le recyclage de l’IGF-1R
Après fixation du ligand, le complexe IGF-1/IGF-1R est internalisé, le ligand est dégradé par
des protéases et le récepteur retourne à la membrane. Un des moyens pour diminuer les effets de
l’IGF-1 est de bloquer la ré-expression de l’IGF-1R à la surface cellulaire. Des études récentes
suggèrent que le « trafic » de l’IGF-1R peut être bloqué en inhibant les enzymes de dégradation de
l’IGF-1R comme la cathepsine. Les inhibiteurs de la cathepsine, E-64- ou CA074-methyl ester,
provoquent une diminution de l’expression de l’IGF-1R à la surface cellulaire et un arrêt de la
synthèse d’ADN et de la prolifération IGF-1 dépendantes (Brodt P et al., 2000)
IV-4-5. Les stratégies antisens
Plusieurs stratégies antisens peuvent être utilisées. Les antisens oligodeoxynucleotides (ODN)
(Resnicoff M. et al., 1995), les vecteurs (plasmides ou virus) anti-IGF-1R RNA (Resnicoff M. et al.,
1994) et les traitements small interfering RNA (siRNA) (Bohula EA. et al., 2003) démontrent que la
tumorogénécité dépendante de l’IGF-1R peut être diminuée voire éliminée en bloquant l’ARNm de
l’IGF-1R.
La plupart des ODN anti-IGF-1R contiennent des séquences complémentaires du site
initiateur de la traduction de l’IGF-1R. Leur association avec l’ARNm de l’IGF-1R produit des
hétéroduplexes qui sont clivés par la RNase H. Les ODN diminuent l’expression de l’IGF-1R,
réduisent la prolifération cellulaire et induisent l’apoptose dans de nombreuses lignées cellulaires de
cancer in vitro (Pietrzowski Z. et al., 1992 ; Resnicoff M et al., 1994) ainsi que dans des modèles
animaux (Resnicoff M. et al., 1995). La diminution de l’expression de l’IGF-1R observée par le
EPHE Banque de Monographies SVT 36

traitement avec les ODN n’est jamais complète et , de plus, une interaction avec la synthèse du
récepteur de l’insuline a été reportée (Bohula EA et al., 2003). Des vecteurs (plasmides ou virus)
contenant un antisens anti-IGF-1R RNA s’hybrident de façon complémentaire à l’ARNm de l’IGF-
1R, bloquant ainsi sa synthèse. Par conséquent, on peut observer une diminution de l’expression de
l’IGF-1R, de la prolifération et de la survie des cellules cancéreuses (Resnicoff M. et al., 1994). Dans
de nombreux cas, l’induction de l’apoptose par les stratégies antisens anti-IGF-1R est plus prononcée
in vivo qu’in vitro, suggérant que les tests in vivo touchent toutes les molécules impliquées dans la
signalisation via l’IGF-1R (Resnicoff M. et al., 1995). La stratégie triple hélix bloque la
transcription de gènes spécifiques en empêchant le passage de l’ARN polymérase le long de l’ADN.
La transcription du gène IGF-1R est donc inhibée. Cela se traduit par une importante diminution des
transcrits IGF-1R et de l’expression de l’IGF-1R ainsi que par une inhibition de la formation de
tumeur dans les souris nude (Rininsland F. et al., 1997).
IV-4-6. Les mutants IGF-1R dominants négatifs
De nombreux mutants IGF-1R avec des délétions plus ou moins longues ou des substitutions
sont délivrés (par transfection ou infection) à des cellules sensibles à l’IGF-1 afin de tester leur
potentiel dominant négatif face au récepteur « sauvage ». Différentes mutations au niveau du domaine
tyrosine kinase (site de liaison de l’ATP, Y1131, Y1135, Y1136) provoquent une diminution de la
dépendance à l’IGF-1R pour la prolifération des cellules et une réduction du développement tumoral
in vivo (Seely BL et al., 2002). Des mutants qui n’expriment que la sous-unité a du récepteur ont une
action antitumorale in vivo supérieure à celle des mutants du domaine tyrosine kinase (Lee CT et al.,
2003). Les mutants IGF-1R dominants négatifs séquestrent le ligand, réduisent la prolifération IGF-1
induite et induisent l’apoptose in vivo.
V. Conclusion
Les plasmocytes prolifèrent lentement dans la moelle osseuse. Un des facteurs essentiels de
leur survie et de leur prolifération est l’IL-6 (Kawano M. et al, 1988 ; Zhang XG. et al, 1989). A ce
jour, une autre cytokine prend de plus en plus d’importance dans la survie et la croissance des
cellules myélomateuses : l’IGF-1 (Georgii-Hemming P. et al, 1996 ; Ge NL. et al, 2000 ; Ferlin M. et
al, 2000). L’IGF-1, produit dans la moelle osseuse par les ostéoblastes, les cellules stromales et par
les cellules endothéliales de l’os, est responsable de la résorption osseuse (Bataille R. et al, 1992). De
plus, l’IGF-1 induit la prolifération des cellules de MM dépendantes de l’IL-6 ou non (Georgii -
Hemming P. et al, 1996 ; Ge NL. et al, 2000 ; Ferlin M. et al, 2000) et peut agir en synergie avec
l’IL-6 (Jelinek DF. et al., 1997). Toutes les lignées de MM expriment l’IGF-1R. Deux voies distinctes
sont activées par l’IGF-1 : via Shc, Grb2/SOS, c’est la voie MAPK qui est activée ; via IRS-1, c’est
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la voie PI-3K qui est activée. L’activation de la voie PI-3Kinase conduit à la phosphorylation d’Akt,
phosphorylation corrélée à l’activité kinase d’Akt (Ge NL. et al, 2000). La voie PI-3K/Akt tient un
rôle important dans la survie et la prolifération des cellules de MM. Lorsqu’on utilise un inhibiteur
spécifique de cette voie, la phosphorylation d’Akt induite par l’IGF-1 est inhibée, la prolifération est
inhibée (Tu Y et al, 2000) et les cellules deviennent plus sensibles à l’apoptose (Hideshima T et al,
2001). Dans la lignée U266, le CD45 inhibe la transduction du signal de l’IR suite à la stimulation
par l’insuline (Kulas DT. et al, 1996) et son expression est augmentée par l’IL-6 (Mahmoud MS. et
al, 1998). Dans d’autres types cellulaires, le CD45 inhibe le signaling IGF-1 (Mooney RA et al,
1992 ; Way BA et al, 1993).
De nombreuses études ont donc démontré qu’il pouvait y avoir une relation directe ou
indirecte entre la phosphatase CD45 et l’IGF-1R. Notre étude a pour but d’éclaircir ce lien dans les
cellules de MM.
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