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Numéro
Med Sci (Paris)
Volume 27, Numéro 10, Octobre 2011
Page(s) 820 - 822
Section Nouvelles
DOI https://doi.org/10.1051/medsci/20112710009
Publié en ligne 21 octobre 2011

Les tumeurs pulmonaires et les oncogènes RAS

Depuis ces 20 dernières années, le cancer du poumon est devenu la première cause de mortalité par cancer dans le monde. Les gènes RAS sont mutés dans 50 % des adénocarcinomes pulmonaires et 20 % à 30 % des carcinomes pulmonaires non à petites cellules (CPNPC), le type de tumeur pulmonaire le plus fréquent chez l’homme. Les protéines RAS sont impliquées dans diverses fonctions cellulaires essentielles pour l’initiation et la progression tumorales, comme la prolifération cellulaire, la différenciation, la mobilité et l’apoptose (pour revue, voir [1]). Jusqu’à présent, les différentes stratégies visant à inhiber pharmacologiquement les oncoprotéines RAS n’ont pas abouti. Une alternative, cibler les effecteurs situés en aval des RAS à des fins thérapeutiques, a été étudiée. Parmi les différentes voies de signalisation activées par les protéines RAS, la voie ERK (extracellular signal-regulated kinase)-MAPK (mitogen-activated protein kinase) semble être principalement impliquée dans le contrôle de la prolifération cellulaire, essentielle au développement tumoral [2]. L’analyse de cette voie de signalisation dans le développement des CPNPC apparaît donc particulièrement pertinente.

Après activation de récepteurs par des stimulus extracellulaires, les GTPases RAS se lient au GTP et recrutent les sérine/thréonine kinases RAF à la membrane cytoplasmique (Figure 1). Les RAF activées phosphorylent et activent les kinases MEK (mitogen-activated kinase/ERK kinase) qui, à leur tour, activent les kinases ERK. Ces protéines phosphorylent notamment de nombreux facteurs de transcription impliqués dans le contrôle de la prolifération cellulaire (→).

thumbnail Figure 1.

La voie de signalisation Ras/Raf/Mek/Erk. La liaison de facteurs de croissance au récepteur à activité tyrosine kinase (RTK) conduit à l’autophosphorylation du récepteur et au recrutement de la protéine adaptatrice Grb2 (growth factor receptor bound 2) qui se lient également aux GEF (guanine nucleotide-exchange factors). Grb2-GEF induisent l’activation des GTPases Ras par liaison au GTP. Les Ras-GTP recrutent alors les kinases Raf à la membrane où elles seront activées par phosphorylation. Les Raf phosphorylent ensuite les kinases Mek qui vont à leur tour phosphoryler les kinases Erk. Les protéines GAP (GTPase-activating proteins) permettent l’hydrolyse du GTP en GDP et l’inactivation des Ras.

(→) Voir l’article de N. Dumaz et al., page 817 de ce numéro

Modèle murin de carcinome pulmonaire non à petites cellules

La majorité des mutations des gènes RAS (90 %) observées dans les CPNPC affectent K-RAS, essentiellement au niveau du codon 12. La souris K-Ras+/LSLG12Vgeo, générée dans le laboratoire de Mariano Barbacid [3], permet d’exprimer l’oncogène K-RasV12 après activation par la recombinase Cre. Ces animaux développent des adénomes et adénocarcinomes pulmonaires quelques mois après traitement par la Cre, et ont été utilisés comme modèle d’étude des CPNPC (pour revue, voir [4]). Afin de déterminer quelle kinase de la voie de signalisation Raf/Erk/Mek est essentielle pour la signalisation de K-RasV12 lors de l’initiation des CPNPC, ces animaux ont été croisés avec des souris dont chacune des kinases Raf, Mek et Erk était inactivée, soit constitutivement, soit de façon conditionnelle [5].

Les kinases Erk et Mek sont essentielles au développement des CPNPC induits par K-RasV12… mais aussi à la survie des souris !

Les souris K-Ras+/LSLG12Vgeo ont été croisées avec les souris Erk1−/−, Erk2lox/lox, Mek1lox/lox et Mek2−/−. Afin de cibler spécifiquement le tissu pulmonaire, les souris sont traitées avec un adénovirus (par voie intratrachéale) codant pour la recombinase Cre. Ceci permet d’exprimer l’oncoprotéine K-RasV12 et de bloquer l’expression des allèles floxés (Erk2lox ou Mek1lox) simultanément et dans les mêmes cellules. Contrairement à l’ablation d’une seule des deux kinases Mek ou Erk, l’élimination concomitante des deux protéines Mek ou Erk dans le tissu pulmonaire altère significativement le nombre de tumeurs induites par l’oncogène K-Ras et conduit à une augmentation de la survie de ces animaux (Figure 2). Les quelques tumeurs présentes conservent au moins un allèle Erk2lox ou Mek1lox non recombiné, démontrant qu’elles ne peuvent se développer en l’absence des deux kinases Erk ou Mek. Ces observations démontrent que la voie de signalisation Erk-Mapk est essentielle pour les propriétés oncogéniques de K-Ras dans ce modèle murin de CPNPC [5]. Afin d’étudier l’implication des kinases Erk et Mek dans l’homéostasie normale chez l’animal adulte, les souris Erk1−/− ; Erk2lox/lox ; RERTert/ert et Mek1lox/lox ; Mek2−/− ; RERTert/ert ont été générées. La lignée RERTert/ert exprime la CreERT2 (Cre recombinase inductible par le tamoxifène) de façon ubiquitaire. L’ablation ubiquitaire des kinases Mek ou Erk chez la souris adulte est létale en quelques semaines (Figure 2). Par ailleurs, les inhibiteurs de MEK CI-1040, AZD6244 et PD0325901, testés à des doses tolérées dans des essais cliniques de phase précoce, montrent leur absence d’activité antitumorale sur des CPNPC [68]. Un autre inhibiteur de MEK : GSK1120212, a permis de stabiliser la maladie chez 9 des 14 patients traités atteints de CPNPC mutés pour K-RAS1. L’ensemble de ces résultats confirme l’intérêt des inhibiteurs dirigés contre ERK ou MEK dans le traitement des CPNPC mutés pour K-RAS, tout en soulignant la difficulté de trouver des doses thérapeutiques efficaces sur la tumeur et tolérées par le patient au niveau systémique.

thumbnail Figure 2.

Recherche de cible thérapeutique pour le traitement des CPNPC mutés pour K-Ras. A.Ablation des gènes de la voie Erk-Mapk lors de l’initiation de tumeur pulmonaires induites par l’oncongène K-RasV12. L’ablation concomitante des deux protéines Erk, des deux protéines Mek ou de craf affecte significativement le développement des CPNPC mutés pour K-Ras. B. Ablation systémique des gènes de la voie Erk-Mapk chez la souris adulte. Seule l’ablation systémique de craf permet la survie des animaux.

Analyse de l’implication des protéines Raf dans l’émergence des adénocarcinomes pulmonaires mutés pour K-Ras

Un rôle-clé pour c-Raf

Les kinases Raf sont les effecteurs directs de K-Ras au sein de la voie Erk-Mapk. De façon surprenante, l’ablation de BRaf n’a pas d’effet sur le développement des tumeurs. En revanche, le nombre d’adénomes et d’adénocarcinomes est fortement réduit en l’absence de CRaf et la survie des souris est allongée (Figure 2) [5]. De plus, les tumeurs qui se développent chez ces animaux gardent au moins un allèle c-Raflox non recombiné, démontrant le rôle essentiel de la kinase CRaf dans la transduction du signal oncogénique de K-Ras. Les autres protéines Raf (B-Raf et A-Raf) ne sont donc pas capables de compenser la perte de CRaf dans ce modèle. Le mécanisme moléculaire bloquant in vivo le développement de CPNPC induits par l’oncogène K-RasV12 en l’absence de CRaf reste indéterminé. De façon intéressante, l’ablation de c-Raf chez la souris adulte n’affecte pas la santé générale des animaux (Figure 2), suggérant que l’inhibition spécifique de cette molécule par des produits pharmacologiques pourrait être bien tolérée par les patients atteints de CPNPC.

CRAF cible thérapeutique potentielle des CPNPC exprimant l’oncogène K-RasV12

Dans un autre modèle, celui des mélanocytes, BRAF active la voie de signalisation ERK-MAPK, alors que dans les mélanomes mutés pour RAS, c’est CRAF qui joue ce rôle [9] (→). De plus, un modèle in vivo a permis de démontrer que CRAF est essentiel au développement et au maintien de tumeurs épidermiques induites par Ras [10]. L’ensemble de ces résultats suggère également que CRAF serait impliqué dans le développement de différents types de tumeurs mutées pour RAS.

(→)Voir l’article de Nicolas Dumaz et al., page 817 de ce numéro

Les inhibiteurs de RAF possédant une activité dirigée contre BRAF et CRAF inhibent la prolifération des tumeurs mutées pour BRAFV600E, en bloquant la voie ERK-MAPK [11, 12] (→). Au contraire, dans un contexte RAS mutant ou BRAF/RAS sauvage, ces inhibiteurs induisent une augmentation de la croissance tumorale en activant la voie de signalisation ERK-MAPK. Par ailleurs, un tiers des patients atteints d’un mélanome et traités avec un inhibiteur de BRAF développent des carcinomes épidermoïdes cutanés [13, 14]. Il reste à déterminer si des inhibiteurs spécifiques de CRAF auraient le même effet.

D’autres modèles ont démontré l’importance de l’inhibition de Cdk4 [15] et NFκB [16] dans le développement des CPNPC ayant une mutation de K-Ras. Ainsi, l’association d’inhibiteurs de CRAF, Cdk4 et NFκB pourrait avoir un effet synergique dans le traitement des tumeurs pulmonaires.

Perspectives

Le modèle présenté ici a permis d’identifier les gènes de la voie de signalisation Erk-Mapk impliqués dans l’initiation des CPNPC induits par K-RasV12. De nouveaux modèles murins, permettant l’étude de l’importance de ces gènes dans la maintenance et la progression des adénocarcinomes pulmonaires mutés pour K-Ras, sont actuellement en cours de mise au point. Ils permettront la séparation temporelle entre l’expression de l’oncogène K-RasV12 et la délétion des gènes de la voie, une fois que les tumeurs sont établies. Les résultats obtenus à partir de ces nouveaux modèles devraient fournir des informations-clés pour le développement de thérapies ciblées pour le traitement de CPNPC mutés pour K-RAS.

Conflit d’intérêts

Les auteurs déclarent n’avoir aucun conflit d’intérêts concernant les données publiées dans cet article.


1

http://www.esmo.org/events/milan-2010-congress

Références

  1. Malumbres M, Barbacid M. RAS oncogenes: the first 30 years. Nat Rev Cancer 2003 ; 3 : 459–465. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  2. McKay MM, Morrison DK. Integrating signals from RTKs to ERK/MAPK. Oncogene 2007 ; 26 : 3113–3121. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  3. Guerra C, Mijimolle N, Dhawahir A, et al. Tumor induction by an endogenous K-ras oncogene is highly dependent on cellular context. Cancer Cell 2003 ; 4 : 111–120. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  4. Dubus P. CDK4, cible thérapeutique des adénocarcinomes pulmonaires porteurs d’une mutation de l’oncogène KRAS. Med Sci (Paris) 2010 ; 26 : 1023–1025. [CrossRef] [EDP Sciences] [PubMed] (Dans le texte)
  5. Blasco RB, Francoz S, Santamaria D, et al. c-Raf, but not B-Raf, is essential for development of K-Ras oncogene-driven non-small cell lung carcinoma. Cancer Cell 2011 ; 19 : 652–663. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  6. Rinehart J, Adjei AA, Lorusso PM, et al. Multicenter phase II study of the oral MEK inhibitor, CI-1040, in patients with advanced non-small-cell lung, breast, colon, and pancreatic cancer. J Clin Oncol 2004 ; 22 : 4456–4462. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  7. Hainsworth JD, Cebotaru CL, Kanarev V, et al. A phase II, open-label, randomized study to assess the efficacy and safety of AZD6244 (ARRY-142886) versus pemetrexed in patients with non-small cell lung cancer who have failed one or two prior chemotherapeutic regimens. J Thorac Oncol 2010 ; 5 : 1630–1636. [CrossRef] [PubMed]
  8. Haura EB, Ricart AD, Larson TG, et al. A phase II study of PD-0325901, an oral MEK inhibitor, in previously treated patients with advanced non-small cell lung cancer. Clin Cancer Res 2010 ; 16 : 2450–2457. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  9. Dumaz N, Hayward R, Martin J, et al. In melanoma, RAS mutations are accompanied by switching signaling from BRAF to CRAF and disrupted cyclic AMP signaling. Cancer Res 2006 ; 66 : 9483–9491. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  10. Ehrenreiter K, Kern F, Velamoor V, et al. Raf-1 addiction in ras-induced skin carcinogenesis. Cancer Cell 2009 ; 16 : 149–160. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  11. Poulikakos PI, Rosen N. Mutant BRAF melanomas-dependence and resistance. Cancer Cell 2011 ; 19 : 11–15. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  12. Hatzivassiliou G. Song K, Yen I, et al. RAF inhibitors prime wild-type RAF to activate the MAPK pathway and enhance growth. Nature 2010; 464 : 431–435. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  13. Bollag G, Hirth P,Tsai J,, et al. Clinical efficacy of a RAF inhibitor needs broad target blockade in BRAF-mutant melanoma. Nature 2010 ; 467 : 596–599. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  14. Flaherty KT, Puzanov I, Kim KB, et al. Inhibition of mutated, activated BRAF in metastatic melanoma. N Engl J Med 2010 ; 363 : 809–819. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  15. Puyol M, Martin A, Dubus P, et al. A synthetic lethal interaction between K-Ras oncogenes and Cdk4 unveils a therapeutic strategy for non-small cell lung carcinoma. Cancer Cell 2010 ; 18 : 63–73. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)
  16. Meylan E, Dooley AL, Feldser DM, et al. Requirement for NF-kappaB signalling in a mouse model of lung adenocarcinoma. Nature 2009 ; 462 : 104–107. [CrossRef] [PubMed] (Dans le texte)

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Liste des figures

thumbnail Figure 1.

La voie de signalisation Ras/Raf/Mek/Erk. La liaison de facteurs de croissance au récepteur à activité tyrosine kinase (RTK) conduit à l’autophosphorylation du récepteur et au recrutement de la protéine adaptatrice Grb2 (growth factor receptor bound 2) qui se lient également aux GEF (guanine nucleotide-exchange factors). Grb2-GEF induisent l’activation des GTPases Ras par liaison au GTP. Les Ras-GTP recrutent alors les kinases Raf à la membrane où elles seront activées par phosphorylation. Les Raf phosphorylent ensuite les kinases Mek qui vont à leur tour phosphoryler les kinases Erk. Les protéines GAP (GTPase-activating proteins) permettent l’hydrolyse du GTP en GDP et l’inactivation des Ras.

Dans le texte
thumbnail Figure 2.

Recherche de cible thérapeutique pour le traitement des CPNPC mutés pour K-Ras. A.Ablation des gènes de la voie Erk-Mapk lors de l’initiation de tumeur pulmonaires induites par l’oncongène K-RasV12. L’ablation concomitante des deux protéines Erk, des deux protéines Mek ou de craf affecte significativement le développement des CPNPC mutés pour K-Ras. B. Ablation systémique des gènes de la voie Erk-Mapk chez la souris adulte. Seule l’ablation systémique de craf permet la survie des animaux.

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