IDH1/2 et gliomes

Marc Sanson Service de Neurologie 2

UMR 975, IRCM Hôpital de la Salpêtrière

Paris

Arg

Ca++

Isocitrate NADP

isocitrate

α-ketoglutarate

NADP + IDH1 IDH2

isocitrate

NADP +

NADPH NADPH

Mitochondria

Krebs cycle

IDH3 NAD +

NADH

α-ketoglutarate

IDH1 mutations

La mutation Arg132His IDH1 représente plus de 90% des mutations

0 50 100 150 200 250 300 IDH1 Arg132His

IDH1 Arg132Ser

IDH1 Arg132Leu

IDH1 Arg132Gly

IDH1 Arg132Cys IDH2 Arg172Lys

IDH2 Arg172Met

IDH2 Arg172Ser

IDH2 Arg172Tyr

TGT=Cys GGT=Gly CTT=leu AGT=Ser CAT=His

GCT CAT CGT Arg132

GGT ATA IDH1

GCC CAC AGG Arg172

GGC ATT IDH2

TAT=Tyr AGC=Ser ATG=Met AAG=Ser

0 50 100 150 200 250 300 IDH1 Arg132His

IDH1 Arg132Ser

IDH1 Arg132Leu

IDH1 Arg132Gly

IDH1 Arg132Cys IDH2 Arg172Lys

IDH2 Arg172Met

IDH2 Arg172Ser

IDH2 Arg172Tyr Anticorps IDH1R132H

La mutation Arg132His IDH1 représente plus de 90% des mutations

Survie(années)0 2 4 6 8 101214161820

GBMAstroIIIMixteIIIOligoIIIAstroIIMixteIIOligoII

mutationIDH1liéeaugrade

75% mutations Arg132His IDH1

50% mutations Arg132His IDH1

6% mutations Arg132His IDH1

Mutation IDH1/IDH2 •  Fréquente: 40% des gliomes (680 mutations/1637 gliomes)

•  Marqueur pronostique majeur

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

1

0 50 100 150 200 250 Months

Survival grade II

No IDH1 mutation

IDH1 mutation

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0 50 100 150 200 250 Months

No IDH1 mutation

IDH1 mutation

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0 50 100 150 200 Months

No IDH1 mutation

IDH1 mutation

Survival grade III

Survival grade IV Mutation (49/521= 9%) MS = 25.0 (13.2-15) months

MS = 14.2 (17-55) months

P<10-4

Mutation (168/363 = 46%) MS = 134.6 months

MS = 19.3 months

P<10-4

Mutation (253/345= 73%) MS = 138.7 months

MS = 88.5 months

P=0.006

Sanson 2009, Labussière 2010

La mutation IDH1 (IDH2) est étroitement lié au profil génomique

92% Mutations IDH1

3% Mutations IDH1

10q loss 9p21 loss

Gain 7 + amplif EGFR

1p loss

19q loss

8% Mutations IDH2

0% Mutations IDH2

Grade II

Months Months

Grade III

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0 50 100 150 200 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0 50 100 150 200 250

Survival % Survival %

1p19q codeletion and IDH mutation Only IDH mutation None of these alterations

La mutation IDH1 est étroitement liée à l’expression de gène pro-neuraux

Ducray 2009

La mutation IDH1 caractérise le ss-groupe « proneural des GBM

Verhaak 2010

IDH1 mutation is an independent prognostic marker

•  Mutation IDH1 correlated with: –  1p19q codélétion –  MGMT methylation –  Grade –  Young age

•  Inversely correlated with –  EGFR amplification and 10q deletion

Cox (adjusted) OR inf0,95 sup0,95 Pval

IDH1‐2muta:on 0,5959 0,4228 0,84 0,00312

Marqueur pronostique ou prédictif La mutation IDH1/2 prédit-elle la chimiosensibilité??

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 10 20 30 40 50 60

months

PFS

1- “Natural history” =non-treated subgroup (171 Patients)

2- Temozolomide treated subgroup (84 patients)

Houiller et al, 2010

IDH1 Radiotherapy arm Radiotherapy plus PCV arm N Median PFS

(months) %PFS at 2 Years Hazard

Ratio N Median PFS (Months) %PFS at

2 Years Hazard Ratio

Not Mutated 43 6.57

(5.4;8.7%) 11.6 (4.3;23.1%) 1.00 43 9.9

(7.8;18.6%) 25.6 (13.8;39.1%) 1.00

Mutated 33 43.3 (17.8;66.2%) 57.6

(39.1;72.3%) 0.29 (0.17;0.50%) 40 68.2

(49.0;N%) 71.8 (54.9;83.3%) 0.24

(0.13;0.43%)

IDH1/2 marqueur diagnostique?

•  Mutation pratiquement absente dans les autres tumeurs solides

•  Intérêt quand l’histologie –  est en défaut: Biopsies « blanches » –  ou n’est pas réalisable: ADN circulant

•  enrichissement en séquences mutées: COLD PCR (co-amplification at lower denaturation temperature)

IDH1/2 marqueur diagnostique?

25%

0%-10%

0%-1%

25%-8% 5%-2%

0%-0.1%

25%-2%

0.25%-1%

25%

2%

0.25%

SansCOLDPCR

1COLDPCR

2COLDPCR

High resolution melting curves (HRM)

isocitrate

α-cetoglutarate

NADP +

NADPH

IDH1nal

2-0H glutarate

NADP +

NADPH IDH1mut

Conséquence de la mutation?

isocitrate

α-ketoglutarate

NADP + IDH1

NADPH

20H glutarate

NADP + NADPH

isocitrate

α-ketoglutarate

NADP + IDH1

mut NADPH

2-0H glutarate

NADP +

NADPH

Dang et al 2009

Dang et al 2009

Dosage du 2-OH glutarate

Dosage urinaire du rapport 2-OH-glutarate/α-cetoglutarate Chez les patients mutés vs non muté

Gliomes (échantillons chirurgicaux)

IDH1 normal IDH1 muté 0

5

10

15

20

2HG

con

cent

ratio

n (µ

M)

Surnageant culture: cellules U87 wt ou transduites

IDH1 normal IDH1 muté 0 10 20 30 40 50

2HG

con

cent

ratio

n (µ

M)

(amination)

(oxydation)

Dioxygénases alphacetoglutarate dépendantes

•  Hydroxylation HIF (dégradation HIF)

•  Histones déméthylase

•  Methylcytosine hydroxylases (=TET) ⇒ ⇒ DNA deméthylation

•  Collagene prolyl-hydroxylase

•  ….

isocitrate

α-ketoglutarate

NADP + IDH1 IDH2

isocitrate

NADP +

NADPH

Cytoplasm Mitochondria

Krebs cycle

IDH3 NAD +

NADH

α-ketoglutarate

NADPH Glutathion

Reduit

Α-KG-dept dioxygenases

HIF

démethylation

des histones

hydroxylation

des 5methylcytosines

isocitrate

α-ketoglutarate

NADP + IDH1 IDH2

isocitrate

NADP +

NADPH

Cytoplasm Mitochondria

Krebs cycle

IDH3 NAD +

NADH

α-ketoglutarate

NADPH Glutathion

Reduit

Α-KG-dept dioxygenases

HIF

methylation

des histones

2-D-OH-Glutarate

-OH 5methylcytosines

IDH1

Methylation de l’ADN??

Unsupervised hierarchical analysis with the 220 TCGA GBM samples.

Laffaire J et al. Neuro Oncol 2011;13:84-98

© The Author(s) 2010. Published by Oxford University Press on behalf of the Society for Neuro-Oncology. All rights reserved. For permissions, please e-mail: journals.permissions@oup.com.

LamutationIDH1/2estassociéeàunehypermethylationdel’ADN

IDH1/IDH2 future directions

Seltzer2010

•  Response to oxydative stress: radio- and chemotherapy

•  Specific targeting: –  ex glutamine pathway:

glutaminase inhibition

Perspectives

•  Marqueur pronostique (prédictif??) et diagnostique

•  Altération précoce= compréhension de la tumorigénèse – Modèles in vitro – Souris transgéniques

•  Cible thérapeutique

•  Jean-Yves Delattre •  Khe Hoang-Xuan •  François Ducray •  Ahmed Idbaih •  Caroline Houiller •  Damien Ricard

Neuropathologie •  Karima Mokhtari •  Virginie Desestret

•  Xiao Wei Wang •  Pietro Ciccarino •  Marianne Labussière •  Blandine Boisselier •  Yannick Marie

Biochimie •  Chris Ottolenghi (Necker) •  Bernard Hainque (GHPS)

Neurochirurgie •  Laurent Capelle •  Philippe Cornu