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Thérapie génique des cancers : enjeux et perspectives
! R. Rousseau*
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n très petit nombre de maladies est imputable à un
défaut génétique isolé. En revanche, une plus large
proportion de maladies, en particulier les cancers,
peut être attribuée à l’interaction de plusieurs gènes, défectueux ou non. Fait remarquable, la correction d’anomalies
génétiques n’est qu’une seule des applications potentielles de
la thérapie génique. Plus importante sera sans doute la possibilité d’utiliser le transfert de gènes comme un moyen de délivrer des molécules d’intérêt de façon ciblée, de marquer des
cellules pour pouvoir suivre leur comportement et leur devenir
in vivo, de changer le comportement d’un type cellulaire
donné en modifiant ses caractéristiques ou en lui en apportant
d’autres.
Dès lors que l’on considère l’ensemble de ces possibilités, le
champ d’application du transfert de gènes devient bien un
moyen d’intervenir sur la plupart des pathologies humaines. La
réalisation de ces objectifs impose toutefois l’amélioration des
techniques de “vectorologie” actuellement disponibles. Ainsi,
de nombreuses stratégies thérapeutiques obligent à délivrer un
gène d’intérêt de façon ciblée avec un rendement de transfert
élevé. Le ciblage ne s’arrête pas à la pénétration de la membrane cellulaire, le matériel génétique devant le plus souvent
pénétrer jusqu’au noyau cellulaire pour pouvoir s’y exprimer
durablement. Si l’objectif recherché est une expression prolongée du gène d’intérêt, l’ADN de ce gène doit alors nécessairement s’intégrer dans le génome de la cellule hôte, idéalement
en un site connu, voire choisi. De plus, le ou les gènes transférés doivent pouvoir répondre de façon appropriée aux signaux
cellulaires de régulation pour que le produit de ces gènes soit
synthétisé en temps et en quantité appropriés.
Nous sommes loin d’avoir répondu à tous ces impératifs techniques. À ce jour, l’application de la thérapie génique en santé
humaine a largement été gouvernée par la nécessité d’adapter
les désirs des investigateurs aux impératifs des technologies
disponibles. Ces contraintes mises à part, plus de 300 protocoles de “thérapie” génique anticancéreuse ont été approuvés.
Les premiers résultats ont démontré un véritable potentiel pour
cette approche. Cet article fait le point sur les méthodes de
transfert de gènes et les stratégies de la thérapie génique à
visée anticancéreuse.
*Center for Cell and Gene Therapy (Pr Malcolm K. Brenner), Texas Children’s
Cancer Center/Baylor College of Medicine, Houston, Texas, États-Unis.
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VECTEURS : PROPRIÉTÉS, CARACTÉRISTIQUES ET
FACTEURS LIMITANTS
Seuls quatre systèmes ont véritablement été testés chez
l’humain : rétrovirus, adénovirus, virus adéno-associés et liposomes. Chacun a des avantages et des inconvénients propres
(tableau I), mais aucun ne possède véritablement toutes les
caractéristiques du vecteur idéal. Celui-ci (tableau II) pourrait
être défini par les critères suivants :
– ciblage spécifique du type cellulaire visé puis, idéalement,
du compartiment cellulaire où est recherchée l’expression du
gène d’intérêt. Si le gène transféré (transgène) doit s’intégrer
dans le génome de la cellule hôte afin d’en permettre une
expression durable, l’intégration doit alors être stable et le site
d’intégration doit être connu. Cette intégration ne doit en
aucun cas perturber les fonctions vitales du cycle cellulaire ;
elle ne doit pas, en particulier, être mutagène (mutagenèse
insertionnelle) ;
– efficacité : le rendement de transfert doit être élevé, limitant
le nombre de particules à administrer. Le transfert du gène
d’intérêt doit conférer aux cellules modifiées (transduites) un
avantage sélectif sur les cellules non transduites. Il convient de
garder à l’esprit que la confection des produits du transfert de
gène suit les critères stricts de l’industrie pharmaceutique
(“bonnes pratiques de fabrication”). De plus, la nécessité de
pallier un faible rendement d’expression du gène d’intérêt par
une augmentation de la production de particules virales (titre
viral) expose à des limitations d’ordre technique, voire financier ;
– innocuité : le transfert de gène à visée thérapeutique ne doit
pas conduire à l’émergence de pathologies secondaires chez le
sujet traité. Il est inacceptable d’exposer l’environnement à ces
vecteurs porteurs de séquences modifiées d’ADN et de prendre
le risque de recombinaisons incontrôlées. Le transfert doit être
strictement limité aux cellules somatiques de l’hôte, sans en
affecter la lignée germinale ni en modifier le patrimoine génétique ;
– contrôle : tant en termes de quantité que de durée de
l’expression du transgène. À la différence des maladies héréditaires par défaut génétique constitutionnel, pour lesquelles une
correction durable est indispensable, l’expression du transgène
d’intérêt dans le traitement des cancers ne doit probablement
être que transitoire, tout du moins jusqu’à l’éradication de la
tumeur primitive et de ses éventuelles métastases. Un certain
nombre d’études précliniques a démontré que l’expression prolongée et/ou trop élevée du produit du gène transféré peut
s’avérer source de pathologies secondaires inacceptables.
La Lettre du Cancérologue - volume IX - n° 4 - septembre 2000
Tableau I. Principales caractéristiques des vecteurs actuellement autorisés en pratique clinique ou à l’étude.
Vecteur
Rétrovirus
Avantages
Inconvénients
– Intégration dans le génome de l’hôte. Expression prolongée
dans les cellules en division
– Non toxique en l’absence de virus helper
– Grande variété de cellules cibles potentielles
– Infecte uniquement les cellules en cycle
– Rendement de transfert généralement faible
– Transfert limité à 8-9 kb d’ADN
– Intégration au hasard dans le génome de l’hôte : risque de mutagenèse insertionnelle
– Instabilité rendant impossible l’administration directe in vivo
Adénovirus
– Transfert de 15 kb d’ADN
– Grande variété de cellules cibles potentielles
– Possibilité de produire de larges quantités de virus
– Stabilité autorisant l’administration in vivo
– Expression élevée du transgène
– Pas d’intégration dans le génome de l’hôte : pas de risque de
mutagenèse insertionnelle
– Expression transitoire du fait de la non-intégration dans le génome
de l’hôte
– Hautement inflammatoire et immunogène, rendant difficile l’administration répétée
– Risque de recombinaison en cas d’exposition au virus sauvage avec
possibilité de rétablir une infectiosité du virus utilisé pour le transfert
Virus adéno-associé
(AAV)
– Non toxique (pas d’association connue en pathologie humaine)
– Intégration spécifique dans le génome de l’hôte en un site
connu (chromosome 19)
– Stabilité autorisant l’administration in vivo
– Grande variété de cellules cibles potentielles
– Rendement d’infection faible imposant l’utilisation d’un grand
nombre de particules virales
– Faible fréquence d’intégration dans le génome de l’hôte
– Nécessite l’aide de molécules produites par des adénovirus pour
s’introduire dans la cellule cible
– Préparation très difficile de grandes quantités de virus
Difficulté d’obtention de préparations ne contenant pas de virus helper
(adénovirus nécessaires à la confection des AAV)
– Taille limitée du transgène
Liposomes
– Non toxique
– Administration répétée possible
– Constitutivement non infectieux
– Faible rendement de transfert
– Instable in vivo
– Expression transitoire
Lentivirus
– Infection de cellules quiescentes
– Intégration dans le génome de l’hôte
– Ciblage possible par modification des protéines d’enveloppe
– Risque théorique de recombinaison avec le virus sauvage hautement
pathogène
– Spécificité restreinte aux cellules CD4 positives (en l’absence de
modification de l’enveloppe)
– Expression instable du transgène
Herpèsvirus
– Importante capacité d’emport (30 kb)
– Manipulations faciles
– Titres viraux élevés
– Latence prolongée (neurones)
– Absence d’intégration dans le génome de l’hôte
– Effet cytopathogène important (1re génération)
– Prévalence élevée de sujets séropositifs
– Réactivation possible de la souche sauvage latente
Tableau II. Caractéristiques requises pour un vecteur idéal.
– Fréquence élevée d’infection des cellules cibles
– Intégration efficace (si une expression prolongée du transgène est recherchée)
– Avantage sélectif sur les cellules non transduites
– Expression adéquate du transgène pour pallier le phénotype de la maladie
– Expression stable et régulable du transgène dans le type cellulaire souhaité
– Événement génétiquement neutre (pas d’infection des cellules germinales)
La Lettre du Cancérologue - volume IX - n° 4 - septembre 2000
La recombinaison homologue visant à remplacer en lieu et
place un gène défectueux par un gène sain est en théorie le
moyen de correction idéal des défauts génétiques possédant
une régulation complexe. En effet, le néogène se trouve alors à
une place adéquate dans le génome de l’hôte, sous le contrôle
de mécanismes de régulation appropriés. Les techniques de
transfert de gènes employées actuellement utilisant toutes des
virus modifiés ou des méthodes physiques, il est impossible, à
ce jour, dans un contexte clinique, de cibler le transfert du néogène afin qu’il prenne la place précise de son homologue
défectueux.
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Vecteurs rétroviraux
Le virus de la leucémie murine de Moloney (MoMuLV) est le
chef de file des rétrovirus utilisés en vectorologie (1). Le virus
modifié est dit défectif : il n’effectue qu’un seul cycle intégratif et ne se reproduit pas à l’intérieur de la cellule hôte, ne donnant pas naissance à de nouvelles particules virales. Le risque
à éviter est de voir un virus se propager de façon incontrôlée,
tant chez l’hôte que dans l’environnement. Les rétrovirus
défectifs sont obtenus en remplaçant leurs gènes de structure
par le gène d’intérêt, en ne conservant que les séquences régulatrices nécessaires à son expression. Une lignée cellulaire dite
de packaging est utilisée durant le processus de production
afin d’apporter en trans les molécules nécessaires à l’empaquetage des virions. Les caractéristiques de ces lignées obligent à ce que trois recombinaisons successives aient lieu, événement hautement improbable, afin qu’un virus mutant
apparaisse.
La présence ou l’absence, à la surface de la cellule cible, de
récepteurs pour les protéines d’enveloppe du virion en définit
le spectre. Il est possible d’étendre le spectre d’infectabilité en
modifiant ces protéines d’enveloppe. Un autre écueil à l’utilisation des rétrovirus est la nécessité d’induire la mitose pour
que le virus pénètre le noyau de la cellule cible et y intègre
éventuellement son génome. Or, les cellules hématopoïétiques,
candidates évidentes d’un transfert du gène stable et durable
(par exemple pour en étudier la descendance après réimplantation in vivo, ou pour tenter de corriger des défects génétiques
congénitaux), sont le plus souvent quiescentes. L’adjonction
de cytokines, de molécules d’adhésion et de stroma nourricier
dans les milieux de culture tente d’induire leur entrée en division et ainsi de permettre leur transduction par les vecteurs
rétroviraux. Malgré des résultats encourageants dans les cellules souches hématopoïétiques murines, avec des rendements
de transfection de l’ordre de 20 à 50 %, les essais chez le primate et chez l’homme sont beaucoup plus décevants, l’efficacité atteignant péniblement 10 % des cellules. Cependant, des
travaux récents (1 bis) tout à fait élégants en matière de correction d’un déficit immunitaire congénital (X-SCID) montrent
qu’il est possible d’obtenir des taux de transfection proches de
50 % dans des progéniteurs hématopoïétiques humains.
En résumé, les avantages des rétrovirus recombinants sont
l’homogénéité et les titres élevés des particules virales obtenues dans les surnageants de cultures productrices, et en théorie l’absence de virus helper susceptible de contaminer le
stock viral. De nombreux problèmes demeurent quant à l’utilisation des vecteurs rétroviraux en pratique clinique, en particulier le faible rendement de transfection des cellules souches
hématopoïétiques, le faible niveau et l’irrégularité de l’expression du transgène une fois intégré et le risque théorique de
mutagenèse insertionnelle (2).
Vecteurs adénoviraux
La plupart des vecteurs adénoviraux sont modifiés de manière
à supprimer leur gène codant la protéine précoce E1, indispensable à la réplication virale, et sont ainsi défectifs (3). De nombreuses tentatives d’amélioration des capacités d’emport des
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adénovirus sont à l’étude (4-7). Les adénovirus ont l’avantage
de pouvoir infecter un grand nombre de types cellulaires et, à
la différence des rétrovirus, ils sont capables d’infecter les cellules quiescentes dotées des récepteurs de surface adéquats (8)
(coxsackie virus-adenovirus receptor [CAR] et récepteurs des
αv intégrines). Ces vecteurs, quoique raisonnablement stables
in vivo, sont le plus souvent administrés in situ. Les exemples
d’essais en clinique comportent le transfert de gènes dans
l’épithélium bronchique [gène CFTR dans la mucoviscidose
(9, 10)] et dans le foie (gènes des facteurs VIII et IX dans
l’hémophilie A et B), avec un succès mitigé. Bon nombre de
types cellulaires tumoraux peuvent également être infectés
(11). Pour les types cellulaires résistants à l’infection adénovirale, des travaux très intéressants démontrent qu’il est possible
de rediriger l’adénovirus (12-14) vers d’autres récepteurs
membranaires, en particulier au moyen d’anticorps bispécifiques reconnaissant à la fois le récepteur et des éléments de la
capside virale (15-17). Des taux de transfert significatifs ont
ainsi pu être obtenus, faisant renaître l’intérêt des vecteurs adénoviraux pour des applications cliniques ciblant des cellules
jusque-là résistantes à l’infection adénovirale, notamment certaines cellules hématopoïétiques.
L’ADN adénoviral n’est pas intégratif. Il est retrouvé dans le
noyau de la cellule hôte sous la forme d’un épisome, le plus
souvent perdu au cours des divisions cellulaires successives.
L’expression du transgène est donc transitoire, même dans les
cellules se divisant peu ou ne se divisant pas. Les vecteurs
adénoviraux classiques ne sont donc pas utilisables dans des
applications cliniques requérant une expression stable et prolongée du transgène. Une autre limitation majeure à l’utilisation des vecteurs adénoviraux est leur forte immunogénicité
(18, 19), qui empêche leur réadministration, stratagème pourtant envisagé pour pallier leur expression transitoire. Le risque
théorique de recombinaison avec un adénovirus endogène
conduisant à l’émergence d’un mutant réplicatif est une autre
préoccupation. Cependant, aucune des études cliniques
menées jusqu’à présent n’a confirmé ces craintes (20). Finalement, le large éventail de cellules susceptibles d’être infectées
par les vecteurs adénoviraux peut s’avérer être une limitation à
leur administration systémique lorsqu’un ciblage dans un tissu
spécifique est recherché.
Vecteurs adéno-associés
Les virus adéno-associés (adeno-associated virus ou AAV) ne
peuvent assurer leur cycle réplicatif qu’en présence d’un virus
auxiliaire, qui peut être un adénovirus, un herpès simplex ou le
virus de la vaccine. Les AAV possèdent un large éventail de
cellules cibles. Une de leurs propriétés remarquables est la
potentialité d’intégration du génome viral en un site spécifique
du chromosome 19 humain (21) conduisant à un état de
latence virale. L’efficacité de l’AAV à transduire et à s’intégrer dans le génome de la cellule hôte est démontrée pour de
très nombreux types cellulaires. L’AAV est capable de s’intégrer tant dans les cellules en cycle que dans les cellules quiescentes, étendant l’éventail des types cellulaires susceptibles
d’être infectés (22-24). À la différence de l’AAV sauvage, les
La Lettre du Cancérologue - volume IX - n° 4 - septembre 2000
mutants recombinants semblent s’intégrer de façon aléatoire.
Plusieurs études démontrent que les AAV recombinants subsistent majoritairement sous forme épisomale durant quelques
jours à quelques semaines. L’intégration dans le génome de la
cellule hôte semble donc être un événement rare. Cette intégration annoncée comme l’un des avantages majeurs de l’utilisation de ce vecteur n’a jamais été clairement démontrée autrement que dans des études in vitro. Les seules études in vivo ont
été réalisées chez la souris, et l’absence de site d’intégration
murin équivalent à celui retrouvé sur le chromosome humain
19 rend délicate l’extrapolation de ces études.
Ce système conserve néanmoins l’avantage d’être non pathogène et de pouvoir s’intégrer dans des cellules quiescentes,
dont les cellules souches hématopoïétiques. L’AAV recombinant est non immunogène chez la souris. Il est fort probable,
sachant la forte prévalence de l’infection par AAV chez
l’humain, que la plupart des individus développent une immunité contre ce virus “déjà vu” par leur système immunitaire.
D’autres inconvénients majeurs existent, en particulier
l’absence de système efficace d’empaquetage et la taille relativement modeste de l’ADN exogène. Son intérêt en pratique
clinique a donc longtemps été ignoré et reste actuellement
encore très limité (25). De nombreux modèles animaux sont
cependant porteurs d’espoir : transduction élevée et prolongée
dans le muscle (jusqu’à 18 mois chez la souris ; expression à
long terme de facteur IX dans un modèle canin d’hémophilie B), dans le système nerveux central (effet thérapeutique
dans un modèle de maladie de Parkinson chez le primate ; restauration de neurones photorécepteurs fonctionnels dans un
modèle murin de dégénération rétinienne), dans le foie (diminution transitoire mais significative de la glycémie dans un
modèle de souris diabétique). La faisabilité et l’expression prolongée (6 mois), chez le lapin et le singe, du transfert du gène
codant pour la protéine CFTR ont conduit à la mise en place
d’un essai de phase I, actuellement en cours chez des patients
atteints de mucoviscidose (26).
Liposomes
Les complexes cationiques ADN-liposomes fusionnent avec la
membrane cellulaire lipidique puis suivent la voie de l’endocytose. L’ADN relargué par les endosomes peut, dans certains
cas, traverser la membrane nucléaire et être transcrit au sein du
noyau de la cellule hôte. L’ADN transféré par cette méthode
ne peut pas s’intégrer durablement dans le génome de la cellule hôte, malgré les nombreuses tentatives d’adjonction de
ligands divers et variés. L’avantage majeur des liposomes est
leur absence de toxicité, autorisant des administrations répétées (27). Des rendements élevés de transfection ont été obtenus pour certains types cellulaires (28). Les préparations
actuellement disponibles sont instables in vivo et ne semblent
pas pouvoir être administrées de façon optimale par voie systémique. Cependant, des tentatives d’injection in situ dans des
cellules de mélanome ont montré une expression significative
du transgène (en l’occurrence HLA-B7) permettant l’obtention, certes partielle, d’une réponse spécifique immunitaire et
antitumorale (29).
La Lettre du Cancérologue - volume IX - n° 4 - septembre 2000
Autres vecteurs en cours de développement préclinique
Lentivirus
Les lentivirus appartiennent à la famille des rétrovirus. Le chef
de file en est le VIH, responsable du syndrome d’immunodéficience acquise (sida). Ce virus peut s’intégrer durablement
dans le génome de cellules quiescentes en l’absence de toute
mitose. Cette capacité en fait un vecteur remarquable, bien
qu’il ait fallu franchir des barrières éthiques et psychologiques
pour pouvoir l’utiliser en clinique. Un essai de phase I utilisant
un vecteur lentiviral est actuellement soumis à l’approbation
de la Food and Drug Administration pour une étude chez des
patients déjà séropositifs pour le VIH.
Le VIH sauvage infecte préférentiellement les cellules porteuses de CD4 (lymphocytes T auxiliaires). Cette caractéristique supplémentaire en fait un vecteur attractif pour les applications ciblant cette population, mais peut s’avérer un obstacle
à son utilisation dans d’autres types cellulaires (30). Afin d’en
étendre le spectre aux cellules CD4 négatives, des lignées cellulaires humaines recombinantes pour des séquences du rétrovirus MoMuLV classique ont été soumises à plusieurs infections par le VIH. Les virions obtenus comportent un mélange
de protéines d’enveloppe issues des deux virus sans qu’il y ait
véritablement eu de recombinaison entre les deux génomes
rétroviraux (31). Les virions ainsi produits ont un spectre de
cellules cibles élargi par rapport au spectre usuel du VIH sauvage, ce qui n’est pas sans poser des interrogations d’ordre
éthique. Récemment, des techniques de transfection transitoire
ont permis l’obtention d’un système permettant une plus
grande flexibilité dans le choix du type d’enveloppe virale du
pseudo-VIH. Notamment, la substitution au gène env du VIH
de celui d’autres virus à ARN permet d’en modifier radicalement le spectre. Ainsi, la glycoprotéine du virus de la stomatite
vésiculeuse (VSV-G) a pu être introduite à la surface de la capside d’un pseudo-VIH. Ce modèle possède la capacité d’infecter divers types cellulaires in vitro, en particulier des précurseurs hématopoïétiques plus ou moins quiescents, ce qui en
ferait un candidat potentiel dans l’analyse de la descendance
des cellules souches hématopoïétiques (32, 33) et d’autres
types cellulaires (34). De nombreux obstacles techniques restent cependant à franchir : aucune étude n’a pu démontrer à ce
jour que ces pseudo-VIH conservaient in vivo leur capacité
d’intégration et d’expression dans le génome des cellules
cibles. Des études chez le rongeur ont permis l’expression prolongée (plus de 6 mois) dans le système nerveux central, l’œil,
le muscle ou le foie. Aucune réaction immunitaire à l’encontre
du vecteur n’a été détectée.
Ces systèmes viraux présentent des avantages considérables.
Des contraintes techniques non négligeables restent cependant
à résoudre. Il est également indispensable de conduire des
études rigoureuses quant à l’interaction possible entre le
pseudo-VIH et d’autres virus endogènes, notamment rétroviraux.
Spumavirus
Le virus spumeux humain (human foamy virus [HFV]) appartient aussi à la famille des rétrovirus. Parmi ses diverses carac163
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téristiques, les plus intéressantes sont l’absence de pathologie
décrite chez l’humain, pourtant fréquemment infecté, et la
transduction stable et efficace de nombreux types cellulaires,
humains et animaux, quiescents ou en division. Ces données
préliminaires font du HFV un candidat à l’utilisation potentielle en clinique (35).
Herpèsvirus
L’herpèsvirus de type 1 (HSV-1) possède un certain nombre
d’avantages pratiques (tableau I) qui en font un vecteur de
choix, non seulement pour le transfert de gènes dans le système nerveux central, mais encore dans un large éventail de
types cellulaires en division ou quiescents (36) : obtention de
titres viraux élevés, capacités importantes d’emport d’ADN
exogène (jusqu’à 35 kb) et persistance à long terme du génome
viral, à l’état latent, non intégré, dans le noyau de cellules neuronales et d’autres types cellulaires post-mitotiques. Le virus
latent ne sécrétant aucune protéine virale et ne perturbant pas
le fonctionnement normal de la cellule infectée, aucune attaque
de ces cellules par le système immunitaire de l’hôte n’est à
craindre a priori. Le gène transféré devrait, en théorie, rester
présent durant toute la vie de la cellule infectée.
L’écueil majeur à l’utilisation de vecteurs herpétiques en est la
forte cytopathogénicité. Il existe en particulier un risque non
négligeable d’encéphalite potentiellement mortelle après administration in vivo. Une nouvelle génération de vecteurs herpétiques est en cours de développement, pour laquelle de nombreux gènes sont supprimés. D’autres systèmes de production
font appel à la technologie des amplicons, utilisant les propriétés des levures, pour produire des préparations totalement
dépourvues de virus helper réplicatifs (37). Il devrait être possible d’obtenir des vecteurs herpétiques sûrs, non cytopathogènes et conservant leurs capacités à établir un état de latence
dans un large éventail de cellules quiescentes. Le tropisme
neurologique de ce vecteur en fait également un candidat de
choix dans les approches de thérapie génique des tumeurs
cérébrales ainsi que d’autres maladies neurologiques non cancéreuses.
Méthodes physiques – ADN plasmidique nu – Ribozyme –
ARN antisens
Les liposomes sont à l’heure actuelle la seule méthode physique de transfert de gène testée in vivo chez l’homme. Il
existe cependant d’autres méthodes physiques possédant un
intérêt clinique potentiel, en particulier les méthodes biobalistiques, où une molécule d’ADN fixée à des particules microscopiques (or colloïdal) est délivrée directement aux cellules
par projection à grande vitesse, au moyen d’un gaz comprimé
(hélium) ou d’une mini-charge explosive (gene gun) (38). Ces
techniques ont été utilisées avec succès pour le transfert des
gènes dans des plantes ou des animaux. Elles semblent envisageables en pratique clinique pour des transferts de gènes ex et
in vivo.
La vaccination par ADN plasmidique conduit à la synthèse
d’une protéine immunogène. Les séquences codantes ou structurelles de la molécule d’ADN transduite générant une telle
réponse immunitaire ne sont pas encore clairement identifiées.
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L’injection du matériel génétique se fait par voie intradermique ou intramusculaire. Le processing de l’antigène mène à
sa présentation par les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe I. Au-delà des possibilités thérapeutiques de cette méthode dans le domaine de l’allergie et
de la vaccination anti-infectieuse, un intérêt certain existe pour
des thérapeutiques anticancéreuses : des modèles murins de
vaccination par ADN plasmidique codant pour des antigènes
tumoraux ont montré une augmentation significative de la survie des animaux. Cet effet antitumoral a pu être renforcé par
l’adjonction de vecteurs codant pour des molécules impliquées
dans la costimulation du système immunitaire (39).
Ribozymes et ARN antisens (40) procèdent de la capacité
d’une matrice d’ARN à se fixer à sa structure complémentaire
d’acides nucléiques. Alors que l’ARN antisens se fixe à la
séquence d’ADN qui lui est spécifique, bloquant théoriquement toute possibilité ultérieure de transcription, le ribozyme
se fixe à sa matrice complémentaire d’ARN messager, qu’il
clive grâce à ses propriétés catalytiques. L’utilisation d’oligonucléotides permet également d’envisager le blocage de
diverses molécules indispensables au fonctionnement cellulaire, telles que les facteurs de transcription (41). Le champ
d’application de ces méthodes est a priori limité à des pathologies monogéniques et nécessite qu’un gène responsable et/ou
son produit aient été identifiés. La stabilité in vivo de ces composés, la régulation fine de leur comportement et leurs interactions avec le génome de l’hôte restent à préciser. Des essais
cliniques de phase I ont été tentés, démontrant notamment la
faisabilité de l’utilisation in vivo d’ARN antisens Bcl-2 chez
des malades atteints de lymphomes non hodgkiniens (42).
Vecteurs hybrides
L’avenir de la vectorologie est probablement à la combinaison
des propriétés des différents systèmes actuellement disponibles, pour en limiter, voire en supprimer, les effets secondaires délétères, améliorer l’éventail des cellules cibles, les
capacités d’emport et les conditions d’expression du transgène.
Des vecteurs hybrides sont actuellement à l’étude, essayant de
combiner l’infectabilité in vivo des adénovirus et les propriétés
intégratives des rétrovirus (43). Le principe consiste à transformer une population cellulaire en une lignée productrice de
rétrovirus à l’aide de deux adénovirus. Les rétrovirus sont
instables et peu propices à une administration systémique.
L’intérêt d’un tel système réside dans la possibilité d’obtenir
l’intégration stable in fine du transgène alors que celui-ci a initialement été véhiculé par un adénovirus. Au cours d’une étape
intermédiaire, les adénovirus permettent la production de
virions rétroviraux. Ces derniers infectent à leur tour, dans leur
environnement immédiat, le véritable tissu cible du transfert de
gène. Ceci suppose que le tissu soit composé de cellules en
division, condition limitante à l’utilisation des rétrovirus (44).
Des travaux sont en cours afin d’adapter cette approche à des
chimères adénovirus-lentivirus.
Ainsi, les systèmes actuellement disponibles imposent encore
le choix d’un vecteur sur la base de sa caractéristique la plus
indispensable à l’effet “thérapeutique” recherché. La nécessité
La Lettre du Cancérologue - volume IX - n° 4 - septembre 2000
de l’expression prolongée d’un transgène marqueur dans
l’étude de la descendance de progéniteurs hématopoïétiques
imposera l’emploi d’un vecteur rétroviral intégratif, pour ne
pas perdre le transgène au cours des divisions cellulaires successives. En revanche, la recherche d’une expression transitoire in vivo fera plus probablement appel à un adénovirus,
bien que l’éradication de métastases distantes de la cible tumorale primitive impose sans doute une expression plus prolongée que celle permise par ce type de vecteur.
APPLICATIONS DU TRANSFERT DE GÈNE À VISÉE
ANTITUMORALE
Stratégies du transfert de gène à visée antitumorale
À ce jour, quatre stratégies majeures sont utilisées pour tenter
d’inclure le transfert de gène dans l’arsenal des thérapeutiques
anticancéreuses :
– modification de la cellule tumorale elle-même, en “réparant”
un ou plusieurs des défects génétiques suspectés d’être à l’origine de la prolifération tumorale, par exemple en rétablissant
le fonctionnement d’un gène contrôlant la division cellulaire
ou celui d’un gène induisant la mort cellulaire programmée
(apoptose) ;
– sensibilisation des tissus sains ou tumoraux par modification
de l’index thérapeutique : introduction dans la cellule tumorale
d’un gène codant pour une enzyme permettant la transformation d’une prodrogue non toxique en une drogue active ; diminution de la sensibilité des tissus normaux par transfert de
gènes de résistance aux drogues cytotoxiques ;
– modification de la spécificité de la réponse immunitaire antitumorale soit en stimulant les processus conduisant à la reconnaissance de la tumeur par le système immunitaire de l’hôte,
soit en améliorant les propriétés cytotoxiques des effecteurs de
l’immunité ;
– modulation des propriétés d’invasivité de la tumeur en délivrant dans son environnement immédiat un gène codant pour
un inhibiteur de la synthèse des vaisseaux nourriciers de la
tumeur (inhibition de la néoangiogenèse tumorale).
Introduction de gènes suppresseurs de tumeur et
inactivation de gènes inducteurs de tumeur
L’inactivation de certains gènes contribue à la croissance
tumorale. Des mutations du gène codant pour la protéine cellulaire p53 ont ainsi été identifiées dans un grand nombre de
tumeurs. Le rôle exact de la p53 sauvage (wild-type p53 ou wtp53) n’est pas totalement élucidé : la wt-p53 supprimerait
l’expression de gènes contribuant à la prolifération cellulaire
incontrôlée ou bien activerait des gènes contrôlant la mort cellulaire programmée (apoptose). Quoi qu’il en soit, l’absence
ou l’inactivation de la wt-p53 conduit à une prolifération cellulaire incontrôlée. Il semble dès lors logique que le rétablissement d’une activité wt-p53 dans certains types tumoraux
mutants ou déficients puisse permettre l’arrêt de la croissance
cellulaire anarchique (45), voire l’entrée en apoptose (46).
Diverses stratégies, adénovirales (47), rétrovirales (48) et non
virales (49), ont été utilisées avec un certain succès pour délivrer le gène codant pour la wt-p53 dans différents modèles
La Lettre du Cancérologue - volume IX - n° 4 - septembre 2000
précliniques (50). Des études de phase I ont démontré la faisabilité d’une telle approche dans les carcinomes hépatocellulaires (49), de la tête et du cou (51) et pulmonaires (52), avec,
pour ce dernier essai, la mise en évidence d’une véritable
réponse clinique, avec régression, bien que transitoire, des
nodules pulmonaires tumoraux chez trois malades sur neuf. La
démonstration, quoique moins nette, de l’effet du vecteur
codant pour la p53 a également été faite pour deux des trentecinq patients traités pour carcinomes de la tête et du cou.
Des altérations de la protéine p16 semblent également être
impliquées dans la progression des carcinomes squameux de la
tête et du cou : des approches similaires à celles développées
pour la p53 sont à l’étude (53). D’autres oncogènes mutants et
transcrits de fusion aberrants sont responsables du processus
carcinologique. Ces gènes et leurs produits sont la cible de thérapeutiques tant préventives que curatives. La restauration du
fonctionnement normal des oncogènes impliqués dans les dysfonctionnements du cycle cellulaire pourrait permettre soit
l’induction de la mort cellulaire par apoptose, soit l’arrêt de la
croissance. Les oncogènes de la famille ras (H-ras, N-ras et Kras) sont activés par simple mutation ponctuelle de leur
séquence nucléotidique normale (p21), conduisant à la production d’une séquence protidique altérée (54). Il a été possible,
en utilisant la technologie antisens, de bloquer l’ARN messager d’un mutant K-ras dans un modèle de cancer pulmonaire
humain, d’empêcher la synthèse de la protéine altérée et de
freiner la croissance tumorale tant in vitro qu’in vivo (55, 56).
L’oncogène fos a été la cible d’une telle approche au moyen
d’un vecteur rétroviral dans un modèle murin de tumeur mammaire (57). D’autres méthodes sont actuellement testées pour
bloquer l’expression d’oncogènes, en particulier les ribozymes
(58) et des anticorps spécifiques (59).
À moins que le gène inséré ne soit létal pour la cellule, le
risque théorique d’une telle approche est celui d’une descendance porteuse d’altérations génétiques qui accroîtraient le
risque de transformation maligne ultérieure. La plupart des
gènes défectueux identifiés jusqu’à présent codent pour des
molécules ayant un effet dit transdominant : il est à craindre
que la restauration du fonctionnement du gène sauvage ne
puisse, à elle seule, pallier l’effet des molécules synthétisées
par l’allèle mutant. Le blocage des gènes défectueux ou de
leurs produits nécessite l’emploi de stratégies (ARN antisens,
ribozymes ou recombinaison homologue) dont on a vu qu’elles
étaient loin d’être disponibles en pratique clinique. Finalement,
l’obstacle majeur à une telle approche de transfert de gène in
vivo demeure l’absence de vecteur efficace capable de transduire les cellules tumorales de façon simple et surtout ciblée.
Introduction de gènes de susceptibilité aux agents
cytotoxiques
Le principe repose sur l’introduction et l’expression dans la
cellule tumorale d’un gène codant pour une enzyme permettant
la transformation d’une prodrogue inactive en une drogue
cytotoxique. Dans un deuxième temps, la prodrogue non
toxique administrée par voie systémique est convertie en
drogue active au niveau de la cellule cible. Les métabolites
actifs de cette prodrogue ont théoriquement un effet toxique
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limité à la cellule cible. Cette approche permet d’envisager
l’augmentation sur le tissu tumoral de l’index thérapeutique de
certaines drogues tout en essayant de préserver les tissus sains
avoisinants. Les constructions réalisées afin d’obtenir un tel
effet portent le nom de “vecteurs suicides”. Pour cibler précisément le tissu tumoral en évitant toute expression dans les
cellules saines, deux étapes de ciblage sont nécessaires : la première consiste à diriger le gène suicide sur les cellules en division, la deuxième à exploiter les propriétés de transcription
différentes entre cellules normales et cellules cibles.
Le système le plus étudié à ce jour est celui de la thymidine
kinase (TK). La TK est une enzyme catalysant la conversion
du ganciclovir en ganciclovir monophosphate. Ce dernier est
secondairement transformé par les enzymes cellulaires en un
produit triphosphaté bloquant l’ADN polymérase nécessaire à
la phase S du cycle cellulaire. Le premier modèle préclinique a
utilisé une construction adénovirale injectée localement à des
rats atteints de gliosarcomes de la moelle épinière. Sous l’effet
de la TK, les métabolites toxiques du ganciclovir ont permis
l’éradication complète de la tumeur, sans séquelle neurologique, alors que tous les rats témoins étaient paraplégiques et
porteurs de larges tumeurs (60). D’autres modèles précliniques
existent, notamment pour le rétinoblastome (61) : une étude
clinique de phase I testant la délivrance in situ d’un vecteur
adénoviral dans l’œil atteint est actuellement en cours dans
notre institution.
L’utilisation d’éléments de régulation transcriptionnelle
propres à certains types cellulaires a permis de cibler l’expression du gène suicide, en particulier pour le système HSV-TK.
Le promoteur du gène codant pour l’antigène carcinoembryonnaire (ACE) a été utilisé pour contrôler l’expression
du gène HSV-TK dans une construction adénovirale utilisée
dans une lignée de carcinome gastrique : comme le prévoyait
le postulat de départ, la lignée fut extrêmement sensible à
l’effet cytotoxique du ganciclovir (62). D’autres systèmes ont
été testés : l’expression du gène HSV-TK, placé sous le
contrôle de l’enhancer de l’alpha-fœtoprotéine (AFP) ou du
promoteur du gène codant pour l’albumine, a été étudiée dans
des constructions adénovirales associées (AAV). L’infection
par ces AAV de lignées de carcinomes hépatocellulaires
secondairement exposées à l’action du ganciclovir a démontré
l’induction d’une mort cellulaire importante in vitro (63).
Ainsi, d’autres caractéristiques d’expression propres à des
types cellulaires donnés permettent d’envisager un ciblage
beaucoup plus rigoureux pour l’effet thérapeutique recherché.
On retiendra l’utilisation de l’enhancer du gène codant pour la
glycoprotéine DF3/MUC-1, ou celle du promoteur du gène
c-erb B2 pour diriger sélectivement l’action du gène HSV-TK
dans des modèles in vitro et in vivo de carcinome mammaire
(64, 65). Récemment, les éléments constitutifs de la télomérase, enzyme impliquée dans le vieillissement cellulaire normal et dans la prolifération de nombreux types tumoraux, ont
été la cible du transfert de gène. L’activité de cette enzyme est
considérée par de nombreux auteurs comme un marqueur
quasi “universel” du cancer. Le gène HSV-TK a ainsi été mis
sous le contrôle du promoteur de la protéine HERT constitutive de la télomérase. Là encore, les tissus tumoraux ont été
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significativement détruits après administration de ganciclovir
tant in vitro qu’in vivo chez la souris alors que les tissus sains
n’étaient pas affectés (D. Hughes, communication personnelle,
2nd meeting of the American Society of Gene Therapy,
Washington DC, juin 1999).
Le problème de la disponibilité de vecteurs qui possèdent une
stabilité suffisante in vivo autorisant un transfert conséquent
au niveau du tissu cible demeure néanmoins. Cette contrainte
n’a pu être contournée pour l’instant que par la délivrance in
situ des vecteurs codant pour le gène HSV-TK. Plusieurs
études de phase I ont été menées dans le cadre de tumeurs
cérébrales. Les propriétés spécifiques des vecteurs rétroviraux
ont été utilisées pour ne transduire le gène HSV-TK qu’aux
cellules tumorales en division. Les tissus cérébraux sains,
quiescents, sont, en théorie, protégés de l’effet toxique du ganciclovir administré secondairement par voie systémique. Parmi
les quinze malades inclus dans cette étude (66), quatre ont
montré une réponse spectaculaire, avec une réduction de plus
de 50 % du volume tumoral persistant à plus de trois ans. Une
approche similaire a permis l’obtention d’une réponse clinique
dans des glioblastomes en rechute après injection, stéréotaxique ou perchirurgicale, de la lignée productrice du vecteur
codant pour HSV-TK (67, 68).
La constatation de la destruction de 90 % des cellules tumorales après administration du ganciclovir alors que seules 10 %
d’entre elles étaient effectivement transduites par le gène
HSV-TK a conduit à la découverte d’un effet de proximité in
vivo (bystander effect) (69). Les mécanismes concourant à
l’effet bystander sont en cours d’identification :
– le ganciclovir sous sa forme triphosphatée ne peut pas traverser la membrane cellulaire ; des vésicules apoptotiques issues
des cellules tumorales détruites et contenant le métabolite
toxique sont relarguées dans le tissu ; ces vésicules, captées
par les cellules avoisinantes non transduites, peuvent induire
leur entrée en apoptose ;
– des métabolites toxiques de bas poids moléculaire pourraient
traverser les membranes de cellules adjacentes au moyen des
jonctions intercellulaires serrées (gap-junction) ;
– l’hypothèse de l’implication du système immunitaire pose
dès lors le problème de la justesse du terme d’“effet de proximité” : un modèle murin de tumeur prostatique transduite in
situ au moyen d’un vecteur adénoviral codant pour le gène
HSV-TK a démontré, après administration de ganciclovir, non
seulement la régression de la tumeur locale mais encore celle
des métastases pulmonaires (70). Cette constatation surprenante pourrait être expliquée par une lyse des cellules de la
tumeur primitive démasquant des antigènes tumoraux
jusqu’alors indétectables par le système immunitaire. Une
réponse immunitaire spécifiquement dirigée contre la tumeur
pourrait donc donner naissance à des effecteurs circulants de
l’immunité cellulaire susceptibles de reconnaître des métastases à distance. Une étude de phase I/II, issue de ce modèle
préclinique, est en cours dans notre institution : parmi les paramètres étudiés, l’apparition de lymphocytes cytotoxiques circulants spécifiques de la tumeur est recherchée dans le but de
confirmer cette hypothèse.
La Lettre du Cancérologue - volume IX - n° 4 - septembre 2000
De nombreuses équipes essayent de conjuguer cet effet à celui
d’autres mécanismes de l’immunité, notamment cytokiniques
(71). Un modèle tumoral murin combinant l’effet du système
HSV-TK à une immunisation préalable par la tumeur démontre
une augmentation significative des interleukines 1 et 2, du
tumor necrosis factor (TNF) ainsi que des effecteurs de
l’immunité cellulaire (macrophages et lymphocytes T) (72).
Cette approche combinée prélude aux stratégies d’avenir de la
thérapie génique à visée anticancéreuse, dont on peut effectivement penser qu’elle sera une association de différentes propriétés jusqu’à présent testées de façon indépendante.
D’autres systèmes d’activation de prodrogues sont à l’étude
(73). Parmi ceux-ci, on retiendra l’enzyme cytosine désaminase permettant la transformation de la 5 fluorocytosine non
toxique en 5 fluoro-uracile cytotoxique. La 5 fluorocytosine est
déjà utilisée en clinique humaine comme agent antifongique,
alors que le 5 fluoro-uracile est la molécule couramment utilisée dans le traitement de carcinomes mammaires, coliques et
pancréatiques. Le potentiel de ce système a été testé dans différents modèles tumoraux (74). Le gène codant pour la cytosine
désaminase, contrôlé par le promoteur de l’antigène carcinoembryonnaire dans une construction adénovirale, a permis le
ciblage spécifique de cellules de carcinome gastrique chez la
souris (75). Des perspectives intéressantes de purge de greffons médullaires au cours d’intensifications thérapeutiques
pour le traitement de carcinomes mammaires ont également été
étudiées à l’aide de cette approche et semblent prometteuses
(76).
Le CB1954 est une prodrogue non toxique transformée en
agent intercalant de l’ADN dans les cellules contenant une
nitroréductase (NADPH désydrogénase ou diaphorase) (77).
Des modèles in vivo et in vitro de vecteurs rétroviraux et adénoviraux codant pour le gène de la nitroréductase, ont démontré une augmentation de la mort cellulaire après exposition au
CB1954 (73, 78). À la différence du système HSV-TK, dont le
mécanisme d’action procède du blocage de la phase S, la nitroréductase possède un effet tant sur les cellules en division que
sur les cellules quiescentes. Ce système possède aussi un effet
bystander (79).
Le cytochrome P450 2b (CYP2B1) catalyse la transformation
du cyclophosphamide en sa forme active et toxique. Là encore,
un certain nombre de modèles précliniques in vivo et in vitro
ont établi l’intérêt potentiel de ce système (80, 81) avec,
cependant, le désavantage que le CYP2B1 endogène humain
pourrait également activer le cyclophosphamide, avec les
conséquences toxiques que l’on imagine sur les tissus sains
(82).
La purine nucleoside phosphorylase (PNP) catalyse la transformation du 6 méthylpurine désoxyriboside en un métabolite
toxique, la 6 méthylpurine. Différents modèles ont été étudiés
(83). Un effet bystander obtenu in vitro dans un modèle de
mélanome permet d’obtenir une mortalité élevée des cellules
tumorales alors que seules 1 % d’entre elles sont effectivement
transduites (84).
Une autre approche consiste à essayer de protéger directement
les cellules saines de l’action cytotoxique des chimiothérapies
au moyen de gènes de résistance tels que MDR1 (multi-drug
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resistance gene). Cette approche a été tentée dans un modèle
d’intensification thérapeutique par autogreffe de moelle dans le
cadre d’adénocarcinomes mammaires. Les précurseurs hématopoïétiques transduits ex vivo au moyen d’un rétrovirus
codant pour le gène MDR1 ont ainsi été protégés de l’action
cytotoxique des drogues utilisées ultérieurement lors de la
rechute (85).
Immunothérapie antitumorale
Le but ultime des stratégies d’immunisation antitumorale est
l’obtention chez l’hôte d’une réponse immunitaire spécifique,
systémique et durable capable de lyser à la fois la tumeur primitive et les éventuelles métastases à distance.
Le premier obstacle rencontré est l’identification d’antigènes
spécifiques de tumeurs. Bien que la décennie actuelle ait
apporté des progrès considérables, les antigènes spécifiques de
nombreux types tumoraux restent encore à caractériser (86). Il
n’est d’ailleurs pas certain que tous les antigènes identifiés
soient totalement spécifiques de la tumeur : ainsi, les patients
ayant répondu favorablement à la réinjection de lymphocytes
spécifiques de leur mélanome ont présenté des réactions spectaculaires à type de vitiligo, démontrant le flou entre antigène
tumoral et antigène du soi (87). Une autre approche consiste à
utiliser la cellule tumorale dans son ensemble comme source
d’antigènes spécifiques (88). Toutes les stratégies de vaccination antitumorale actuellement à l’étude tentent d’amplifier
cette réponse spécifique en modifiant les cellules tumorales
(89) pour qu’elles expriment des molécules immunomodulatrices, cytokines ou molécules de costimulation (90-95). Cette
expression est le plus souvent obtenue par manipulation ex
vivo des cellules tumorales avant leur réadministration (96).
Un grand nombre de molécules ont ainsi été testées dans de
nombreux modèles animaux, essentiellement murins (97-99).
Divers types tumoraux ont été modifiés afin d’exprimer l’IL2,
l’IL4, l’IL7, l’IL12, l’interféron gamma, la lymphotactine, le
G-CSF, le GM-CSF, les molécules de costimulation de la
famille B7, B7-1 (29, 100, 101) et B7-2, ainsi que les récepteurs de la famille du TNF tels CD154 (ou CD40 ligand) (102)
et Fas ligand (103). Les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité de classes I et II ont également été étudiées
(104, 105). La réponse immunitaire ainsi générée diffère sensiblement selon l’approche employée. Néanmoins, plusieurs
études ont montré l’obtention d’une réponse spécifique, systémique et capable de protéger l’animal ainsi immunisé contre
une nouvelle exposition (rechallenge) aux cellules tumorales
(106). Il est donc possible d’obtenir chez l’animal l’éradication
de tumeurs préalablement établies et l’amélioration de la survie des animaux vaccinés.
L’analyse des mécanismes immunologiques permettant la lyse
de la tumeur dans ces modèles démontre la nécessité d’une
activation de l’immunité cellulaire médiée par le lymphocyte T
(107). Les mécanismes de présentation de l’antigène ont une
importance capitale, tant par le rôle des cellules spécialisées de
l’hôte (cellules présentatrices d’antigènes ou APC, essentiellement représentées par les macrophages et les cellules dendritiques) que par celui de la cellule tumorale elle-même. L’identification de la cellule dendritique comme un des éléments clés
de la réponse immunitaire antitumorale en fait une cible de
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choix dans l’arsenal des méthodes de thérapie génique (108).
Le chargement (loading) des cellules présentatrices d’antigènes par des peptides immunogènes, éventuellement combiné
avec des cytokines (109), est à l’étude dans des modèles précliniques (110-112) et de phase I humaine (113, 114).
L’immunothérapie dite adoptive repose sur l’isolement et
l’amplification d’une population de lymphocytes infiltrant la
tumeur (tumor infiltrating lymphocytes ou TIL) (115) ou de
lymphocytes T cytotoxiques circulants (cytotoxic T lymphocytes ou CTL) spécifiques d’un ou plusieurs antigènes tumoraux. Diverses approches ont essayé de générer des lymphocytes cytotoxiques dirigés contre des transcripts de fusion, par
exemple bcr-abl (116, 117) ou autres (118), des produits
d’oncogènes (119) ou des antigènes spécifiques de tumeur
(120-122). Cette dernière approche a permis le traitement tant
préventif que curatif des syndromes lymphoprolifératifs postgreffe de moelle induits par le virus d’Epstein-Barr (EBV)
(123). Une autre méthode consiste à réinjecter des lymphocytes T cytotoxiques du donneur (124). Ces lymphocytes allogéniques sont administrés au malade greffé pour induire une
réaction du greffon contre la leucémie en cas de rechute ou
contre un syndrome lymphoprolifératif induit par l’EBV. Ces
lymphocytes du donneur sont préalablement transduits par le
gène HSV-TK pour permettre leur élimination facile sous
l’effet du ganciclovir au cas où ils induiraient une réaction du
greffon contre l’hôte (125). L’administration d’anticorps
monoclonaux dirigés contre la tumeur, en particulier contre
des lymphomes malins non hodgkiniens, semble constituer un
apport thérapeutique prometteur (126).
L’identification de ces mécanismes supposés responsables de
la non-reconnaissance immunitaire de la tumeur (tableau III)
Tableau III. Mécanismes responsables de l’échec de la genèse d’une
réponse T spécifique de l’antigène tumoral.
I. Anomalies des cellules T :
a. Absence ou insuffisance du nombre de cellules T spécifiques de l’antigène
dans le répertoire immunitaire de l’hôte
b. Induction d’une anergie
c. Hyporégulation de la chaîne zêta du récepteur T
d. Suppression de l’effet ou élimination des lymphocytes T auxiliaires (cytokines inhibitrices et/ou génération de lymphocytes cytotoxiques)
e. Défaut dans l’établissement ou le maintien d’une mémoire immunitaire
II. Défauts de présentation de l’antigène et anomalies des cellules présentatrices d’antigène :
a. Défauts d’adhésion
b. Anomalies de l’expression des molécules du complexe majeur d’histocompatibilité
c. Défaut dans le transport et/ou le traitement (processing) de l’antigène
d. Absence d’antigène
e. Modification secondaire des peptides immunogènes par la tumeur
f. Absence de molécule de costimulation
III. Défauts du micro-environnement :
a. Présence de cytokines inhibitrices
b. Sanctuaires inaccessibles par les effecteurs de l’immunité
c. Établissement de mécanismes de latence
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a permis de poser les bases rationnelles de plusieurs essais cliniques. Les plus significatifs ont démontré l’obtention d’une
réponse lymphocytaire T spécifique du clone tumoral, avec,
dans certains cas, la constatation de réponses patentes. Cellesci restent néanmoins partielles, en particulier chez des malades
atteints de mélanome (115, 127-132), de carcinomes du rein
(133) et de neuroblastome (134). Il est à noter que toutes ces
études furent menées chez des malades à un stade avancé de la
maladie et aux fonctions immunitaires probablement très altérées. On peut donc raisonnablement postuler que ces
approches seront d’autant plus efficaces qu’elles s’adresseront
à des patients en situation de maladie résiduelle et non de
tumeur florissante et massive (88, 127, 129-132, 134-140).
Modulation des propriétés d’invasivité tumorale
Ces stratégies récentes font appel à l’altération du lit vasculaire nourrissant la tumeur et à l’identification et la manipulation des signaux moléculaires conférant à la tumeur ses propriétés de dissémination métastatique. Le développement de
modèles précliniques devrait permettre de mieux comprendre
ces phénomènes et de les exploiter dans l’arsenal thérapeutique anticancéreux (141-143).
Marquage et suivi de populations cellulaires normales et
pathologiques
Bien qu’il ne s’agisse pas d’une intervention thérapeutique à
proprement parler, l’utilisation du marquage génique de différentes populations cellulaires, tant normales que cancéreuses, a
permis de considérables progrès dans l’analyse de la toxicité
potentielle du transfert de gène, du devenir et de la localisation
des cellules transduites, ainsi que dans la durée d’expression
des néogènes. En particulier, ces méthodes de marquage ont
démontré, au moyen d’un gène marqueur (gène NéoR),
l’absence d’effet délétère lors de la réinjection de lymphocytes
infiltrant la tumeur (144, 145). Le marquage des progéniteurs
hématopoïétiques a permis quant à lui d’analyser la reconstitution hématopoïétique après greffe de moelle osseuse autologue
(146). Cette méthode de marquage a également apporté des
renseignements d’une importance majeure dans la compréhension des mécanismes concourant à la rechute tumorale postautogreffe de moelle osseuse. Les données ainsi obtenues ont
relancé le débat quant à l’intérêt de purger les greffons médullaires pour tenter d’en exclure les cellules tumorales contaminantes, suspectées responsables des rechutes post-greffe (147,
148). Finalement, l’utilisation du marquage génique a permis
de démontrer l’absence de dissémination des vecteurs dans
l’environnement après administration chez le patient (20, 149).
PERSPECTIVES
Le champ d’application du transfert de gène à visée thérapeutique n’a cessé de s’étendre depuis le premier essai clinique
mené en 1990 chez deux enfants porteurs d’un déficit en adénosine désaminase (150). Courant 1998, 351 protocoles de
thérapie génique étaient en phase d’inclusion, regroupant plus
de 2 600 patients, 90 % d’entre eux atteints de maladies cancéreuses ou du sida, les 10 % restants étant porteurs de maladies
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héréditaires métaboliques ou dysimmunitaires. Les États-Unis
sont en tête des études cliniques menées à ce jour ; plus de
70 % des essais y sont conduits. L’Europe arrive en seconde
position, avec environ 20 % des études.
Les premiers essais ont démontré la faisabilité du transfert de
gène. La meilleure connaissance des vecteurs et des techniques
d’administration a logiquement conduit les investigateurs à
modifier les méthodes de transfert. Alors que 60 % des essais
en 1995 étaient réalisés par manipulation des cellules cibles ex
vivo avant leur réinjection, dès 1997, le gène d’intérêt était
administré directement au malade dans plus de 65 % des cas
(151).
Le transfert de gène à visée thérapeutique, en particulier dans
l’éradication des cancers, est donc une réalité de cette fin de
siècle. Les travaux précliniques et les premières études chez
l’homme ont apporté non seulement une meilleure connaissance des mécanismes de la carcinogenèse, mais encore les
moyens de les combattre. Pour autant, aucune étude n’a pu
véritablement démontrer à ce jour une efficacité totale dans
l’éradication de la maladie tumorale tant locale que métastatique.
La place de la thérapie génique des cancers dans l’arsenal des
thérapeutiques actuellement disponibles n’est donc pas encore
affirmée.
L’amélioration de l’efficacité du transfert de gène à visée antitumorale réside très certainement dans quatre étapes décisives.
– Amélioration et simplification des méthodes de transfert,
encore trop complexes et finalement peu ciblées.
– Obtention d’une expression finement régulée du gène transféré, et surtout spécifique du tissu cible.
– Meilleure connaissance des mécanismes concourant au phénotype malin pour mieux cibler les stratégies.
– Choix d’une méthodologie pour démontrer l’efficacité thérapeutique, soit en poursuivant des études cliniques pilotes sur
de petites cohortes de malades, soit en mettant en place de
véritables études multicentriques afin d’enrôler un plus grand
nombre de malades.
La thérapie génique a encore de nombreux obstacles à franchir
avant d’acquérir ses lettres de noblesse. Il aura fallu plus de
40 ans avant de voir les polychimiothérapies conventionnelles
offrir véritablement un espoir de guérison aux malades cancéreux. Des séquelles tardives et des complications graves
induites par ces traitements, en particulier chez l’enfant, sont
régulièrement mises en évidence. La place de l’intensification
et de la greffe de moelle est encore source de nombreux
débats. La thérapie génique anticancéreuse est donc encore
dans ses vertes années. Il est fort probable que vingt ans de travail au laboratoire et de nombreuses études cliniques sont
encore nécessaires.
L’utilisation des progrès de la médecine moléculaire et son
corollaire, le transfert de gène à visée thérapeutique, ne trouveront probablement leur place initiale qu’au titre d’adjuvants
parmi l’arsenal des thérapeutiques conventionnelles. À titre
d’exemple, il conviendra de bien peser les risques et bénéfices
de la diminution d’une chimiothérapie aplasiante afin d’étudier
les effets d’une thérapeutique exploitant la reconnaissance
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immunitaire antitumorale… L’avancée se doit ainsi d’être prudente mais volontaire : les progrès d’ores et déjà réalisés incitent en effet à un optimisme raisonné.
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La Lettre du Cancérologue - volume IX - n° 4 - septembre 2000