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THÈSE
En vue de l’obtention
Du Doctorat de l’Université de Toulouse
Délivré par : l’Université Toulouse III- Paul Sabatier Discipline : Science de la Vie et de la Santé, Biotechnologies
Présentée et soutenue publiquement par :
BLASCO Hélène
Le 16 mai 2008
Facteurs pharmacocinétiques et variabilité de réponse aux médicaments utilisés dans le
traitement des lymphomes
JURY :
M.CARTRON.G Maître de Conférences des Universités Montpellier M.CICCOLINI.J Maître de Conférences des Universités, HDR Marseille M.COLOMBAT.P Professeur des Universités Tours Mme LE GUELLEC.C Maître de Conférences des Universités, HDR Tours M.URIEN.S Directeur Recherche INSERM Paris Ecole doctorale : Biologie, Santé, Biotechnologies Unité de Recherche : UPS EA 3035, rattachée à l’IFR 300 Directeur de Thèse : Chatelut Etienne, Professeur de l’Université Paul Sabatier
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Remerciements
A Etienne Chatelut : Merci pour votre disponibilité et vos précieux conseils, notamment sur la modélisation pharmacocinétique. Je vous suis reconnaissante du temps consacré à mes travaux malgré les difficultés pratiques… A Chantal Le Guellec : Tu m’as communiqué toute ton énergie et ta passion pour la recherche. Tu t’es toujours rendue très disponible, pédagogue et patiente…une vrai mère pour tes étudiants. J’ai tant appris à tes côtés…je regrette sincèrement que ça s’arrête, mais je ne desespère pas de te retrouver dans nos futurs projets. A Saik Urien, Joseph Ciccolini, Guillaume Cartron, Philippe Colombat : Je vous remercie de prendre le temps de juger ce travail et de me faire l’honneur de faire partie du jury. Je vous témoigne toute ma gratitude. A Gilles Lalmanach : Je suis très heureuse d’avoir fait votre connaissance lors de notre collaboration scientifique qui s’est révélée par ailleurs constructive, enrichissante et fructueuse. Je vous suis reconnaissante de m’avoir enseigné votre rigueur scientifique et de suivre encore de près mes projets professionnels et personnels. A Hervé Watier : Merci de m’avoir accueillie au sein de l’équipe IPGA pour réaliser mes travaux sur le rituximab. A Delphine Sénécal : Merci pour le temps que vous nous avez consacré lors de l’étude des données cliniques dans l’étude sur le lymphome cérébral. A Emmanuelle : Merci pour ton aide dans l’étude sur le méthotrexate dans le lymphome cérébral.
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Remerciements
A mes parents : Ca y est, c’est fini !! Merci pour ces vagues d’amour, votre patience, et votre confiance… A benjamin et Julia : Merci d’être toujours présents, compréhensifs et de trouver les mots justes pour m’encourager. A Isabelle : Tu as bien allégé la fin de mon stage ! Merci de ta compréhension, de ton aide précieuse et de ton efficacité. Ta bonne humeur était bien essentielle ces derniers temps... A Claude, Claudette, Christophe, Valérie, David, Dominique : Merci pour votre soutien et votre compréhension, notamment ces dernières semaines… A Jean-François et Marie : Merci de nous accueillir dans votre belle ville et merci encore pour votre soutien en toutes circonstances. A Nico, Carine, Raphaël, Cécile, Valou, Chloé, Philippe, Nanouch, Philou : Merci pour ces merveilleux moments passés ensemble…et à venir… A mimi et Romain : Vous m’avez bien épaulée pour veiller si tendrement sur mon trésor… A mon coeur : Tu le sais, sans toi, je n’aurai pas tenu…je suis si heureuse de te dire que c’est fini…jusqu’à la prochaine fois ! A Robin : Cette thèse a presque ton âge, j’espère que tu n’en auras pas trop souffert…
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Résumé
L’importante variabilité de la réponse thérapeutique dans les Lymphomes Malins non
Hodgkiniens reste une préoccupation majeure pour les cliniciens. Au delà des facteurs
pronostiques dépendants des caractéristiques du patient et de la pathologie déjà décrits,
nous nous sommes intéressés au rôle de la pharmacocinétique des médicaments
anticancéreux dans la variabilité de la réponse.
Nous avons montré l’existence d’une relation exposition-réponse pour le méthotrexate dans
le lymphome cérébral primitif, ce résultat pourrait permettre d’argumenter l’utilisation
préférentielle de l’un des deux schémas d’administration étudiés. Concernant le rituximab,
après avoir fait le point sur les données bibliographiques existantes, nous avons mis au point
une méthode de dosage de cet anticorps monoclonal par ELISA (Enzyme-linked
immunosorbent assay) qui a secondairement été utilisée pour analyser les données d’une
étude pharmacocinétique. Nous avons notamment essayé d’identifier les sources de
variabilité pharmacocinétiques de ce médicament telles que la masse tumorale.
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Publications en rapport avec le sujet de Thèse
I : Blasco H, Sénécal D, Pinard E, Legouge A, Benz I, Hulot JS, Chatelut E, Le Guellec C.
Methotrexate exposure and outcome in patients receiving a MBVP chemotherapy
for primary CNS lymphomas.
En cours de soumission
II : Cartron G, Blasco H, Paintaud G, Watier H, Le Guellec C.
Pharmacokinetics of rituximab and its clinical use: thought for the best use?
Crit Rev Oncol Hematol. 2007 Apr;62(1):43-52. Epub 2007 Feb 6. Review.
III : Blasco H, Lalmanach G, Godat E, Maurel MC, Canepa S, Belghazi M, Paintaud G,
Degenne D, Chatelut E, Cartron G, Le Guellec C.
Evaluation of a peptide ELISA for the detection of rituximab in serum.
J Immunol Methods. 2007 Aug 31;325(1-2):127-39. Epub 2007 Jul 17.
IV : Blasco H, Cartron G, Thibault G, Congy-Jolivet N, Hervé Watier,
Chatelut E, Le Guellec C.
Pharmacokinetics of rituximab as a function of tumour burden parameters in patients
with non-Hodgkin lymphoma.
Soumis
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BILIOGRAPHIE
ABREVIATIONS ..................................................................................................... 9 INTRODUCTION....................................................................................11
ETAT DES CONNAISSANCES..........................14
1. PRESENTATION DU SUJET ..........................................................14 1.1. Les lymphomes malins................................................................................ 14
1.1.1. Description .......................................................................................... 14 1.1.2. Incidence............................................................................................. 16 1.1.3. Classification des lymphomes............................................................. 17 1.1.4. Lymphomes folliculaires...................................................................... 18 1.1.5. Lymphomes diffus à grandes cellules ................................................. 19
1.1.5.1. Caractéristiques générales .......................................................... 19 1.1.5.2. Cas des lymphomes cérébraux primitifs (LCP) ............................ 19
1.2. Principaux schémas de traitement du Lymphome malin Non Hodgkinien... 20 1.2.1. Lymphomes folliculaires...................................................................... 20
1.2.1.1. Lymphomes folliculaires localisés de faible masse tumorale ....... 21 1.2.1.2. Lymphomes étendus de faible masse tumorale........................... 21 1.2.1.3. Lymphomes localisés ou étendus de forte masse tumorale......... 21
1.2.2. Lymphomes diffus à grandes cellules ................................................. 22 1.2.3. Lymphomes cérébraux primitifs (LCP) ................................................ 23
1.2.3.1. Traitement actuel ......................................................................... 23 1.2.3.2. Chimiothérapie intensive.............................................................. 24 1.2.3.3. Autres modalités de traitement .................................................... 25 1.2.3.4. Chimiothérapie intrathécale ......................................................... 25
1.2.4. Traitements étudiés dans notre travail ................................................ 26 1.2.4.1. Méthotrexate (MTX) ..................................................................... 26
1.2.4.1.1. Mécanisme d’action.................................................................. 26 1.2.4.1.2. Caractéristiques pharmacocinétiques....................................... 27
1.2.4.1.2.1. Distribution ......................................................................... 27 1.2.4.1.2.2. Métabolisme....................................................................... 27 1.2.4.1.2.3. Excrétion ............................................................................ 28
1.2.4.1.3. Principaux effets indésirables ................................................... 29 1.2.4.2. Rituximab (RTX) .......................................................................... 30
1.2.4.2.1. Mécanisme d’action.................................................................. 30 1.2.4.2.2. Caractéristiques pharmacocinétiques....................................... 32
1.2.4.2.2.1. Distribution ......................................................................... 32 1.2.4.2.2.2. Elimination.......................................................................... 32
1.2.4.2.3. Principaux effets indésirables .................................................. 34
2. FACTEURS IMPLIQUÉS DANS LA RÉPONSE THÉRAPEUTIQUE A CES MEDICAMENTS.........................................................................34
2.1. Facteurs pronostiques................................................................................. 34 2.1.1. Facteurs indépendants du traitement.................................................. 34
2.1.1.1. Facteurs généraux s’appliquant à tous types de lymphomes....... 34 2.1.1.1.1. Caractéristiques anatomo-pathologiques ................................. 34
7
2.1.1.1.2. Facteurs liés au patient............................................................. 35 2.1.1.1.3. Caractéristiques cliniques et biologiques de la masse tumorale ................................................................................................. 35 2.1.1.1.4. Index Pronostique International ................................................ 37 2.1.1.1.5. Nouveaux facteurs pronostiques .............................................. 39
2.1.1.2. Cas des lymphomes folliculaires.................................................. 40 2.1.1.3. Cas des LCP................................................................................ 41
2.1.2. Facteurs dépendants du traitement..................................................... 43 2.1.2.1. Résistance au MTX...................................................................... 43 2.1.2.2. Altération du transport de MTX .................................................... 43
2.1.2.2.1. Transport d’influx ...................................................................... 43 2.1.2.2.2. Transport d’efflux...................................................................... 44
2.1.2.3. Enzymes cibles du MTX............................................................... 45 2.1.2.4. Résistance au RTX ...................................................................... 47
2.1.2.4.1. Facteurs intervenant avant la liaison RTX-CD20.................... 47 2.1.2.4.1.1. Distribution du RTX ............................................................ 47 2.1.2.4.1.2. Niveau d’expression du CD20............................................ 47
2.1.2.4.2. Facteurs intervenant après la liaison RTX- CD20..................... 48 2.1.2.4.2.1. Signalisation cellulaire........................................................ 48 2.1.2.4.2.2. Apoptose ............................................................................ 50 2.1.2.4.2.3. Complement Dependant Cytotoxicity (CDC) ...................... 51 2.1.2.4.2.4. Antibody dependant cell-mediated cytotoxicity (ADCC) ..... 51
2.2. Importance du niveau d’exposition au médicament sur la réponse thérapeutique ........................................................................................................ 53
2.2.1. Relation concentrations-effet du MTX ................................................. 53 2.2.1.1. Relation existant dans d’autres indications que le LCP ............... 53 2.2.1.2. Administration de hautes doses de méthotrexate et passage méningé ..................................................................................................... 54 2.2.1.3. Relations concentrations-effet dans LCP..................................... 55
2.2.2. Relation concentrations- effet du RTX ................................................ 57 2.2.2.1. Dans le lymphome de bas grade ................................................. 58 2.2.2.2. Dans le lymphome de haut grade ............................................... 59 2.2.2.3. En association à une autogreffe.................................................. 60 2.2.2.4. Application aux schémas d’entretien............................................ 60
3. FACTEURS DE VARIABILITE PHARMACOCINETIQUE ..............61 3.1. Variabilité pharmacocinétique interindividuelle du MTX............................. 61
3.1.1. Fonction rénale ................................................................................... 61 3.1.2. Interactions médicamenteuses............................................................ 62 3.1.3. Polymorphismes génétiques ............................................................... 63 3.1.4. Autres facteurs .................................................................................... 64
3.2. Variabilité pharmacocinétique interindividuelle du RTX .............................. 65 3.2.1. Facteurs démographiques .................................................................. 65 3.2.2. Immunisation....................................................................................... 66 3.2.3. Caractéristiques de la tumeur ............................................................. 66
3.2.3.1. Type histologique......................................................................... 66 3.2.3.2. Type de tumeur............................................................................ 66 3.2.3.3. Masse tumorale ........................................................................... 67
8
TRAVAIL PERSONNEL...................................................69 1. Application au méthotrexate .......................................................................... 69 2. Revue sur la pharmacocinétique du rituximab ............................................... 95 3. Mise au point d’une méthode de dosage du rituximab par ELISA ................107 4. Étude pharmacocinétique du rituximab associé à une chimiothérapie CHOP dans le LNH. ........................................................................................................125
DISCUSSION GENERALE ..................................................................150
CONCLUSION .....................................................................................158 Bibliographie ........................................................................................................159 ANNEXE 1 ...........................................................................................................178
9
ABREVIATIONS
5-CH3-THF : Acide 5-méthyl-tétrahydrofolique 5,10-CH2-THF : Acide N5,N10-méthylène-tétrahydrofolique 10-CHO-THF : 10-formyl-tétrahydrofolotate 7-OH-MTX : 7-hydroxyméthotrexate AA : Acide aminé ABC : ATP binding Cassette Ac : Anticorps ADCC : Antibody dependant cell-mediated cytotoxicity ADN : acide désoxyribonucléique Ag : Antigène AICAR : 5-aminoimidazole-4-carboxamide ribonucléotide AICARTF : 5-aminoimidazole-4-carboxamide ribonucléotide transformylase AMP : Adénosine monophosphate ATP : Adénosine triphosphate AUC : Aire sous la courbe (Area under the concentration-versus-time curve) BEAM : BCNU, Etoposide, Aracytine, Melphalan BCR : Récepteurs aux cellules B BCRP : Breast cancer resistance protein CD : Cluster differentiation CDC : Complement dependant cytotoxicity CEOP : Cyclophosphamide, Epirubicine, Vinscristine, Prednisone CHOP : Cyclophosphamide, Doxorubicine, Vincristine, Prednisone CHVP-I : Cyclophosphamide, Etoposide, Prednisone, Vincristine-Interféron CL : Clairance CLcréat : Clairance de la créatinine Cmax : Concentration maximum COP : Cyclophosphamide, vincristine, prednisone CT : Chimiothérapie CT-Scan : tomodensitométrie CVP : Cyclophosphamide, Vincristine, Prednisone DAMPA : 2,4-diamino-N10-méthylptéroïque DHF : Dihydrofolate DHFR : Dihydrofolate réductase dTMP : Désoxythymidine monophosphate dUMP : Désoxyuridine monophosphate ELISA : Enzyme-linked immunosorbent assay Fc : Portion effectrice des Ig FcRn : Neonatal Fc receptor FcγR : Récepteurs de la portion Fc des IgG FDG : 18-fluoro-2-désoxyglucose FLIPI : Follicular Index Pronostic International FOCE : First order conditional estimation FPGS : Folylpoly-gamma-glutamate synthétase GAR : Glycinamide ribonucléotide GARTF : Glycinamide ribonucléotide transformylase GGH : Gamma-glutamyl hydrolase
10
GMP : Guanosine monophosphate GOELAMS : Groupe Ouest Est d'Etude des Leucémies et Autres Maladies du Sang Gy : Gray HACA : Human anti-chimaeric antibodies HAMA : Human anti-murine antibodies IMP : Acide inosinique monophosphate IPI : Index Pronostique International IRM : Imagerie par résonance magnétique IT : Intrathécale (voie) IV : Intraveineuse (voie) IWF : International Working Formulation LAL : Leucémie Aigüe Lymphoblastique LAM : Macrophages associés aux lymphomes LCR : Liquide céphalorachidien LLC : Leucémie Lymphoïde Chronique LNH : Lymphome Non Hodgkinien LCP : Lymphomes Cérébraux Primitifs MBVP : MTX, BCNU, VP16, méthylprednisolone MDR : Multi-Drug Resistance MRP : Multidrug Resistance Protein MTHFR : Méthylène tétrahydrofolate réductase MTX : Méthotrexate MTX-HD : Méthotrexate à hautes doses NK : Natural killer lymphocytes OMS : Organisation Mondiale de la Santé RFC : Récepteurs aux folates réduits RC : Rémission complète RP : Rémission partielle RTX : Rituximab SAB : Serum albumine bovine SHMT : Sérine hydroxyméthyl transférase SNC : Système Nerveux Central SNP : Single Nucleotide Polymorphism T½ : Demi-vie THF : Tétrahydrofolate TEP : Tomographie d’émission à positon TS : Thymidylate synthétase Vd : Volume de distribution VIH : Virus de l’Immunodéficience Humaine
11
INTRODUCTION Les traitements n’ont cessé d’évoluer dans les différentes pathologies malignes, mais
l’importante variabilité de la réponse thérapeutique pour un même traitement administré
reste un problème clinique préoccupant. De nombreuses études ont été menées afin de
trouver les facteurs à l’origine de la variabilité de réponse. Le niveau d’exposition aux
médicaments anticancéreux est reconnu comme un facteur majeur dans de nombreux cas.
La variabilité pharmacocinétique inter-individuelle concerne des médicaments comme le 5-
fluorouracile, le carboplatine, le méthotrexate (MTX)… Le fait qu’une même dose
administrée ne soit potentiellement pas optimale pour tous les sujets est donc bien admis et
la gestion des doses de médicaments anticancéreux pour un patient donné est toujours un
problème dans la pratique quotidienne. A l’heure actuelle, la prescription de ces
médicaments anticancéreux est le plus souvent basée sur la surface corporelle, supposée
être le meilleur paramètre morphométrique pour adapter la posologie. Cependant, ce
concept n’est validé que pour très peu de médicaments anticancéreux et est très
probablement inadapté pour la plupart d’entre eux (1, 2). Les facteurs à l’origine de la
variabilité pharmacocinétique sont en partie connus, mais des études restent à mener pour
permettre une adaptation individuelle de la posologie ou, tout au moins, l'identification de
sous groupes de patients nécessitant une prise en charge thérapeutique particulière.
Dans ce travail, nous avons étudié le rôle de la pharmacocinétique sur la variabilité
de la réponse thérapeutique des médicaments utilisés dans l’une de ces pathologies
malignes. Nous avons pris l’exemple du Lymphome malin Non Hodgkinien (LNH) en nous
focalisant sur les 2 entités les plus fréquentes que sont le lymphome folliculaire et le
lymphome diffus à grandes cellules, dont notamment le lymphome cérébral primitif. Nous
avons limité nos travaux à 2 médicaments anticancéreux majeurs, le MTX, principal
médicament utilisé dans le lymphome cérébral primitif et le rituximab (RTX), utilisé
notamment dans le lymphome folliculaire.
12
La première partie de ce travail positionne le rôle de la pharmacocinétique du MTX et
du RTX dans la variabilité de réponse thérapeutique dans les LNH. Nous rappelons tout
d’abord la place de ces médicaments dans le traitement des entités de lymphomes étudiés.
Puis nous évoquons les facteurs à l’origine de la variabilité de la réponse thérapeutique, tant
les facteurs pronostiques dépendants de la pathologie et du type de lymphome que les
facteurs dépendants du traitement. Enfin, nous abordons les facteurs de variabilité
pharmacocinétique connus du MTX et du RTX.
La deuxième partie présente notre contribution à l’étude de cette problématique en
présentant les travaux effectués lors de notre thèse.
Le premier s’intéresse à la relation exposition-réponse au MTX dans le lymphome cérébral
primitif, pathologie dans laquelle la variabilité de réponse est très importante. De
nombreuses études ont montré une relation entre les concentrations de MTX et la réponse
thérapeutique dans diverses indications, mais peu de données sont disponibles dans le
lymphome cérébral primitif. Nous avons ainsi étudié la corrélation entre la réponse
thérapeutique chez des patients traités par MTX pour un lymphome cérébral primitif et les
paramètres d’exposition au MTX. Nous nous sommes intéressés à 2 modalités
d’administration du MTX au sein du protocole MBVP (méthotrexate, BCNU, VP16,
méthylprednisone) et avons analysé dans ces 2 schémas l’impact de l’exposition au
médicament sur la réponse clinique.
Les 3 autres travaux concernent plus spécifiquement le RTX.
Nous avons tout d’abord effectué une revue de la littérature sur la pharmacocinétique du
RTX dans différentes pathologies. Ceci nous a permis de rappeler les principaux facteurs
pouvant influencer l’exposition au RTX, notamment la question de la masse tumorale,
toujours controversée.
13
Dans le but de mener des études pharmacocinétiques centrées sur la question de la
variabilité pharmacocinétique du RTX, notre troisième travail a porté sur le développement et
l’optimisation d’une méthode de dosage du RTX facilement utilisable en routine.
Le dernier travail concerne l’étude de la pharmacocinétique du RTX en association à une
polychimiothérapie CHOP (cyclophosphamide, doxorubicine, vincristine, prednisone). Nous
avons ainsi étudié la variabilité pharmacocinétique, l’influence du taux de lymphocytes B
avant traitement sur la pharmacocinétique, et avons évalué la stationnarité de la
pharmacocinétique.
Enfin, nous terminons ce travail par une discussion générale qui reprend les principaux
résultats obtenus et replace, au travers des 2 exemples de médicaments anticancéreux
choisis, l’apport de la pharmacocinétique dans la compréhension de la variabilité de réponse
dans le LNH.
14
ETAT DES CONNAISSANCES
1. PRESENTATION DU SUJET
1.1. Les lymphomes malins
1.1.1. Description
Les ganglions lymphatiques sont des organes lymphoïdes secondaires, situés sur le trajet
des vaisseaux lymphatiques. Ils sont composés d’une zone corticale externe, siège des
follicules lymphoïdes (lymphocytes B), d’une zone paracorticale, où se trouvent des
lymphocytes T et des cellules dendritiques, et d’une zone médullaire centrale, peu cellulaire
(figure 1).
Figure 1 : Structure d’un ganglion lymphatique
15
Les follicules sont des agrégats de lymphocytes et de cellules présentatrices d’antigène. Les
ganglions non stimulés contiennent des follicules primaires qui se différencient en follicules
secondaires après stimulation antigénique. Les follicules primaires sont constitués de petits
lymphocytes B au repos et de cellules folliculaires dendritiques. Les follicules secondaires
sont constitués d’une zone du manteau, en périphérie, reste du follicule primaire et d’un
centre germinatif. Ce centre germinatif présente une zone sombre faite de «centroblastes»
(grandes cellules, à noyaux non clivés) siège de la prolifération lymphoïde, et une zone claire
faite de « centrocytes » (petites cellules à noyaux clivés) et de cellules dendritiques.
Les centres germinatifs sont importants pour le développement des cellules B mémoires et
pour la réponse anticorps secondaires (figure 2).
Figure 2 : Composition d’un follicule secondaire LAL : Leucémie aigüe lymphoblastique ; LLC : Leucémie lymphoïde chronique ; LpreB : prélymphocyte B ; LB : lymphocyte B, CB ; centroblaste, CC, centrocyte, CFD : cellule folliculaire dendritique ; IB : immunoblaste ; LBm Lymphocyte B mémoire ; PL : plasmocyte
Zone sombre Zone claire
Zone du manteau
Zone maginale
CB CC
IB
LBm
PLB
LpreB
LB naïf
LAL
LLC
Lymphome du manteau Myélome
Lymphome lymphoplasmocytaire Lymphome des séreusesLymphome folliculaire
Lymphome diffus à grandes cellules type CG Lymphome de Burkitt Maladie de Hodgkin
Lymphome diffus à grandes cellules B activées Lymphome de médiastin
Lymphome des zones marginales Lymphome du MALT Leucémie à tricholeucocytes Leucémie à prolymphocytes LLC
CFD
CENTRE GERMINATIF
LB
16
Les lymphomes malins correspondent à un ensemble hétérogène de proliférations
lymphoïdes malignes atteignant principalement les organes lymphoïdes ganglionnaires et
extraganglionnaires. Ces tumeurs se révèlent souvent par l’apparition d’adénopathies
superficielles asymétriques, non inflammatoires, non douloureuses, localisées notamment
au niveau cervical antérieur, sus-claviculaire et axillaire. Il est également possible de
retrouver des adénopathies profondes, notamment médiastinales et sous-diaphragmatiques.
La maladie peut s’accompagner de signes généraux, tels que la fièvre, l’amaigrissement et
des sueurs profuses nocturnes. Une splénomégalie ou une hépatomégalie peuvent
également être observées.
Les formes extra-ganglionnaires des LNH ne présentent pas de symptômes spécifiques
mais des manifestations de l’envahissement des organes atteints (œil, moelle osseuse,
estomac, cerveau...).
Le diagnostic des LNH repose sur un examen histologique après biopsie d’un ganglion ou
d’un organe.
1.1.2. Incidence
Le LNH représente l’hémopathie maligne la plus fréquente et est en constante
augmentation (5 % par an), sans que son étiologie ne soit totalement comprise. L'incidence
mondiale des LNH est estimée à plus de 287 000 nouveaux cas par an, principalement dans
les pays développés. Selon l’Institut National de Veille Sanitaire, le nombre de nouveaux cas
estimés en France est d’environ 10 000 par an dont 56 % d’hommes. Cette pathologie est
responsable d’environ 5250 décès par an. En vingt ans, le nombre de nouveaux cas a
presque triplé. En France, le taux de survie moyen à 10 ans est estimé à 50 %.
17
1.1.3. Classification des lymphomes
La dernière classification publiée en 2001 (3) sous l’égide de l’Organisation Mondiale de la
Santé (OMS) faisait suite à un consensus entre différents experts, principalement européens
et américains, hématopathologistes, hématologues et oncologues (4). Cette classification
définit une quarantaine d’entités de lymphomes qui se différencient par :
- La topographie prédominante, ganglionnaire, splénique ou extraganglionnaire ;
- Les données morphologiques telles que la taille des cellules, la forme du noyau,
l’architecture de la prolifération tumorale…
- Les données immunophénotypiques afin de séparer les lymphomes B des lymphomes
T/NK (natural killer) ;
- Les données génétiques, car certaines anomalies cytogénétiques sont utiles pour la
classification de quelques entités de lymphomes ;
- Les données cliniques, telles que les signes généraux, les signes biologiques…
Cette classification distingue les lymphomes B des lymphomes T/NK.
- Les lymphomes B, caractérisés par la prolifération de cellules lymphoïdes de phénotype B,
représentent 85 % des lymphomes de l’adulte. L’OMS sépare les néoplasies de précurseurs
lymphoïdes B (lymphomes et leucémies lymphoblastiques) des proliférations lymphoïdes B
matures.
- Les lymphomes T/NK caractérisés par la prolifération de cellules lymphoïdes de type T ou
NK représentent moins de 15 % des lymphomes de l’adulte. L’OMS sépare également les
néoplasies de précurseurs lymphoïdes T immatures (lymphomes et leucémies
lymphoblastiques) des lymphomes T, dits « périphériques », constitués de lymphocytes T
matures. Cette classification est donnée en annexe 1.
18
Il est nécessaire de distinguer les lymphomes agressifs (lymphomes B à grandes cellules,
lymphomes de Burkitt, lymphomes T périphériques, lymphomes T à grandes cellules
anaplasiques) des lymphomes indolents, à évolution lente (lymphomes folliculaires, de la
zone du manteau, à cellules de la zone marginale, lymphoplasmocytoïdes).
Nous nous sommes focalisés essentiellement sur les 2 entités de lymphomes B les plus
fréquentes : les lymphomes folliculaires et les lymphomes diffus à grandes cellules parmi
lesquels les lymphomes cérébraux, dont l’incidence est faible mais en constante
augmentation.
1.1.4. Lymphomes folliculaires
Les lymphomes folliculaires, dits indolents, représentent entre 20 et 25 % des LNH.
Ces tumeurs sont composées de cellules B centro-folliculaires, mélange de centrocytes
(petites à grandes cellules clivées), de centroblastes (grandes cellules non clivées), et de
cellules dendritiques folliculaires. La richesse en centroblastes permet de grader ces
lymphomes du grade 1 au grade 3 selon la classification OMS (5).
Sur le plan immunohistochimique, les cellules tumorales B expriment les antigènes (Ag) de
surface CD20, CD10 et intracytoplasmiques BCL2 et BCL6. La cytogénétique montre dans
70 à 80 % des cas une translocation t(14 ; 18) (q32/q21), responsable de l’hyperexpression
de la protéine BCL2, ayant un rôle anti-apoptotique dans les cellules lymphoïdes B centro-
folliculaires tumorales. Le suivi de cette translocation est à la base de la détection de la
maladie résiduelle par PCR chez les patients traités. Une transformation histologique (en
LNH diffus à grandes cellules B) survient chez 70 à 80 % des patients au cours de
l’évolution, parfois même dès le diagnostic.
Ces lymphomes, rarement localisés, se manifestent par des adénopathies
périphériques et profondes, une atteinte splénique et un envahissement médullaire.
19
1.1.5. Lymphomes diffus à grandes cellules
1.1.5.1. Caractéristiques générales
Ces lymphomes, dits agressifs, représentent 35 % des LNH. Il s’agit de proliférations
diffuses de grandes cellules B (CD20+, CD79a+), survenant de novo ou par transformation
de lymphomes moins agressifs tels que le lymphome folliculaire ou le lymphome de la zone
marginale.
Cette entité de lymphome est composée de différents sous-types histologiques, hétérogènes
sur les plans morphologiques (variantes centroblastique, immunoblastique, riche en
lymphocytes T et en histiocytes, anaplasique) et cliniques (lymphome à grandes cellules B
du médiastin, lymphomes à grandes cellules B intravasculaires, lymphome des séreuses,
granulomatose lymphomatoïde). Sur le plan cytogénétique, la translocation t(14 ; 18) est
retrouvée dans 20 à 30 % des cas. De plus, des anomalies du gène LAZ-3/BCL6 sont
fréquentes avec notamment un réarrangement dans environ 30 % des cas et des mutations
dans 70 % des cas (6). Un réarrangement ou une amplification de C-MYC est observé dans
de rares cas.
L’atteinte est localisée dans environ 30 % des cas avec des atteintes ganglionnaires
médiastinale et abdominale augmentant rapidement de volume. Les atteintes
extraganglionnaires sont par ailleurs révélatrices dans environ 30 % des cas.
1.1.5.2. Cas des lymphomes cérébraux primitifs (LCP) Les lymphomes cérébraux primitifs sont des tumeurs peu fréquentes (environ 1 à 2 %
des LNH et 4 à 7 % des tumeurs cérébrales primitives) (7, 8). Leur incidence a cependant
été multipliée par 10 sur les 20 dernières années, notamment chez les sujets
immunocompétents, sans qu’aucune raison ne soit identifiée (7, 9). L’incidence des tumeurs
20
primitives du système nerveux central (SNC) a en revanche diminué chez les sujets infectés
par le VIH depuis l’introduction des traitements antirétroviraux.
Ces lymphomes sont relativement homogènes sur le plan histologique puisqu’il s’agit de
lymphomes diffus à grandes cellules B dans 90 % des cas (10-12) et exceptionnellement des
lymphomes à cellules T (2 à 6 % des cas).
La physiopathogénie est encore peu claire puisqu’il n’existe pas d’organes lymphoïdes ni de
vaisseaux lymphatiques dans le système nerveux central. Les 2 hypothèses expliquant la
survenue de LCP sont :
- la conséquence de la transformation maligne d’une lésion préexsitante de type
inflammatoire ;
- la migration dans le SNC, par l’intermédiaire de « homing » (molécules d’adressages
spécifiques), de lymphocytes B ayant subi une transformation maligne extracérébrale.
Les caractéristiques histologiques de ces tumeurs sont une infiltration périvasculaire et une
atteinte disséminée du parenchyme cérébral (13). Ces lymphomes atteignent également les
yeux (le vitré, la rétine, le nerf optique et la choroïde), les méninges ou la moelle épinière, en
l’absence d’atteintes systémiques.
1.2. Principaux schémas de traitement du Lymphome malin Non Hodgkinien
1.2.1. Lymphomes folliculaires La stratégie de traitement repose sur la détermination des facteurs pronostiques et du
volume tumoral. L’évaluation du volume tumoral au diagnostic est souvent difficile du fait des
techniques d’imagerie habituellement utilisées (tomodensitométrie) et du caractère souvent
disséminé de ce lymphome. L’appréciation du volume tumoral repose alors sur l’évaluation
dans trois dimensions de la taille de la ou des principales localisations lymphomateuses,
21
rendant très imprécise l’évaluation exacte du volume et donc de son évolution après
traitement. Les techniques d’imagerie fonctionnelle telles que la tomographie d’émission à
positron (TEP) utilisant le 18-fluoro-2-désoxyglucose (FDG-TEP), l’imagerie par résonance
magnétique (IRM), ou le TEP-scan au FDG (FDG-TEP/CT) sont les plus communément
utilisées pour l’appréciation de l’extension de la maladie et de la réponse au traitement en
cancérologie (14). Ces techniques sont en cours d’évaluation dans le LNH.
1.2.1.1. Lymphomes folliculaires localisés de faible masse tumorale
La radiothérapie exclusive constitue le traitement classique dans ce type de tumeur.
Certaines équipes préfèrent administrer une chimiothérapie de type CHOP
(cyclophosphamide, doxorubicine, vincristine, prednisone) avant la radiothérapie (15) tandis
que d’autres proposent une abstention thérapeutique.
1.2.1.2. Lymphomes étendus de faible masse tumorale
Il a été montré que l’abstention thérapeutique initiale donnait un taux de survie sans récidive
à 5 ans comparable à celui obtenu après traitement par chimiothérapie d’emblée, sans
modifier la fréquence de la transformation histologique.
1.2.1.3. Lymphomes localisés ou étendus de forte masse tumorale
Ce type de lymphome impose un traitement d’emblée. L’attitude la plus fréquente est
d’utiliser un traitement comportant 6 à 8 cures de rituximab (RTX) en association à une
polychimiothérapie (16) type CHOP (17) , CVP (cyclophosphamide, vincristine, prednisone)
22
(18) ou CEOP (cyclophosphamide, épirubicine, vincristine, prednisone) (19). Il a été montré
que l’ajout de RTX au traitement CHOP améliorait la survie sans évènement à 5 ans (71 %
vs 44 %) et la survie globale à 5 ans (98 % vs 75 %) dans les lymphomes folliculaires de
grade III (20). Une évaluation médico-économique de l’ajout du RTX à une
polychimiothérapie de type COP (cyclophosphamide, vincristine, prednisone) dans le
lymphome folliculaire avancé a montré une amélioration de la survie globale et un bénéfice
en terme de coût après ajout du RTX (21).
Ghielmini et al. ont montré dans une étude randomisée, que la survie médiane sans
évènement était améliorée par un traitement d’entretien par RTX (4 administrations à 375
mg/m2, à 8 semaines d’intervalle) (22). De même, dans une revue récente (23), il est
rapporté que le traitement d’entretien par RTX pouvant être poursuivi pendant plus de 2 ans
sans problème de tolérance, permettait d’améliorer la survie sans évènement. L’utilisation de
l’interféron en association avec le RTX en traitement d’entretien a également montré un
bénéfice sur la qualité et la durée de la réponse ainsi que sur la survie sans évènement (24).
L’autogreffe n’est pas recommandée en première ligne de traitement.
1.2.2. Lymphomes diffus à grandes cellules
La stratégie globale de traitement des lymphomes diffus à grandes cellules comprend une
première phase de traitement dite d’induction reposant toujours sur une polychimiothérapie
visant à obtenir une réponse complète. Les formes à hauts risque reçoivent également un
traitement dit de consolidation, comportant plusieurs modalités : chimiothérapie (CT)
identique au traitement d’induction, administrations successives de médicaments non utilisés
dans le traitement d’induction et parfois intensification thérapeutique suivie d’une autogreffe
de cellules souches.
Une méta-analyse réalisée en 2002 (25) a montré l’intérêt d’une chimiothérapie de type
CHOP par rapport aux autres chimiothérapies de deuxième et troisième génération. De plus,
23
l’association du rituximab au CHOP semble désormais incontournable dans le traitement des
lymphomes diffus à grandes cellules (26). Le Groupe d’Etude des Lymphomes de l’Adulte
(GELA) (26), a mené une étude randomisée comparant la survie de patients âgés traités par
CHOP seul ou par CHOP associé au rituximab (R-CHOP). L’analyse a montré un meilleur
taux de réponse, un allongement de la survie sans évènement et de la survie globale chez
les patients traités par R-CHOP. Cette amélioration de la survie globale pourrait être due à
un plus faible taux de progression de la maladie pendant le traitement et à un moindre taux
de rechute chez les patients en rémission complète. Récemment, une étude de
pharmacoéconomie a montré le bénéfice clinique et économique de l’ajout de RTX à la
chimiothérapie CHOP, chez des patients jeunes présentant un lymphome B diffus à grandes
cellules de bon pronostic (27).
De même, le Groupe d’Etude Allemand sur le Lymphome Non-Hodgkinien de Haut Grade a
comparé dans une étude randomisée, 6 cycles versus 8 cycles de CHOP séparés de 2
semaines, avec et sans RTX chez des patients âgés (28). Le schéma de traitement donnant
les meilleurs résultats en terme de survie sans évènement est l’administration de 6 cycles de
CHOP associés au RTX.
1.2.3. Lymphomes cérébraux primitifs (LCP)
1.2.3.1. Traitement actuel La nature infiltrante et diffuse des LCP limite le rôle de la chirurgie aux biopsies
diagnostiques (10). Ces tumeurs sont sensibles à la radiothérapie qui ne peut cependant
plus être exclusive et qui est associée à d’importantes complications (29, 30). Le traitement
des LCP est limité par le problème de chimiorésistance, notamment au traitement de type
CHOP. En effet, la barrière hématoencéphalique limite la pénétration des principaux
médicaments cytotoxiques dans le cerveau et l’œil. Les caractéristiques
immunohistochimiques de la tumeur pourraient également participer à cette
chimiorésistance (31).
24
Le traitement standard utilisé actuellement repose sur une chiomiothérapie
systémique comprenant le méthotrexate (MTX) à haute dose (3 g/m2), associé ou non à
l’aracytine à haute dose, suivie d’une irradiation encéphalique. Les traitements combinés
associés à une radiothérapie de la totalité de l’encéphale avec des doses de 40 à 45 Gy en
fractionnement de 1,8 Gy par fraction montrent de bons résultats (32, 33) mais le risque de
toxicité neurologique (troubles cognitifs, leucoencéphalopathies…) consécutif à ce traitement
combiné chez les patients en rémission complète parait important (34). A ce jour, le
traitement optimal des LCP n’est pas été parfaitement établi.
Le taux de réponse obtenu avec le traitement standard décrit précédemment peut parfois
atteindre 90 %. Cependant, l’incidence des rechutes étant très élevée, de l’ordre de 50 %, la
médiane de survie sans progression ou sans évènement varie selon les études de 12 à 24
mois (35, 36).
1.2.3.2. Chimiothérapie intensive
L’intensification en première ligne thérapeutique a été évaluée dans des études américaine
(37), française (38) et allemande (39). Il a été montré que cette intensification en première
ligne thérapeutique était faisable et conduisait à des résultats encourageants. L’étude
française du groupe GOELAMS a notamment inclus 25 patients atteints de LCP. La
chimiothérapie d’induction comprenait 2 cycles MBVP (MTX, BCNU, VP16,
méthylprednisone) suivies en cas de réponse par une association d’aracytine et d’ifosfamide
et d’un recueil de cellules souches périphériques. L’autogreffe comportait un
conditionnement par BEAM (BCNU, étoposide, aracytine, melphalan) et une irradiation
corporelle totale. Quatre vingt % des patients étaient en rémission au terme de ce traitement,
en incluant les patients autogreffés et les patients n’ayant reçu que la première phase de CT.
La survie sans évènement et la survie globale étaient respectivement de 46 et 64 % à 34
mois.
25
1.2.3.3. Autres modalités de traitement
Kraemer et al. (40), ont étudié chez des patients jeunes, les effets d’une chimiothérapie intra-
artérielle par méthotrexate et procarbazine administrée avec du mannitol afin de favoriser le
passage à travers la barrière hématoméningée. La radiothérapie n’était effectuée qu’en cas
de rechute. Dans cette étude, 65 % des patients étaient en rémission complète (RC). La
survie globale à 5 ans était de 42 % avec une médiane de survie de 40,7 mois. Ce traitement
n’est en pratique que peu diffusé car complexe et délicat.
1.2.3.4. Chimiothérapie intrathécale
La chimiothérapie intrathécale (IT) est largement utilisée mais controversée. En effet, dans le
traitement standard des LCP, le méthotrexate et l’aracytine utlisés à hautes doses ont une
bonne diffusion méningée (41). Par ailleurs, De Angelis et al. (42), ont mené une analyse
rétrospective qui a montré que l’adjonction d’une chimiothérapie intrathécale à la
chimiothérapie systémique n’améliorait pas l’efficacité et pourrait augmenter la toxicité des
traitements (43).
Le problème du traitement des méningites lymphomateuses est complexe et ne doit pas être
sous estimé. L’incidence vraie de ces atteintes est mal connue car la ponction lombaire
exploratrice, nécessaire à son diagnostic n’est pas toujours faisable au moment du
diagnostic de LCP. Lors de ces atteintes, la diffusion des chimiothérapies IT peut être
diminuée (41) ; il n’est donc pas utile d’envisager une prophylaxie complémentaire par
chimiothérapie IT. Le traitement de ces méningites lymphomateuses persistant après la
chimiothérapie d’induction peut être effectué par 2 injections intrathécales d’aracytine
liposomale (Dépocyte ®) (44).
26
1.2.4. Traitements étudiés dans notre travail
Dans le cadre de notre travail, notre attention s’est portée sur les traitements par MTX
administré à hautes doses et par le rituximab.
1.2.4.1. Méthotrexate (MTX)
Dans le LCP, il a été montré que ce traitement, utilisé en première ligne seul ou en
association, suivi ou non de radiothérapie permettait d’obtenir une réponse dans 70-80 %
des cas, avec une survie globale à 2 ans de 60-70 % (45). Malgré le rôle central du
méthotrexate à hautes doses (MTX-HD, > 1g/m2) dans le traitement du LCP, la dose
optimale ainsi que le schéma d’administration n’ont à ce jour pas été déterminés et
nécessitent d’être encore évalués.
1.2.4.1.1. Mécanisme d’action
Le méthotrexate (acide N-(4-(((2,4-diamino-6-ptéridinyl)méthyl)méthylamino)benzoyl)-L-
glutamique est un analogue structural de l’acide folique qui inhibe les processus
métaboliques dépendants des folates. C’est un cytostatique sélectif de la phase S de la
réplication cellulaire qui est actif sur les cellules à prolifération rapide : cellules cancéreuses,
cellules normales de l'épithélium digestif et de la moelle osseuse.
Il agit principalement en inhibant la dihydrofolate réductase (DHFR), la thymidylate
synthétase (TS) ainsi que la 5-aminoimidazole-4-carboxamide ribonucléotide (AICAR) et la
glycinamide ribonucléotide (GAR) transformylase ( AICARTF, GARTF) (46), perturbant ainsi
la synthèse de novo des purines et de la thymidine.
27
1.2.4.1.2. Caractéristiques pharmacocinétiques
La pharmacocinétique du MTX n’est pas linéaire entre les doses standards et les hautes
doses. Borsi et al. (47) ont montré que la clairance diminuait avec l’augmentation des doses
mais que pour les différents schémas de MTX-HD les paramètres pharmacocinétiques
restaient comparables.
1.2.4.1.2.1. Distribution
Après administration intraveineuse de MTX-HD, la diffusion tissulaire est rapide avec une
demi-vie plasmatique courte, de l’ordre de 2 heures et une liaison aux protéines
plasmatiques de l’ordre de 95 % (48). Le méthotrexate se concentre particulièrement dans
les organes suivants : rein, rate, foie, vésicule biliaire, peau ainsi que dans les liquides
d’épanchement pleural et d’ascite. Etant donné son fort taux d’ionisation à pH physiologique,
le méthotrexate passe difficilement la barrière hémato-encéphalique, ce qui contribue à un
ratio concentrations sériques-liquide céphalorachidien (LCR) de 30:1 à l’équilibre (49). Il
pénètre dans les cellules par l’intermédiaire des transporteurs de folates réduits (RFC),
récepteurs membranaires de haute affinité, par transport actif ou par diffusion passive
lorsqu’il est présent à de fortes concentrations (> 20 µM) (50-52).
1.2.4.1.2.2. Métabolisme Le MTX est métabolisé au niveau du foie en 7-hydroxyméthotrexate (7-OH-MTX). Ce
métabolite, représentant moins de 10 % du médicament excrété, n’a pas d’action cytotoxique
(53, 54) mais entre en compétition avec le méthotrexate pour le transport intracellulaire et
28
l’excrétion rénale. Il apparaît dans le plasma environ 6 heures après la perfusion de
méthotrexate (55) et sa demi-vie est de 6 heures (47, 56).
L’autre principal métabolite du méthotrexate, l’acide 2,4-diamino-N10-méthylptéroïque
(DAMPA), non toxique, représente moins de 5 % du médicament excrété dans les urines
(57-59). Il est formé par hydrolyse du MTX par des carboxypeptidases bactériennes après
sécrétion biliaire du MTX dans le tractus gastro-intestinal.
Le méthotrexate est également métabolisé au niveau intracellulaire, notamment dans les
cellules néoplasiques et les hépatocytes. Dans la cellule, le MTX fixe un ou plusieurs résidus
glutamate sous l'influence de la folyl-polyglutamate synthétase (FPGS) (60) et la forme
polyglutamylée (figure 3) lui permet de rester plus longtemps à l'intérieur des cellules (61-
68).
Figure 3 : Dérivés polyglutamylés du méthotrexate.
Les dérivés polyglutamylés du MTX bloquent de manière plus importante les enzymes
cibles : DHFR, TS et de AICARTF (65, 67, 69-71). Leur formation dépend de la
concentration extracellulaire de MTX et de la durée d’exposition au MTX (67, 71).
1.2.4.1.2.3. Excrétion L’excrétion du méthotrexate se fait essentiellement par voie rénale par filtration glomérulaire,
réabsorption par le tubule proximal puis sécrétion par les tubules distal et proximal. La
fraction de dose totale excrétée dans les urines sous forme inchangée peut varier entre 60 et
90 % selon la voie et la durée d’administration (72, 73-76). Le méthotrexate et le 7-OH-MTX
29
sont mieux éliminés en milieu alcalin et un pH < 7 peut contribuer à une précipitation de ces
composés dans les urines, en partie responsableS de la néphrotoxicité.
Moins de 10 % de la dose administrée sont excrétés par voie biliaire (77). La demi-vie
terminale d’élimination est estimée à 8-15 heures lorsque la fonction rénale est normale.
1.2.4.1.3. Principaux effets indésirables
Parmi les complications majeures du MTX-HD, on retrouve des altérations de la
fonction rénale pouvant être irréversibles ou létales (78-87). La fréquence de néphrotoxicité
de grade 3 ou 4 varie de 0,6 % dans le traitement de l’ostéosarcome à 4-5 % chez les
patients âgés traités pour un lymphome cérébral (84, 88, 89). Les mécanismes incriminés de
cette toxicité sont notamment la cristallisation du MTX et du 7-OH-MTX dans les tubules
rénaux (53, 54, 90, 91), une perturbation de la résistance vasculaire pré-glomérulaire, (53,
54, 90-95) et une toxicité directe sur les glomérules (85, 87) ou les tubules (54, 96). Le 7-
OH-MTX est moins soluble que le MTX (53, 55), et sa formation rapide à partir du MTX peut
accélérer cette néphrotoxicité.
L’élimination du MTX étant essentiellement rénale, l’insuffisance rénale fonctionnelle
souvent induite par son administration contribue à l’augmentation de l’exposition, majorant
ainsi sa toxicité rénale mais aussi hématologique - toxicité médullaire, thrombopénie,
agranulocytose, pancytopénie - digestive, muqueuse et hépatique (81, 82, 87, 93, 97-99).
De nombreux auteurs ont montré que la toxicité était largement corrélée à l’âge des patients,
les sujets jeunes ayant une toxicité acceptable (100-102) et les plus âgés une toxicité plus
sévère (103, 104).
30
1.2.4.2. Rituximab (RTX)
Le rituximab est un anticorps monoclonal chimérique anti-CD20 de type IgG1 Kappa
commercialisé sous le nom de Mabthéra® (laboratoire Roche). L’introduction du RTX a
modifié les standards thérapeutiques avec d’abord la démonstration de son intérêt dans les
lymphomes folliculaires en rechute ou réfractaire (105, 106), puis en première ligne (17, 18),
ainsi que dans le traitement d’entretien des lymphome folliculaires répondant à un traitement
de rattrapage par chimiothérapie seule ou associée au RTX (106). Une revue de la littérature
publiée en 2007 à partir de l’analyse de 23 essais randomisés (107) rapporte les effets
bénéfiques du RTX sur la survie globale et la survie sans progression dans différentes
indications telles que les lymphomes indolents et agressifs en association à une
chimiothérapie ou en traitement d’entretien. Une autre revue récente rapporte une
amélioration du taux de réponse et de la survie chez les patients traités pour lymphome
folliculaire et diffus à grandes cellules depuis l’instauration du RTX en association à une
chimiothérapie standard (108).
1.2.4.2.1. Mécanisme d’action
Le rituximab se lie spécifiquement à l’antigène transmembranaire CD20 (figure 4) localisé à
la surface des pré-lymphocytes B et des lymphocytes B matures ; la plupart des cellules B
des lymphomes expriment cet antigène à leur surface (109-111).
31
Figure 4 : Fixation du rituximab au CD20. Liaison du fragment variable murin du rituximab (en vert) à la boucle extracellulaire du CD20 entre le 3ème et le 4ème domaine transmembranaire.
Le CD20 est une phosphoprotéine non glycosylée de 35 000 Da, possédant 4 domaines
transmembranaires et une boucle extracellulaire de 43 acides aminés (112) entre le 3ème et
le 4ème domaine transmembranaire. Bien que son rôle physiologique soit mal connu, le CD20
pourrait participer à la régulation des flux calciques, et pourrait contribuer à la prolifération et
à la maturation des cellules B (113-115). La liaison du RTX à sa cible conduirait à une
activation des protéines tyrosines kinases, puis à la phosphorylation de la phospholipase C,
augmentant ainsi le calcium intracellulaire et altérant la prolifération cellulaire (116-125) .
Il a été montré par ailleurs que le RTX pouvait lyser les lymphocytes B exprimant le CD20
par CDC (« complement-dependant cytotoxicity »), ADCC ( « antibody-dependant cell-
mediated cytotoxicity »), et induction d’apoptose (116-127) avec une internalisation du
complexe antigène-anticorps très faible (128). Des auteurs rapportent que le mécanisme
prédominant in vivo serait l’ADCC médié par les lymphocytes cytotoxiques, les monocytes,
les macrophages et les neutrophiles (117, 129).
CD20
rituximab
32
1.2.4.2.2. Caractéristiques pharmacocinétiques
Les données pharmacocinétiques du rituximab disponibles sont essentiellement issues
d’études réalisées chez des patients atteints de LNH traités par rituximab selon le schéma
posologique de 375 mg/m²/ semaine pendant 4 semaines.
1.2.4.2.2.1. Distribution
Il est communément admis que les anticorps ont une faible distribution tissulaire, du fait de
leur hydrophilie et de leur important poids moléculaire. Les anticorps diffusent en fait dans
les tissus par des mécanismes actifs, faisant notamment intervenir les récepteurs
spécifiques FcRn (Neonatal Constant Fraction receptor) (130, 131).
Le rituximab suit une élimination biphasique avec une demi-vie (T½) de distribution de
l’ordre de 33 heures (132). La distribution tissulaire du rituximab est limitée avec un volume
central de distribution de l’ordre de 1,6 L/m² (132) et un volume de distribution à l’équilibre de
3,5 L/m² (133) ce qui caractérise une distribution dans le sérum uniquement.
1.2.4.2.2.2. Elimination
Très peu de données sont disponibles sur les voies d’élimination des anticorps
monoclonaux. La monographie du RTX ne donne pas d’informations précises excepté la
demi-vie d’élimination. Comme l’ensemble des protéines circulantes, les anticorps pénétrent
dans les cellules endothéliales vasculaires par endocytose passive (134), mais les
mécanismes de cette endocytose sont encore mal connus.
33
La demi-vie d’élimination des IgG endogènes est d’environ 21 jours chez l’homme, et a été
décrite d’environ 20 jours pour le RTX (132).
La longue demi-vie d’élimination a pour conséquence une accumulation des concentrations
sériques de rituximab à chaque administration hebdomadaire et la persistance de
concentrations détectables plusieurs mois après la fin des administrations (133, 135). Cette
longue demi-vie est liée à l’intervention d’un récepteur saturable, le FcRn situé à la surface
des cellules endothéliales et des cellules intestinales et rénales (130, 131, 136). Identifié il y
a plus de 30 ans, ce récepteur protège les IgG du catabolisme endogène. Les IgG
endocytées mais non fixées au FcRn sont dégradées dans les lysosomes, les autres étant
transportées hors de la cellule (130, 137, 138) (figure 5).
Figure 5 : Schéma représentant le recyclage des FcRn des anticorps.
34
1.2.4.2.3. Principaux effets indésirables
Les principaux effets indésirables rapportés pour le RTX concernent une toxicité modérée
liée à la perfusion : fièvre, nausées, prurit, frissons, asthénie, céphalées... Quelques cas
d’hypotension, de troubles respiratoires dus au relargage des cytokines ont également été
rapportés (139). Des cas de toxicité hématologique à type d’anémie, de thrombocytopénie
ou de neutropénie ont été observés, certains patients développant même des toxicités
sévères de grade III ou IV (140-145). Ces effets indésirables sont plus évidents lors de la
première perfusion et tendent à décroître avec les administrations suivantes. Cette toxicité
est le plus souvent modérée, transitoire et n’interfère pas avec le schéma d’administration
initialement prévu (141-143, 145).
2. FACTEURS IMPLIQUÉS DANS LA RÉPONSE THÉRAPEUTIQUE A CES MEDICAMENTS
2.1. Facteurs pronostiques
2.1.1. Facteurs indépendants du traitement
2.1.1.1. Facteurs généraux s’appliquant à tous types de lymphomes
2.1.1.1.1. Caractéristiques anatomo-pathologiques
Il est reconnu que certaines formes histologiques ont un pronostic particulier. Ainsi, les
lymphomes à cellules du manteau ou les lymphomes à haut grade de malignité (lymphome
lymphoblastique…) sont plus difficiles à traiter car ils s’accompagnent fréquemment d’un
envahissement médullaire et méningé. Les LNH de phénotype histologique T apparaissent
également plus graves que ceux de phénotype B. En revanche les lymphomes diffus à
grandes cellules B semblent présenter un pronostic homogène.
35
2.1.1.1.2. Facteurs liés au patient
L’âge est un élément important à prendre en compte dans le pronostic. Il ne semble
pas que les lymphomes du sujet âgé soient très différents de ceux des plus jeunes mais les
sujets jeunes supportent mieux le traitement qui peut donc être optimal. Les chimiothérapies
proposées pour les différents types de lymphome sont couramment adaptées à l’âge et ces
traitements peuvent dorénavant s’appliquer aux sujets de plus de 80 ans.
La tolérance de la maladie par le patient est un facteur important à prendre en
compte. On la caractérise notamment par l’indice d’activité ou performance status (PS),
détaillé dans le tableau (tableau 1) ci-dessous :
Tableau 1 : Description de l’indice d’activité
Les symptômes B définis dans la classification Ann Arbor (tableau 2) sont également le
reflet de l’état général du malade. Le taux d’albumine sérique (< 35 g/L) et l’anémie
(hémoglobine < 12 g/dL), reflétant probablement la sécrétion de cytokines par les cellules
tumorales, sont également à prendre en compte.
2.1.1.1.3. Caractéristiques cliniques et biologiques de la masse tumorale
L’extension de la maladie se définit par son stade, déterminé notamment par un examen
clinique, un scanner, une biopsie médullaire et une ponction lombaire. La classification Ann
Arbor détermine 4 stades distinguant les formes localisées (stades I et II) des formes
PS Description0 Activité normale1 Présence de symptomes mais poursuite d'une activité ambulatoire2 Incapacité de travailler, alitement dans la journée, mais de moins de 50% du temps3 Alitement plus de 50% du temps4 Alitement total5 Décès
36
disséminées (stade III et IV). L’indice E prend en compte l’implication de sites extra-
lymphatiques. Les suffixes A et B sont ajoutés dans cette classification : A indique
notamment l’absence des symptômes suivants : fièvre inexpliquée avec une température
supérieure à 38°C, sueurs nocturnes, perte de poids inexpliquée d'au moins 10% du poids
du corps au cours des 6 mois précédents (tableau 2) (146). La taille de la masse tumorale
(facteur X) a également une signification pronostique et on définit une maladie « Bulky »
lorsque la taille de la tumeur est supérieure à 10 cm (tableau 2).
Tableau 2 : Classification Ann Arbor, d’après Armitage et al.(146).
37
Biologiquement, l’élévation du taux sérique des LDH au-delà des valeurs normales (350 UI)
(147-149) traduisant une importante lyse des cellules tumorales est un facteur de mauvais
pronostic ; de même, pour le taux de béta-2-microglobuline au dessus de 3 mg/L, traduisant
un degré élevé de malignité (150-152).
2.1.1.1.4. Index Pronostique International
Aucun de ces paramètres ne permet à lui seul de prédire l’évolution de la maladie. Les index
pronostiques sont des combinaisons de facteurs pronostiques permettant d’établir un score
dont le but est de prévoir l’évolution de la maladie en terme de taux de réponse complète, de
survie sans évènement à 5 ans, de survie globale à 5 ans. A partir de ce score et de
l’évolution prévue, on détermine la meilleure stratégie thérapeutique (149).
L’Index Pronostique International (IPI) (147) résulte d’un lourd travail coopératif international
qui était développé au départ pour le diagnostic des lymphomes agressifs mais qui est
également adapté à tous les types de LNH. Cet IPI a notamment été validé dans les
lymphomes diffus à grandes cellules (153, 154). Il définit 5 facteurs qui ont chacun
approximativement le même pouvoir pronostique (tableau 3) :
Tableau 3 : Facteurs pronostiques intervenant dans l’IPI (d’après Armitage et al.)(146)
Facteurs pronostiquesAge > 60 ansIndice d'activité > 2Lactate déshydrogénase > 1 x normalSites extraganglionnaires > 2Stade III ou IV
Catégories de risques (Facteurs)Bas (0 ou 1) Bas-intermédiaire (2)Haut-intermédiaire (3)Haut (4 ou 5)
38
L’IPI ajusté à l’âge est un index simplifié, couramment appliqué, qui ne comporte que 3
facteurs de risque : le stade clinique, l’état général et le taux de LDH.
Pour calculer la valeur de l’IPI, on additionne le nombre de facteurs défavorables. Le score
peut donc s’étendre de 0 à 3. Le taux de réponse complète, la survie sans évènement à 5
ans ainsi que la survie globale à 5 ans sont définis selon 4 catégories : bas (0 ou 1), bas-
intermédiaire (2), élevé-intermédiaire (3), élevé (4). (tableau 4)
Tableau 4 : Taux de réponse complète, survie sans rechute à 5 ans, survie globale à 5 ans chez des patients atteints de LNH agressifs en fonction du nombre de facteurs de risques définis par l’IPI. D’après Armitage et al.(146),(147)
En France, chez les sujets de moins de 60 ans présentant un lymphome agressif localisé de
stade I ou II, n’ayant aucun facteur de risque à l’IPI ajusté, la survie globale à 5 ans est
estimée à 80 % (155). Par ailleurs, chez les patients de moins de 60 ans mais ayant au
moins 2 ou 3 facteurs de l’IPI ajusté à l’âge, la survie globale à 8 ans est de 64 % (156).
Chez des sujets de plus de 60 ans avec un facteur ou plus de l’IPI ajusté à l’âge et recevant
un traitement de type CHOP associé au RTX, le taux de survie globale est de 59 % à 4 ans
(26).
Certains auteurs ont postulé que l’introduction du RTX notamment dans le traitement du
lymphome diffus à grandes cellules pouvait remettre en cause la pertinence de l’IPI et de
l’IPI ajusté à l’âge (157). Des patients recevant CHOP vs R-CHOP ont été comparés en
39
terme de survie et de facteurs pronostiques. La survie à 2 ans a été plus élevée avec le
traitement R-CHOP (85,6 % vs 64,7 % avec le traitement par CHOP), mais l’IPI et l’IPI ajusté
à l’âge se sont révélés moins utiles dans le modèle pronostique des patients traités par R-
CHOP. Ainsi, l’âge > 60 ans, le taux de LDH augmenté, la diminution du taux d’albumine
sérique et le stade avancé de la maladie, étaient indépendamment associés à la survie chez
les patients traités par CHOP, mais seuls les facteurs sexe et stade de la maladie se sont
montrés indépendamment associés à la survie chez les patients traités par R-CHOP. Les
critères IPI doivent donc être réévalués en cas d’ajout de RTX au traitement classique.
Malgré la détermination de ces facteurs, les classifications pronostiques actuelles ne
reflètent pas totalement l’hétérogénéité évolutive de la maladie, avec des réponses
thérapeutiques et des survies parfois très différentes.
2.1.1.1.5. Nouveaux facteurs pronostiques L’agressivité et la sensibilité thérapeutique de la maladie dépendent de l’expression
combinée de nombreux gènes intervenant notamment dans les processus de régulation du
cycle cellulaire, de régulation de l’apoptose et de différenciation de cellules B (158). Une
classification moléculaire, complémentaire à l’IPI, basée sur l’expression de milliers de gènes
utilisant la technique de puces à ADN pourrait donc être utile. Cependant les études
réalisées sur ces biomarqueurs pronostiques donnent souvent des résultats contradictoires
qui ne permettent pas l’identification évidente d’un ou plusieurs gènes (159). A titre
d’exemple, la signification pronostique de la présence d’une translocation t(14 ;18) reste
controversée, et a été retrouvée meilleure, plus mauvaise ou identique. De même, la
signification pronostique du site de cassure sur BCL2 est discutée. Certains auteurs (160)
ont montré que la translocation t(14 ;18) impliquant le site mcr était associée à un meilleur
pronostic, tandis que d’autres ne retrouvent pas de corrélation significative (161). De plus,
ces biomarqueurs doivent être réévalués chez les patients traités par immunothérapie (159).
40
Le potentiel de ces facteurs pronostiques est très important et ils pourraient être utilisés en
combinaison avec les facteurs cliniques pour améliorer la classification pronostique des
lymphomes. On pourrait en effet identifier de nouvelles classes de tumeurs dans des
groupes morphologiquement homogènes mais hétérogènes du point de vue de leur évolution
clinique.
2.1.1.2. Cas des lymphomes folliculaires
Un Index Pronostic International adapté aux lymphomes folliculaires (FLIPI) a été développé
afin d’adapter au mieux la décision thérapeutique (162). Dans cet index, on retrouve 5
facteurs : l’âge (< ou > 60 ans), le stade Ann Arbor (I-II ou III-IV), le taux d’hémoglobine (<
120 g/L, ou ≥ 120 g/L), le nombre d’aires ganglionnaires atteints (< 4 ou ≥ 4) et le taux de
LDH (inférieur à la normale ou normal-supérieur). Trois groupes à risques sont définis : bas
risque (0-1 facteur), risque intermédiaire (2 facteurs), risque élevé (> ou = 3 facteurs). Les
risques de survie sans évènement à 5 ans et 10 ans selon les groupes à risque sont
représentés dans le tableau ci-dessous (tableau 5).
Tableau 5 : Résultats de survie globale à 5 ans, à 10 ans et risque relatif de décès selon les groupes à risque tels qu’ils sont définis par FLIPI (162).
N=1795,SE : Standard Error, NA : not applicable
Cet index a été développé avant l’introduction du RTX, mais il reste pronostique pour la
réponse clinique après un traitement par R-CHOP (163). Cependant, le FLIPI seul ne peut
Groupe de risque Nombre de facteurs
Distribution depatients
Survie globaleà 5 ans % (SE)
Survie globaleà 10 ans % (SE)
Risque relatif
Intervalle de confiance
(95 %)Bas 0-1 36 90,6 (1,2) 70,6 (2,7) 1 NAIntermédiaire 2 37 77,6 (1,6) 50,9 (2,7) 2,3 1,9-2,8Elevé >= 3 27 52,5 (2,3) 35,5 (2,8) 4,3 3,5-5,3
41
donner des prédictions précises de réponse à tous les individus présentant un lymphome
folliculaire.
Le sous groupe histologique aurait également un impact pronostique non négligeable.
Berinstein et al. ainsi que Mc Laughlin et al. (135, 143), ont observé que les patients dont
l’histologie de la tumeur était de classe A selon l’International Working Formulation (IWF)
avaient un taux de réponse plus bas que ceux dont l’histologie était de groupe B, C ou D, ou
même que ceux qui présentaient un autre sous type de lymphome.
Il a été récemment montré que des acteurs de la réponse immunitaire tels que les
macrophages associés aux lymphomes (LAM) ou les cellules T régulatrices étaient des
éléments importants à prendre en compte comme facteur pronostique de la survie globale
dans le lymphome folliculaire (164, 165).
2.1.1.3. Cas des LCP
Certaines études ont décrit des facteurs pronostiques de survie dans ce type de lymphome,
sur le même modèle que l’IPI, incluant des variables liées à l’agressivité de la tumeur, au site
et à l’extension de la maladie. Parmi ces facteurs, nous pouvons retrouver (166, 167) : l’âge
(> ou < 60 ans), l’indice d’activité (> ou < 1), le taux de LDH élevé, la concentration protéique
dans le LCR ou l’implication de régions profondes du cerveau. Ces facteurs sont
significativement et indépendamment associés à un taux de survie plus faible et sont donc
utilisés pour calculer un score pronostique (figure 6).
42
Figue 6 : Courbe de survie pour les patients atteints de LCP et regroupés selon l’IPI : les patients (n=105) avec un nombre de facteur de risque entre 0 et 1 (ligne pleine), entre 2 et 3 (fins pointillé) et entre 4 et 5 (larges pointillés), d’après l’étude de Ferreri et al. (167).
Plus récemment, Abrey et al., (166) ont défini un modèle pronostique plus simple, basé sur
le critère de l’âge et l’indice d’activité. Trois classes de patients ont ainsi pu être identifiées :
les patients de moins de 50 ans, les patients de plus de 50 ans et avec un indice de
Karnofsky, caractérisant l’état général du patient, supérieur ou égal à 70, et enfin les
patients de plus de 50 ans avec un indice de Karnofsky inférieur à 70. Certains auteurs
démontrent néanmoins que les scores qui incluent le taux de LDH, le taux de protéines dans
le LCR, et l’implication de régions profondes du cerveau permettent une meilleure
stratification du risque encouru par les patients atteints de LCP (168). D’autres facteurs tels
que la présence de cellules lymphomateuses dans le LCR ont également été décrits comme
significativement corrélés à une survie plus courte (169). Comme cela a été démontré dans
quelques études chez des patients présentant un lymphome diffus à grandes cellules (170,
171), la surexpression de BCL6 a été montrée comme significativement corrélée à la survie
(172).
43
Une étude récente (173) montre que l’analyse protéomique du LCR représente un
biomarqueur individuel plus sensible dans l’identification du cancer que l’analyse
cytologique. Ce marqueur pourrait également jouer un rôle dans le pronostic de LCP.
2.1.2. Facteurs dépendants du traitement
2.1.2.1. Résistance au MTX
Des études pré-cliniques et cliniques ont identifié de nombreux facteurs de résistance au
MTX ; ils sont notamment associés à une altération qualitative et/ou quantitative des
transports d’influx ou d’effux et des enzymes cibles du MTX.
2.1.2.2. Altération du transport de MTX
2.1.2.2.1. Transport d’influx
Nous avons précédemment indiqué que le transport du MTX à l’intérieur de la cellule se
faisait principalement par les transporteurs aux RFC (figure 7).
Figure 7 : Transport d’influx et d’efflux du MTX ; formation et hydrolyse des polyglutamates de MTX. D’après Assaraf et al. (174). GGH : gamma glutamyl hydrolase ; FPGS : folylpoly-gamma-glutamate synthétase BCRP : Breast Cancer Resistance Protein ; MRP : Multidrug Resistance Protein
44
De nombreuses études précliniques effectuées sur différentes lignées cellulaires résistantes
aux antifolates ont montré que l’altération de l’influx du MTX était associée à une diminution
de l’expression du gène RFC et donc des protéines de transport (174, 175).
En clinique, l’expression diminuée de RFC a été identifiée comme facteur associé à l’échec
dans les LAL, l’ostéosarcome, le cancer colorectal, et le LCP primitif (174). Des mutations de
RFC, une perte de fonction des facteurs de transcription, une méthylation du promoteur de
RFC, ou encore une altération dans le nombre de copies du gène ont été décrits dans la
littérature (174).
Ferreri et al., (176) ont montré l’importance pronostique de la méthylation du promoteur du
gène RFC dans les LCP. Sur 37 patients traités par MTX-HD, la méthylation a été observée
dans 24 % des cas et a été associée à un taux plus bas de RC (0 % vs 31 % +/-9 %) que
chez les patients sans méthylation.
2.1.2.2.2. Transport d’efflux
Un des mécanismes par lequel les cellules deviennent résistantes aux anticancéreux résulte
de l’expression de transporteurs ABC (ATP binding Cassette), notamment la Pgp,
MRP/ABCC (Multidrug Resistance Protein) et BCRP/ABCG2 (Breast cancer resistance
protein) (177, 178).
La surexpression de ces transporteurs induit une résistance aux anticancéreux et conduit au
phénotype de Multi Drug Resistance (MDR) (179, 180). Ces protéines facilitent en effet le
transport de la molécule à l’extérieur de la cellule, permettant ainsi de réduire les
concentrations de MTX à l’intérieur de la cellule, et donc de limiter son action (174).
La surexpression des transporteurs d’efflux MRP1, MRP3, MRP5 et BCRP a été
décrite comme étant à l’origine de la résistance au MTX, par diminution de son accumulation
cellulaire mais le MTX n’a pas été décrit comme capable d’induire la surexpression de ces
transporteurs (174).
45
La Pgp codée par le gène MDR1 est une pompe d’efflux agissant sur les composés
hydrophobes entrant dans la cellule par diffusion passive. Le méthotrexate est quant à lui
une molécule hydrophile qui pénètre dans la cellule principalement par les RFC. De Graaf et
al. (181), ont montré dans une étude in vitro qu’en cas de déficience en RFC, la PgP pouvait
conférer à la cellule une résistance au MTX, malgré le caractère hydrophile de la molécule.
2.1.2.3. Enzymes cibles du MTX La figure ci-dessous (figure 8) présente les enzymes cibles du MTX pouvant
potentiellement être à l’origine de la résistance au MTX.
Figure 8 : Enzymes cibles du MTX et de ses dérivés polyglutamylés (flèche rouge), potentielles cibles à l’origine de la résistance au MTX (orange) (67, 70, 182, 183 , 184). 5-CH3-THF : acide 5-méthyl-tétrahydrofolique ; 5,10-CH2-THF : acide N5,N10-méthylène-tétrahydrofolique; TS : thymidylate synthétase ; dUMP : désoxyuridine monophosphate ; dTMP : désoxythymidine monophosphate AICAR : 5-aminoimidazole-4-carboxamide ribonucléotide ; GAR : glycinamide ribonucléotide ; IMP : inosinique monophosphate ; 10-CHO-THF : 10-formyl-tétrahydrofolotate ; DHFR : dihydrofolate réductase ; DHF : dihydrofolate ; THF : tétrahydrofolate ; AMP : Adénosine monophosphate ; GMP : Guanosine monophosphate ; ADN : Acide désoxyribonucléique.
méthionine
dUMP
dTMPDHF THF
DHFR
5,10-CH2-THF
TS
10-CHO-THFAICAR et GARtransformylase
IMP
AMP GMP
5-CH3-THF
homocystéine
ADN
ADN
Méthylation de l’ADN, des protéines
méthionine
dUMP
dTMPDHF THF
DHFR
5,10-CH2-THF
TS
10-CHO-THFAICAR et GARtransformylase
IMP
AMP GMP
5-CH3-THF
homocystéine
ADN
ADN
Méthylation de l’ADN, des protéines
46
Dans les premières études, une amplification du gène de la DHFR et donc de l’expression
de l’enzyme a été identifiée comme un mécanisme de résistance acquise du MTX (185).
Cette amplification du gène DHFR a été retrouvée en clinique dans différents types de
cancer après traitement par MTX (186, 187). Des mutations de la DHFR ont également été
détectées dans des études précliniques sur des lignées cellulaires de tumeurs résistantes au
MTX (174). Cependant, les données concernant l’impact de l’expression ou des mutations
de la DHFR sur la résistance au MTX sont contradictoires. Certains auteurs ne montrent
aucune mutation dans les groupes d’enfants présentant une LAL en rechute et traités par de
nombreuses cures de MTX-HD (188). Une autre étude n’a pas montré de relation entre
l’expression de la DHFR et la résistance au MTX (189). En revanche, Dulucq et al. ont
montré que les polymorphismes du promoteur du gène de la DHFR sont associés à un
mauvais pronostic de LAL, notamment à cause d’une expression plus élevée de DHFR
(190).
La FPGS (folylpoly-gamma-glutamate synthétase) joue un rôle majeur dans la
rétention cellulaire du MTX et l’altération de cette enzyme pourrait donc être fortement liée à
la résistance à ce médicament (174, 191, 192). Les altérations de la FPGS peuvent
s’expliquer par des mutations du gène ou des altérations post-transcriptionnelles, conduisant
à un taux d’enzyme plus faible (141, 174).
La gamma-glutamyl hydrolase (GGH) a pour rôle d’hydrolyser les chaînes
polyglutamylées du MTX dans le lysosome. La forte expression de cette enzyme pourrait
conduire à une diminution de l’accumulation cellulaire de MTX polyglutamylé et donc à une
activité antifolate diminuée (174). Plusieurs Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) ont été
identifiés dans le gène GGH, incluant le promoteur et la région codante (193). Il a également
été montré que la variabilité inter-individuelle de l’activité GGH, due à des changements
épigéniques dans les LAL pouvait conduire à une altération de la polyglutamylation du MTX
et de la réponse à ce traitement (194).
L’implication de différents polymorphismes de la TS a largement été décrite dans la
littérature et a été reliée à des phénomènes de résistance au MTX (174, 195, 196). De
47
même, des polymorphismes de la méthylène tétrahydrofolate réductase (MTHFR) et de la
sérine hydroxyméthyl transférase (SHMT) notamment ont été reliés à la résistance au MTX
chez des enfants traités pour une LAL (197, 198).
2.1.2.4. Résistance au RTX Il a été montré que les patients traités par RTX après avoir reçu au moins une cure de RTX
à un intervalle médian de 14.5 mois pouvaient rechuter avec des degrés variables de
résistance (199). Différents facteurs dépendants ou non du CD20 sont à l’origine de
l’hétérogénéité de la réponse et des phénomènes de résistance chez les patients traités par
RTX.
2.1.2.4.1. Facteurs intervenant avant la liaison RTX-CD20
2.1.2.4.1.1. Distribution du RTX La distribution du RTX dans les différents compartiments de l’organisme peut affecter la
sensibilité ou la résistance à ce traitement. Certains patients en rémission moléculaire
rechutent, indiquant la persistance de cellules lymphomateuses (200, 201). Les contraintes
de taille de l’anticorps et d’accessibilité de la cible peuvent expliquer cette observation. Une
trop forte affinité couplée à un grand nombre de molécules cibles peut conduire à une liaison
du RTX à ses cibles proches des vaisseaux sanguins, l’empêchant de pénétrer plus
profondément dans les tissus.
2.1.2.4.1.2. Niveau d’expression du CD20 Le CD20 est exprimé de manière hétérogène dans les différents types de tumeur et même
au sein des cellules tumorales d’un individu.
48
Mc Laughlin et al. (143) ont évoqué un lien entre l’expression du CD20 et la réponse
clinique car ils ont observé une réponse plus faible dans les LLC ou les lymphomes à petits
lymphocytes que dans les lymphomes folliculaires (202). Or les cellules tumorales
impliquées dans les LLC ou les lymphomes à petits lymphocytes expriment moins le CD20
que celles des lymphomes folliculaires.
Cependant, certains auteurs (143) ont également noté que l’utilisation du RTX est
quand même efficace chez les patients traités pour LNH folliculaire réfractaire ou en rechute
ou pour un lymphome à petits lymphocytes malgré l’expression de CD20 dans tous ces
types de lymphome. De plus, dans les lymphomes du manteau ou les lymphomes diffus à
grandes cellules, l’expression de CD20 est au moins aussi importante que dans les
lymphomes folliculaires mais le taux de réponse est moindre. Par ailleurs, parmi les patients
qui répondent au RTX puis qui rechutent 6 mois après, seuls 40 % des patients répondent
de nouveau au RTX (199). L’exposition chronique au RTX pourrait conduire à une régulation
négative du gène et/ou de la protéine CD20, modifiant ainsi l’expression et l’activité de la
protéine CD20 (203-206).
De plus, le rôle de l’expression du CD20 dans la réponse devrait entraîner une forte
incidence de rechutes avec des cellules CD20 négatives. Or, ce phénomène est relativement
peu décrit dans les lymphomes indolents et agressifs (199, 207-213).
2.1.2.4.2. Facteurs intervenant après la liaison RTX- CD20
2.1.2.4.2.1. Signalisation cellulaire Après liaison du RTX au CD20, une cascade de signaux intracellulaires serait initiée,
impliquant notamment les protéines tyrosine kinases (lyn, fyn, lck, p75/85), et l’activation de
la phospholipase C (113, 116) (figure 9). Ces voies sont similaires à celles induites après
activation des récepteurs aux cellules B (BCR) (121). Les résultats de cette stimulation sont
l’arrêt du cycle cellulaire ou l’apoptose.
49
Figure 9 : Voies de signalisation intracellulaire induites après liaison du RTX au CD20 entraînant une polymérisation du CD20. D’après Smith et al. (214). IP3 : Inositol triphosphate ; BCR : Récepteurs des cellules B ; PLC : Phospholipase C DAG : Diacy-glycérol ; PKC : Protéine kinase C ; MAPK : Mitogen-Activated Protein Kinase ; JNK : c-Jun-N-terminal kinase ; ERK : Extracellular regulated kinase. La résistance au RTX pourrait ainsi s’expliquer par une dérégulation de ces signaux
intracellulaires (214).
De nombreux auteurs ont montré que la fixation du RTX au CD20 entraînait une
redistribution rapide du CD20 dans les radeaux lipidiques, constitués notamment de
cholestérol et de sphingolipides (215, 216, 217). La plus forte association du CD20 aux
radeaux lipidiques pourrait induire un environnement favorable à l’activation du CD20 (218)
et conduire à une proximité avec les acteurs de la voie des kinases (113, 116, 215). Une
rupture de l’intégrité de ces radeaux lipidiques pourrait donc limiter les signaux
intracellulaires (203). Polyak et al. (219) ont également noté que des changements
structuraux du CD20 pourraient affecter sa redistribution dans les radeaux lipidiques et ainsi
diminuer la réponse cellulaire au RTX.
50
2.1.2.4.2.2. Apoptose L’apoptose médiée par le RTX est aujourd’hui décrite comme une conséquence de la voie
d’activation des caspases (220). L’altération de l’un des mécanismes décrit sur la figure 10
(changement du niveau d’expression de BCL2, dérégulation de APAF-1…) pourrait
contribuer à la résistance au RTX.
Figure 10 : Voie de l’apoptose médiée par la liaison du RTX au CD20. D’après Smith et al. (214). IL : Interleukine ; APAF1 : Apoptosis protease-activating factor-1 ; XIAP : X-linked inhibitor of apoptosis protein ; STAT3 : Signal Transducer and Activator of Transcription .
L’expression de la protéine BCL2 est habituellement associée à un mauvais pronostic
dans le lymphome diffus à grandes cellules (221, 222, 223). Le ratio des protéines de la
famille BCL2 pro- et anti-apoptotiques semble jouer un rôle important dans le pronostic
(223). Cependant, l’expression de la protéine BCL2 n’aurait pas d’impact pronostique
lorsque le RTX est associé à la chimiothérapie (224, 225).
Par ailleurs, des données contradictoires persistent au niveau du rôle de Ki67,
reflétant l’apopose selon Leoncini et al. (226), mais dont l’expression est capable de prédire
l’efficacité du RTX associé à la chimiothérapie dans le traitement du lymphome folliculaire
selon Saito et al. (224).
51
La mutation du gène P53 a également été décrite dans de nombreux LNH et serait un
facteur important dans l’apoptose (227-229). Son impact pronostique a été notamment
évoqué dans certaines études (230-232), mais des auteurs ne rapportent aucune relation
entre la P53 et la réponse clinique (224, 233, 234).
2.1.2.4.2.3. Complement Dependant Cytotoxicity (CDC) La CDC fait partie des mécanismes d’action importants du RTX. La lyse induite par le
complément est régulée par de nombreuses protéines inhibitrices du complément (CD35,
CD46, CD55, CD59) (figure 11) dont certaines pourraient intervenir dans des phénomènes
de résistance (203, 235, 236).
Figure 11 : Mécanisme de CDC induit par le RTX. CR1 : complement receptor type 1 (CD35) ; DAF: decay accelerating factor (CD55) ; CD59 : Membrane inhibitor of reactive lysis, protectin ; MAC : Membrane Attack complex . D’après Smith et al. (214).
2.1.2.4.2.4. Antibody dependant cell-mediated cytotoxicity (ADCC)
L’ADCC, dont le mécanisme est représenté sur la figure 12 permet la destruction des
cellules lymphomateuses après liaison de la portion Fc du RTX sur les récepteurs FCγR des
cellules immunitaires effectrices (cellules NK, polynucléaires neutrophiles, macrophages).
52
Figure 12 : Mécanismes d’ADCC induits par le rituximab. D’après Smith et al. (214). KIR : killer cell immunoglobulin-like receptors ; DAP12 : DNAX adapter protein; ITAM : immuno tyrosine-based activation motif ; ROS : reactive oxygen species ; SHIP-1 : SH2-containing 5' inositol phosphatase 1 ; MHC : major histocompatibility complex
Il existe plusieurs FCγR, chacun spécifique d’une lignée cellulaire, avec notamment le
FCγRIIIA (CD16a) sur les cellules NK. Un polymorphisme du récepteur FCγRIIIA a été décrit,
avec notamment une phénylalanine ou une valine en position 158. Cartron et al. ont montré
que les sujets homozygotes, porteurs de l’allèle valine en position 158 (FCγRIIIA-V/V) traités
par RTX pour LNH avaient une meilleure réponse clinique que les sujets porteurs de l’allèle
F (237-239). Cependant, alors que Kim et al. (240), ont également observé un taux de
réponse plus élevé au traitement R-CHOP chez des patients porteurs de l’allèle V traités
pour lymphomes diffus à grandes cellules, cette observation ne s’est pas accompagnée
d’amélioration de la survie globale ou de la survie sans évènement. De même, d’autres
études n’ont montré aucune amélioration de la survie sans progression chez les patients
porteurs de l’allèle V (241, 242).
La contribution précise des différents types cellulaires impliqués dans l’ADCC reste à
déterminer. Néanmoins cet élément parait important à prendre en compte pour évaluer
l’activité d’ADCC car les patients traités pour lymphomes subissent des traitements agressifs
diminuant ainsi le pool de cellules effectrices (143, 243). Alors que l’influence pronostique
des cellules T régulatrices, cytotoxiques infiltrant la tumeur, et des macrophages a été
53
décrite après chimiothérapie, les résultats sont différents après traitement par RTX. Il a
notamment été montré que l’association du RTX à la chimiothérapie reversait l’impact négatif
du pronostique dû au fort taux de macrophages (244, 245). De même, les mastocytes
associés aux tumeurs (MCs) auraient un rôle pronostique, avec un taux élevé de MCs
associé à un pronostic défavorable chez les patients traités pour lymphome folliculaire par
RTX (246).
2.2. Importance du niveau d’exposition au médicament sur la réponse thérapeutique
2.2.1. Relation concentrations-effet du MTX
2.2.1.1. Relation existant dans d’autres indications que le LCP
L’utilisation de MTX-HD (dose > 1 g/m2) a montré sa supériorité par rapport à l’utilisation de
doses standards notamment dans le traitement des LAL (247) et des ostéosarcomes (248-
251).
Dans une étude prospective randomisée sur le traitement de consolidation chez des enfants
traités pour LAL, Evans et al. (247) ont étudié la relation entre les concentrations sériques de
MTX et la probabilité de rester en rémission après le traitement d’induction. Ils ont montré
que les enfants traités par MTX-HD (par 15 doses de MTX à 1 g/m2 sur 24h) avaient une
probabilité plus importante de rester en rémission si la concentration en fin de perfusion était
supérieure à 16 µM. Or, pour une même dose de MTX-HD, la concentration sérique de MTX
pouvait varier de 9,3 à 25,4 µM. Dans une étude ultérieure prospective randomisée, ces
mêmes auteurs (252) ont fait l’hypothèse que les rechutes seraient moindres dans les LAL si
la sous-exposition aux médicaments utilisés (MTX, ténopiside, cytarabine) était évitée par
une individualisation des doses. Ils ont ainsi comparé le nombre de rechutes dans un groupe
de patients traités aux posologies usuelles basées sur la surface corporelle (1 g/m2) à celui
54
obtenu dans un groupe traité par des doses adaptées à la clairance totale du méthotrexate
pour atteindre le niveau d’exposition cible de 16 µM. Cette étude a montré que
l’augmentation des doses de MTX chez les patients ayant une clairance élevée permettait de
limiter la sous-exposition au MTX. Une différence significative sur le risque de rechute a été
obtenue en faveur du bras adapté, sans augmentation de la toxicité.
Dans l’ostéosarcome, l’étude d’escalade de dose de Delepine et al. a également
révélé que des doses supérieures à 20 g/m2 conduisaient à un taux de réponse histologique
supérieur (66 vs 45 %) et à une augmentation de la survie sans évènement à 5 ans (92 % vs
74 %) (253). Delepine et al. (254), Comandone et al. (255), ainsi que Graf et al. (249) ont
observé que les concentrations sériques de MTX supérieures à 1000 µM à la fin d’une
perfusion de 4 h sont significativement corrélées à la réponse tumorale. Par ailleurs, d’autres
études ont montré qu’une concentration sérique de MTX supérieure à 700 µM à la fin d’une
perfusion de 6 heures était corrélée à la réponse tumorale (251). Saeter et al. ont également
évoqué une relation exposition-réponse dans l’ostéosarcome en mettant en évidence des
concentrations sériques à H24 et H48 significativement plus élevées chez les patients
répondeurs que non répondeurs (100). L’étude de Aquerreta et al. a montré une relation
entre l’exposition (AUC) au MTX-HD et la réponse tumorale en terme de survie chez des
enfants traités pour un ostéosarcome. Cette relation devient significative au-delà d’une AUC
de 4000 µmol/L.h (250). Cette étude a également mis en évidence la notion d’exposition-
intensité avec une très bonne réponse observée chez des patients ayant une AUC < 2400
µmol/L.h, mais dont l’intervalle entre 2 administrations était court. De même, après une
analyse de la littérature, Delepine et al. ont remarqué que cette notion d’exposition-intensité
était le facteur majeur qui intervenait dans la prédiction de l’efficacité clinique chez des
patients traités pour un ostéosarcome de haut grade (248).
2.2.1.2. Administration de hautes doses de méthotrexate et passage méningé
55
Dans le traitement des atteintes méningées des leucémies, aucune étude comparative MTX-
HD vs MTX à dose conventionnelle n’a été effectuée à ce jour. Evans et al. (256), ont
analysé les concentrations de MTX dans le sérum et dans le LCR après traitement par MTX
à 1 g/m2 en perfusion de 24 h avec ou non administration intrathécale (IT) de MTX (12
mg/m2), chez 29 enfants traités pour LAL. Ils ont montré une corrélation entre les
concentrations de MTX sérique et dans le LCR à la fin de la perfusion de 24 h dans le
groupe des enfants n’ayant pas reçu d’IT. D’autres auteurs (102, 256, 257 ), ont confirmé
que des doses plus élevées de MTX permettaient une meilleure diffusion du MTX à travers
la barrière hématoméningée, augmentant ainsi les concentrations dans le LCR.
Ce concept a donc été mis à profit dans le traitement des LCP (258). Ainsi, Deangelis et al.
(34, 259) ont montré que le taux de réponse complète et la survie globale à 5 ans passaient
respectivement de 64 % et 28 % après administration de MTX à 1 g/m2 à 90 % et 50 %
après administration de MTX à 3,5 g/m2.
2.2.1.3. Relations concentrations-effet dans LCP
Contrairement à son utilisation dans d’autres indications, les relations exposition-effet du
méthotrexate dans le LCP n’ont été étudiées que dans une étude, publiée en 2004. Les
auteurs (260) ont comparé plusieurs schémas d’administration du méthotrexate, en
s’attachant à étudier le lien entre l’Aire Sous la Courbe (AUC), la dose intensité, le débit de
perfusion et la clairance de la créatinine, la toxicité ainsi que l’efficacité du MTX.
Cette étude rétrospective multicentrique a porté sur 45 patients atteints de LCP, traités par
les schémas d’administration présentés dans le tableau 7 ci-dessous :
56
MTX : methotrexate ; i.t.CHT : intrathecal chemotherapy ; AraC : aracytine ; IDA : idarubicin ; TTP : tiotepa ; a : infusion preceded by an initial MTX bolus ; b : 4 patients received 3500-8000 mg/m2 in 24 h infusion. DIMTX (mean+/-sd) of the used chemotherapy regimens were 1638+/-1642, 844+/-180 and 780 +/- 1080 mg m-2 week-1 (p=0.01), respectively for HD-MTX alone, MATHILDE, and MTX+ AraC combination. Tableau 7 : Schémas de traitement dans l’étude de Ferreri et al. (260).
L’AUC du méthotrexate a été calculée à partir des concentrations mesurées dans le cadre
du suivi thérapeutique (H24, H48, H72) lors de la première administration. L’estimation des
paramètres a été réalisée par modélisation pharmacocinétique de population à l’aide du
logiciel P-Pharm, suivant un modèle à 1 compartiment.
Les valeurs d’AUC étaient significativement plus élevées chez les patients traités par le
protocole MATILde (3,5 g/m2 sur 3h). Par ailleurs, l’AUC du méthotrexate était d’autant plus
basse que le débit de perfusion et la dose-intensité étaient faibles.
Une meilleure survie globale a été observée respectivement chez les patients ayant une
AUC > 1100 µmol/L.h et chez ceux ayant une clairance de la créatinine < 85 mL/min (figure
13). Cependant, dans cette série de patients traités de manière très hétérogène, l’AUC du
méthotrexate n’était pas corrélée à la clairance de la créatinine et, tandis que la toxicité était
plus importante chez les patients ayant une clairance de la créatinine faible, celle-ci n’était
pas en lien avec l’AUC du MTX.
Regimen No. of
patients MTX dose (mg/m 2 )
MTX infusion
(h)
MTX doseday
Other drugs i.t. CHT Planned
no. of courses
Courses everyweeks
MTX alone 10 1000-3000 4 1 and 7 - yes/no 2-3 4(Calderoni ans Aebi, 2002) 8000 24MATHILDE 11 3500 3a 1 AraC 2g/m 2 x 2d2 no 3 4(Ferreri et al, 2002) IDA 15 mg/m 2 x d1
TTP 25 mg/m 2 x d3MTX + AraC 24 1000-2000 b 24 1 AraC 2g/m 2 x 2d2-3 no 3 3(Pasini et al, 2002)
57
Figure 13 : Courbes de survie des patients traités pour LCP par MTX. a : en fonction de la clairance de la créatinine (CLcréat) : ligne pointillée, Clcréat ≤ 85 mL/min ; ligne continue, Clcréat > 85 mL/min. b : en fonction de l’AUC : ligne pointillée, AUC < 1100 µmol/L.h, ligne continue, AUC ≥ 1100 µmol/L.h. D’après Ferreri et al. (260).
Bien que les auteurs ne retrouvent pas d’association directe entre la dose-intensité et la
survie ou la toxicité dans cette étude, ils suggèrent qu’une dose de 3 g/m2 toutes les 3-4
semaines pourrait permettre d’obtenir de meilleurs résultats que des schémas conduisant à
de plus faibles expositions. De même, un débit de perfusion supérieur à 800 mg/m2/h,
conduisant à une AUC plus élevée, pourrait être retenu.
Au total, cette étude, si elle a permis de fournir quelques éléments sur la relation exposition-
effet du méthotrexate dans le lymphome cérébral, a porté sur des traitements beaucoup trop
hétérogènes pour fournir des éléments conclusifs en la matière. Il apparaît donc que, dans
ces conditions actuelles d’utilisation dans cette indication, les relations exposition-effet du
méthotrexate ne sont pas connues.
2.2.2. Relation concentrations- effet du RTX
Plusieurs travaux ont montré que l'efficacité du rituximab est en partie liée à des
facteurs pharmacocinétiques, les concentrations sériques étant significativement plus faibles
a b
58
chez les sujets non répondeurs que chez les répondeurs. La plupart de ces observations ont
été faites chez des patients recevant du rituximab en monothérapie.
2.2.2.1. Dans le lymphome de bas grade
Une seule étude, conduite chez un petit nombre de patients, n’a pas montré de relation entre
les concentrations et la réponse clinique. Ainsi, Tobinai et al. (145), ont analysé la tolérance,
l’efficacité et la pharmacocinétique du RTX chez 12 sujets japonais présentant un lymphome
B en rechute et recevant une perfusion hebdomadaire de RTX à la dose de 250 mg/m2 (n=4)
ou de 375 mg/m2 (n=8) pendant 4 semaines. Sept patients ont répondu au traitement (2
traités à la dose de 250 mg/m2 et 5 traités à la dose de 375 mg/m2). Les paramètres
pharmacocinétiques tels que l’AUC, la concentration maximum (Cmax) ou la demi-vie,
déterminés à l’aide du logiciel de pharmacocinétique Winnonlin™ ont été comparés entre les
répondeurs et les non répondeurs et aucune différence significative n’a été observée.
Les premiers résultats positifs ont été rapportés par Berinstein et al. (135) dans le cadre
d’une étude multicentrique de phase III, impliquant 166 patients traités par 4 perfusions de
RTX à 375 mg/m2 pour un lymphome récurrent de bas grade. Ils ont analysé la réponse
clinique, la tolérance ainsi que la pharmacocinétique du RTX, basée sur les paramètres
suivants : Cmax, Cmin, AUC, clairance et demi-vie. Cette étude a révélé une corrélation
entre la réponse et, respectivement, la concentration résiduelle avant la seconde perfusion et
la concentration au pic de la 4ème perfusion. De même, les concentrations sériques mesurées
1 semaine, 1 mois et 3 mois après la dernière administration étaient significativement plus
élevées chez les sujets répondeurs. A titre d’exemple, la concentration résiduelle 3 mois
après la dernière perfusion était de 25,4 µg/mL (écart type non renseigné) chez les
répondeurs (n=62) et de 5,9 µg/mL (écart type non renseigné) chez les non répondeurs
(n=42).
59
D’autres études ont permis de confirmer ces observations :
- Igarashi et al. ont montré que la survie sans progression était augmentée chez les
patients ayant une concentration résiduelle ≥ 70 µg/mL avant la troisième administration de
RTX (261).
- Mc Laughlin et al. ont retrouvé des concentrations, immédiatement après la fin de la
4ème perfusion, plus élevées chez les répondeurs que chez les non répondeurs (205,6 µg/mL
vs 163,5 µg/mL) (143).
- enfin, Maloney et al. (141) ont montré une corrélation entre la réponse clinique et
les valeurs médianes de concentrations sériques de RTX avant la 2ème perfusion, avec des
concentrations plus élevées chez les répondeurs (82,7 µg/mL) en comparaison aux non
répondeurs (21,9 µg/mL).
2.2.2.2. Dans le lymphome de haut grade
D’autres auteurs ont confirmé ces observations dans le lymphome B agressif en rechute ou
réfractaire. Ainsi, Tobinai et al. (144) ont étudié les relations exposition-effet dans le cadre
d’un traitement comportant 8 cures de RTX hebdomadaire, à la dose de 375 mg/m2 chez des
patients japonais. Les concentrations sériques de RTX, résiduelles et maximales, ont été
mesurées au cours des 8 cures ainsi qu’à des temps plus tardifs jusqu’à 16 semaines après
la dernière administration. L’AUC et la demi-vie ont été déterminées à l’aide du logiciel de
pharmacocinétique Winnonlin™. Les auteurs ont trouvé des concentrations résiduelles
moyennes et une AUC plus élevées chez les répondeurs que chez les non répondeurs
(respectivement 59,7 +/- 11,4 vs 53,0 +/- 6,4 µg/mL et 608 585 +/- 147 373 vs 383 053 +/-
176 903 µg/mL).
60
2.2.2.3. En association à une autogreffe
Mangel et al. (262) ont analysé la pharmacocinétique du RTX chez des patients présentant
un LNH folliculaire ou du manteau dans un contexte de greffe de cellules souches
autologues. Le protocole comportait une administration de RTX à la dose de 375 mg/m2
avant l’injection des cellules, suivie de l’administration hebdomadaire de RTX pendant 4
semaines.
Les auteurs n’ont pas pu clairement établir de relation entre la concentration sérique de RTX
et la réponse. En effet, tous les patients étaient en rémission au moment de la greffe. Les
auteurs ont également comparé les niveaux de concentrations du RTX entre les patients qui
sont restés en rémission et ceux qui ont rechuté à distance du traitement (après la dernière
perfusion de RTX). Aucune corrélation n’a été retrouvée entre les niveaux de concentrations
et, ni la durée de la réponse ni la réponse moléculaire. Cette étude a également permis de
noter que la pharmacocinétique du RTX dans cette situation était tout à fait comparable à
celle obtenue dans le LNH en phase « maladie ».
2.2.2.4. Application aux schémas d’entretien
La mise en évidence d’un lien entre concentration et réponse a conduit plusieurs auteurs à
évaluer l’efficacité de schémas d’administration prolongée du rituximab.
Gordan et al. (263) ont ainsi étudié la faisabilité et l’efficacité d’un traitement d’entretien
guidé par la pharmacocinétique chez des patients ayant un lymphome folliculaire. Tous les
patients de cette étude ont reçu initialement 4 perfusions hebdomadaires de RTX à 375
mg/m2. Les patients répondeurs, évalués 4 semaines après la fin du traitement, étaient suivis
pendant 1 an, avec une mesure de la concentration résiduelle de rituximab tous les mois
pendant cette période. Une nouvelle administration de rituximab 375 mg/m2 était réalisée
lorsque la concentration était inférieure à 25 µg/mL. L’analyse des résultats a retrouvé des
61
concentrations résiduelles plus élevées, 1 mois et 4 mois après le début du traitement, chez
les répondeurs en comparaison aux non répondeurs (respectivement 181 vs 93 µg/mL et 49
vs 9 µg/mL). Cependant, les auteurs ont observé que le seuil minimum fixé à 25 µg/mL était
atteint chez presque tous les patients y compris chez les non répondeurs (à l’exception de
quelques concentrations, 4 mois après la fin du traitement).
Parmi les patients ayant bénéficié du traitement d’entretien, 34 % ont progressé. Ces
observations suggèrent que, contrairement à la réponse initiale, la progression serait
indépendante du niveau d’exposition au rituximab. Cependant, le seuil de 25 µg/mL,
déterminé à partir de l’étude de Berinstein et al. (concentration médiane observée 3 mois
après la fin du traitement chez des patients répondeurs), n’est peut-être pas adéquat (135).
3. FACTEURS DE VARIABILITE PHARMACOCINETIQUE L’existence de relations exposition-effet, tant pour le méthotrexate que pour le rituximab, et
le fait qu’elles concernent la réponse ou la tolérance, justifient de connaître les facteurs
individuels susceptibles de modifier les concentrations de ces médicaments.
3.1. Variabilité pharmacocinétique interindividuelle du MTX
Plusieurs études ont analysé les facteurs à l’origine des variations de concentration du MTX,
à même de modifier ses effets thérapeutiques ou toxiques (92) mais ceux-ci ne sont que
partiellement identifiés.
3.1.1. Fonction rénale Une altération de la fonction rénale, caractérisée par un débit de filtration glomérulaire
diminué, s’accompagne d’un défaut d’élimination du médicament. Ainsi, l’administration du
62
MTX-HD est contre-indiquée en cas d’insuffisance rénale sévère (clairance de la créatinine
(Clcréat) < 30 ml/min/1,73 m2). De même, la posologie doit être adaptée au débit de filtration
glomérulaire selon les règles suivantes (264) :
- Clcréat > 80 ml/min/1,73 m2, aucune adaptation n’est nécessaire.
- Clcréat < 60 ml/min/1,73 m2, adapter la posologie à 65 % de la dose usuelle.
- Clcréat < 45 ml/min/1,73 m2, adapter la posologie à 50 % de la dose usuelle.
Le méthotrexate (et son métabolite) étant néphrotoxiques, il n’est pas rare que
l’administration de MTX-HD s’accompagne d’une altération précoce de la filtration
glomérulaire, dès la 24ème heure de traitement. Il a été montré que cette néphrotoxicité
précoce était prédictive des retards d’élimination au décours de l’administration de HD-MTX
(265).
Dans une étude multicentrique de phase II chez 25 patients atteints de lymphome cérébral
primitif, Batchelor et al.(266) ont évalué l’impact d’une adaptation de la dose de MTX en
fonction de la clairance de la créatinine avant traitement (diminution de la dose selon le
pourcentage de diminution de la clairance de la créatinine en dessous de 100 mL/min) par
rapport à la dose standard (monothérapie à la dose de 8 g/m2, toutes les 2 semaines). La
tolérance de ce schéma s’est révélée correcte, mais l’impact sur l’efficacité thérapeutique n’a
pas été étudié. De même, les auteurs n’ont pas proposé d’augmentation de la dose en cas
de clairance de la créatinine élevée, cette adaptation pouvant théoriquement éviter une AUC
faible et, peut-être permettre une meilleure réponse.
3.1.2. Interactions médicamenteuses
Quelques interactions médicamenteuses ont été décrites avec le méthotrexate, impliquant
des médicaments interférant avec son métabolisme hépatique mais surtout sa sécrétion
63
urinaire et/ou biliaire, comme les anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) (267-271), le
probénécide (272, 273), les bétalactamines (274-278) ou les benzimidazoles (279-282).
Les anticonvulsivants, souvent prescrits dans le LCP, pourraient interagir avec le
métabolisme du MTX (283). Certains auteurs ont effectivement montré que ces traitements
augmentaient la clairance du MTX et diminuaient son efficacité clinique chez des enfants
traités pour une LAL (284).
3.1.3. Polymorphismes génétiques L’excrétion du MTX au pôle apical des cellules tubulaires rénales fait intervenir des
transporteurs de type ABC (ATP-Binding Cassette), protéines transmembranaires possédant
des sites de lyse de l’ATP (Adénosine triphosphate), qui transportent leurs substrats d’un
côté à l’autre de la membrane. Deux protéines de cette famille (MRP2 et MRP4) sont
exprimées sur la membrane apicale de la cellule tubulaire. Le méthotrexate est un substrat
de la protéine MRP2 (Multidrug Resistance Protein 2 ou cMOAT), codée par le gène ABCC2
(ATP-binding cassette, sub-family C, member 2) (285-288). La protéine MRP2 apparaît donc
comme un candidat pouvant influer sur la vitesse d’élimination du méthotrexate.
L’absence d’expression et/ou de fonctionnalité de la protéine MRP2 est associée chez
l’homme à une forme rare d’hyperbilirubinémie familiale, dite syndrome de Dubin-Johnson
(289). Les études menées chez les patients présentant un syndrome de Dubin-Johnson ont
permis d’apporter de nombreuses informations sur la structure et la fonction de MRP2,
montrant en particulier que ce syndrome est lié à la présence de mutations dans le gène
ABCC2 codant MRP2.
Le gène ABCC2, localisé sur le chromosome 10q24, comporte 32 exons. A ce jour, 18
mutations ont été répertoriées chez des patients atteints du syndrome de Dubin-Johnson
(290-294). Le séquençage du gène ABCC2 chez des sujets sains a pour sa part permis de
mettre en évidence divers polymorphismes communs, non associés à la maladie, mais dont
64
le retentissement phénotypique sur l’activité de MRP2 n’a pas été spécifiquement évalué
(295-297).
Hulot et al. ont identifié un patient ayant présenté un surdosage massif en méthotrexate en
l’absence d’anomalie initiale de sa fonction glomérulaire ou d’interactions médicamenteuses
et qui a secondairement présenté une nécrose tubulaire aiguë au méthotrexate (291). Ce
patient présentait une augmentation de la demi-vie d’élimination terminale du méthotrexate
d’un facteur 3 par rapport aux valeurs habituelles. L’analyse génétique chez ce patient a
permis d’identifier une nouvelle mutation à l’état hétérozygote dans le gène ABCC2 résultant
en une modification de la séquence protéique (substitution d’une arginine par une glycine en
position 412). Les analyses biochimiques hépatiques et urinaires ont confirmé que ce patient
présentait un syndrome de Dubin-Johnson. Les expérimentations biologiques cellulaires ont
permis d’établir que cette mutation s’accompagnait d’une protéine MRP2 non fonctionnelle in
vitro, ayant notamment perdu sa capacité de transport du méthotrexate.
Au vu des données publiées, la fréquence des variants alléliques pour les différents SNPs
peut être très élevée, entre 1 et 56 % dans une population caucasienne (197, 297). Ils
pourraient donc être impliqués dans la variabilité pharmacocinétique inter-individuelle du
MTX (298), comme ils le sont déjà pour d’autres médicaments tels que l’irinotecan ou le
tenofovir (197, 297).
3.1.4. Autres facteurs La fièvre a été évoquée comme un facteur potentiel d’augmentation du volume de
distribution (299). De même, Li et al. (300) ont décrit l’influence d’un "troisième secteur"
(effusions pleurales, ascites) sur la pharmacocinétique du MTX, le relargage progressif du
MTX à partir de ce compartiment périphérique provoquant un rebond des concentrations
plasmatiques de MTX et une durée d’élimination prolongée.
65
3.2. Variabilité pharmacocinétique interindividuelle du RTX
Une importante variabilité interindividuelle des concentrations résiduelles pour une même
dose de rituximab a été décrite relativement tôt (141, 142). L’approche pharmacocinétique
de population a permis d’identifier quelques facteurs de variabilité mais ils demeurent pour la
plupart mal connus.
3.2.1. Facteurs démographiques
Ng et al., (301) ont développé un modèle pharmacocinétique de population chez des patients
traités pour une polyarthrite rhumatoïde, à des doses différentes (dose fixe de 1000 mg à J1
et J15) de celles utilisées dans le lymphome (750 mg/m2 hebdomadaire ou tous les 21
jours). Cette étude a montré que les variabilités pharmacocinétiques inter-individuelles de la
clairance et du volume de distribution étaient toutes les deux liées à la surface corporelle et
au sexe, la prise en compte de la surface corporelle expliquant par exemple 19.7 % de la
variabilité inter-individuelle de la clairance. Après ajustement à la surface corporelle, les
hommes avaient toujours une clairance supérieure de 37 % par rapport aux femmes. Les
auteurs ont utilisé leur modèle pour simuler l’AUC chez 1000 sujets auxquels on aurait
administré, soit une dose fixe de 2000 mg, soit une dose de 1160 mg/m2 (correspondant à
2000 mg pour un sujet de 1.73 m2). Les distributions d’AUC se sont révélées très similaires
entre les deux groupes. Ces résultats montrent que l’adaptation de la dose à la surface
corporelle n’améliorerait pas la prédictabilité de l’AUC chez les patients traités pour
polyarthrite rhumatoïde. En revanche, malgré l’absence de données publiées, la prescription
du RTX dans le LNH reste basée sur la surface corporelle.
66
3.2.2. Immunisation
Comme pour tous les autres anticorps thérapeutiques chimériques, l’immunisation contre le
rituximab est théoriquement possible avec la formation d’anticorps anti-chimériques (HACA)
ou antimurins (HAMA) (143, 302). Ce phénomène pourrait alors jouer un rôle dans la
variabilité pharmacocinétique inter-individuelle en ajoutant à l’élimination physiologique des
anticorps, celle résultant de l’immunisation. Bien que ces anticorps anti-rituximab aient été
mis en évidence chez certains sujets traités, leur influence sur la pharmacocinétique du RTX
n’a pas encore été montrée.
3.2.3. Caractéristiques de la tumeur
3.2.3.1. Type histologique
Ce facteur a pour la première fois été évoqué par Berinstein et al., (135) dans leur étude de
phase III chez des patients traités pour un LNH de bas grade par 4 cures de RTX administré
tous les 21 jours à la dose de 375 mg/m2. Le type histologique des tumeurs avait été
déterminé selon l’IWF. Les auteurs ont noté que les concentrations sériques de RTX étaient
significativement plus basses chez les patients porteurs d’un lymphome de type histologique
A par rapport à ceux présentant les types histologiques B, C ou D. Des résultats similaires
ont été également rapportés un peu plus tard par d’autres auteurs (207, 303).
3.2.3.2. Type de tumeur
L’influence du type de tumeur a été rapportée par quelques études, notamment celle de
Mangel et al. qui a retrouvé des concentrations plus faibles chez les patients présentant un
lymphome du manteau que chez ceux présentant un lymphome folliculaire. Les auteurs ont
67
évoqué une possible clairance non spécifique du RTX plus développée dans les lymphomes
du manteau.
3.2.3.3. Masse tumorale
Compte-tenu de sa fixation, peut-être en partie irréversible, sur les cellules cibles et de la
lyse induite par cette fixation, l’hypothèse d’une clairance du rituximab par la tumeur elle-
même a très tôt été suggérée.
Berinstein et al. avaient ainsi montré que les concentrations sériques de RTX étaient
inversement corrélées à la numération lymphocytaire B avant le début du traitement (135).
Cette corrélation a été observée pendant toute la cure et la période de suivi post-traitement,
excepté après la première perfusion et 3 mois après la perfusion. De même, McLaughlin et
al (143) ont étudié la réponse clinique de patients traités par 4 doses de RTX hebdomadaires
à 375 mg/m2 pour des lymphomes de bas grade en fonction de la masse tumorale avant
traitement, caractérisée soit par le diamètre maximum de la plus grande lésion, soit par la
somme des produits des diamètres perpendiculaires des 6 lésions les plus grandes. Une
corrélation inverse significative a été mise en évidence entre la masse tumorale et les
concentrations pendant toute la cure et la période de suivi post-traitement, excepté après la
première perfusion. Enfin, dans l’étude de Tobinai et al. réalisée en 2004 (144), la masse
tumorale des patients avant le début du traitement, caractérisée par la somme des produits
des diamètres perpendiculaires de la tumeur, était inversement corrélée à l’AUC (p<0.05).
La concentration de RTX dépendrait donc de la quantité de CD20 accessible, qui dépendrait
à la fois du nombre de cellules CD20+ et de la densité antigénique CD20 par cellule. Ces
observations évoquent la possibilité d’une clairance du RTX accélérée en présence de fortes
masses tumorales.
68
Cette hypothèse a pourtant été remise en question par l’étude de Mangel et al. (262), menée
chez des patients traités post-transplantation, ayant, du fait de leur statut de rémission, une
masse tumorale négligeable. Ainsi, les concentrations maximales obtenues chez ces
patients après la 4ème perfusion étaient du même ordre que celles obtenues dans l’étude de
Berinstein (135) à ces mêmes temps. Cette observation rejoint celle de Iacona et al. (132),
qui ont trouvé une pharmacocinétique du rituximab comparable à celle décrite par Berinstein,
lors d’un traitement de consolidation après une chimiothéraie CHOP chez des patients ayant
un LNH folliculaire de faible masse tumorale. De plus, Regazzi et al. (133), ont mené une
analyse pharmacocinétique chez des patients traités par RTX pour une maladie auto-
immune, un lymphome folliculaire, et un lymphome du manteau ou folliculaire en rechute ou
réfractaire. Ils ont noté que les paramètres pharmacocinétiques étaient les mêmes dans
toutes ces pathologies dont la masse tumorale est très variable.
L’influence de la masse tumorale sur la pharmacocinétique du RTX n’est donc pas
clairement établie. Il est possible que la masse tumorale ait un rôle dans la variabilité
pharmacocinétique du RTX mais qu’elle ne puisse pas à elle seule, influencer les
concentrations. La clairance non spécifique du RTX, faisant intervenir les récepteurs FcRn,
pourrait notamment jouer un plus grand rôle que les facteurs spécifiques faisant intervenir le
CD20.
69
TRAVAIL PERSONNEL
1. Application au méthotrexate
Le lymphome cérébral primitif est une pathologie rare mais dont l’incidence est en
constante augmentation. Une importante variabilité de la réponse thérapeutique a été décrite
dans ce type de lymphome avec notamment l’identification de facteurs pronostiques tels que
l’âge, l’état général du patient, la concentration en protéines dans le LCR, l’implication de
structures profondes du cerveau et le taux sérique de LDH. Il a été démontré que le score
pronostique établi en fonction de ces facteurs était significativement corrélé à la survie.
Cependant l’hétérogénéité de la réponse au sein d’un même groupe pronostique a conduit
certains auteurs à étudier d’autres facteurs à l’origine de la variabilité de la réponse.
Une des études de Ferreri et al. (260) a montré que les protocoles de traitement
conduisant à une exposition (AUC) importante au MTX étaient associés à une meilleure
réponse thérapeutique sans néanmoins augmenter la toxicité. Cependant, cette étude faisait
référence à différents protocoles de traitement impliquant le MTX et les auteurs n’ont pas
étudié la relation exposition-effet du MTX au sein d’un même schéma thérapeutique. On
connaît par ailleurs dans d’autres pathologies l’importante variabilité pharmacocinétique du
MTX conduisant à des expositions différentes malgré l’administration de la même dose. Les
relations exposition-effet du MTX n’étant pas connues dans le lymphome cérébral primitif,
nous avons mené une étude visant à évaluer cette relation chez des patients traités par
MBVP (méthotrexate, BCNU, VP16, méthylprednisone), le MTX étant administré selon 2
modalités différentes d’administration du MTX au sein du protocole.
70
Methotrexate exposure and outcome in patients receiving a
MBVP chemotherapy for primary CNS lymphomas
Blasco H, Senecal D, Pinard E, Legouge A, Benz I, Hulot JS, Chatelut E, Le Guellec C.
Correspondiong author :
Chantal Le Guellec, PharmD, PhD
Department of pharmacology ; CHRU de Tours
2 boulevard Tonnellé
37044 TOURS cedex, France
e-mail : [email protected]
Tel : 33 (2) 47-47-80-60
71
Introduction
Primary central nervous system lymphoma (PCNSL) is a rare condition, even though its
incidence has increased during the last decade (1-3). Whole-brain radiation therapy alone is
insufficient for durable tumour control (4) and is associated with a high risk of neurotoxicity in
patients over 60 years of age (5, 6). Neurotoxicity is typically associated with significant
cognitive, motor and autonomic dysfunction and has a negative impact on quality of life (7-9).
Chemotherapy and whole-brain radiation therapy together improve tumour response rates
and survival compared with whole-brain radiation therapy alone (8-11). Methotrexate-based
chemotherapy without whole-brain radiation therapy is associated with similar tumour
response rates and survival compared with regimens that include whole-brain radiation
therapy, although controlled trials have not been performed (5, 8, 12). The risk of
neurotoxicity is lower in patients treated with chemotherapy alone (13, 14). Different
administration schedules have been used for methotrexate, but the optimal duration of
infusion is still unknown: in several trials, doses of 1-5 g/m2 are administered over 4 h (15-
17), and in others higher doses are administered over 24 h (18, 19). Hiraga et al.(20) showed
that a 3-hour infusion of MTX was associated with a significantly higher response rate and
cerebrospinal fluid (CSF) levels than after a 6-hour infusion. They also observed that CSF
concentrations are strictly related to the dose administered.
Whatever the therapy used, important differences in outcome are observed between
patients. Age and performance status are universally accepted as prognosis factors (21, 22).
Ferreri et al. have brought new insights in this area by using multivariate analysis in a large
cohort of patients with PCNSL. They found an independent association between overall
survival and age, performance status, LDH serum level, CSF protein concentration,
involvement of deep structures of the brain, and the use of HD-MTX. A prognostic score,
obtained by adding each of these variable (assigned to the value 0 or 1, if absent or present),
was significantly correlated to survival. This allowed distinguishing low-risk, low-intermediate
and high-intermediate-risk groups. The use of high-dose methotrexate, in 25% of the patients
72
of this cohort, was also independently associated with a better survival, confirming the major
role of this chemotherapeutic agent in PCNSL. The same authors have also studied the
association between methotrexate exposure and outcome in patients with PSNCL treated
according to various schedules (23). As the efficacy of high-dose methotrexate may be
related to elevated serum levels favouring CNS penetration (24, 25), the authors investigated
the impact of MTX exposure on toxicity and outcome in a retrospective series of 45 patients
with PSNCL. They found that schedules leading to a higher area under the concentration-
time curve (AUC) were associated with a better response with no higher incidence of toxicity.
These results supported the use of a MTX dose > 3 g/m2 administered in a 4- or 6- hour
infusion, every 3-4 weeks. The heterogeneity of the treatments analyzed did not allow the
authors to study exposure-effects relationships within each treatment schedule. However, it
is known that MTX pharmacokinetics are highly variable between subjects, due to numerous
factors from which renal function and comedications have the greatest impact (26-39). Thus,
while treated using the same schedule, different patients may have variable exposure to the
drug, which in turns, may modify outcome. To date, no study has correlated the outcome of
PSNCL with MTX exposure parameters as part of a homogeneous treatment schedule. We
aimed to analyse these relationships in patients treated by a MBVP (methotrexate, BCNU,
VP16, methylprednisolone) chemotherapy according to 2 modalities of MTX administration.
Patients and methods
1- Study population
We retrospectively analysed patients with PCNSL treated in our institution between 1995 and
2005 with 3 cycles of MBVP. Patients were selected if they had received the 3 planned
cycles and if clinical evaluation was available 3 months after the beginning of the treatment.
Clinical and demographic data were collected by retrospective chart review: age, sex, body
weight and body surface area, creatinine clearance and factors already known to be
73
associated with outcome, i.e. performance status, protein CSF level, LDH serum level, and
involvement of deep structures or intraocular disease. Some of these prognostic factors were
considered as nominal variables for our study as follows: age (<60 and > 60 years),
performance status (PS: 0-1 and 2-4), LDH serum level (elevated level, normal level).
2- Administration of treatment
Methotrexate was administered as part of a MBVP polychemotherapy comprising
methotrexate 3 g/m2/day, methylprednisolone 60 mg/m2/day, etoposide 100 mg/m2/day and
BCNU 100 mg/m2/day. The modalities of HD-MTX administration have evolved during the
study period. Each patient received 3 cycles of HD-MTX but 2 different schedules were used:
some patients received HD-MTX (theoretical dose, 3 g/m2 over 6 h) at day 1 every 21 days
while others received HD-MTX (theoretical dose, 3 g/m2 over 24 h) at day 1 and day 15
every 21 days .
Whatever the administration schedule, patients aged > 60 years, having impaired creatinine
clearance or a poor performance status were planned to receive a lower dosage. All patients
were treated with adequate hydratation and urine alkalinisation and escalated folinic acid
dosages according to methotrexate serum levels. Intrathecal methotrexate was administered
throughout the treatment in all patients but no radiotherapy was performed at this stage.
Treatment was followed by radiotherapy in patients who responded. The others received 2
additional methotrexate courses with radiotherapy or were switched to a salvage regimen.
3- Methotrexate monitoring
MTX concentrations were measured at specific times (H24, H48, H72 and every 24 hours if
necessary, i.e. until serum concentration was < 0.2 µM) to determine adequate supportive
care, including leucovorin rescue.
74
Methotrexate serum concentrations were measured by a fluorescent polarisation
immunoassay (Abbott, FPIA-2) with a TDx-FLx® analyzer.
4- Exposure parameters
Methotrexate exposure parameters were estimated using a population pharmacokinetic
approach with NONMEM (version 5.1.1; Globomax LLC, Hanover, USA) and Wings for
NONMEM software (WFN; http://sourceforge.net). A two-compartment pharmacokinetic
model was fitted to the data, using the FOCE method and the NONMEM subroutine
ADVAN3, parameterised in terms of clearance (CL), central compartment volume (V1), inter-
compartment clearance (Q) and peripheral volume (V2) (TRANS4) by the PREDPP
subroutine library. Exponential and proportional model errors were used for inter-subject and
residual variability, respectively. Standard errors were calculated with the COVARIANCE
option of NONMEM. Graphic model diagnostics were performed with the following diagnostic
plots: observed concentrations (DV) versus population predicted concentrations (PRED),
weighted residuals (WRES) versus time, individual predictions (IPRED) versus DV and
individual weighted residuals (IWRES) versus time. Diagnostic plots were obtained with the
R software (R version 2.5.1, R project, Auckland, USA).
Data from the present study were pooled with a previous database from NHL patients,
treated according to the same schedule as ours, from which more sampling times were
available, particularly during the early period. The total number of courses analyzed was 263,
from which 121 corresponded to the patients of the present study.
Individual parameters were obtained using the POSTHOC function of NONMEM. This
allowed us to obtain individual AUC at each course, from which we derived mean AUC,
cumulative AUC and AUC-intensity for each patient. AUC-intensity was obtained as
cumulative AUC divided by the delay in days between the first administration and the time of
the last methotrexate serum measurement at the third cycle.
75
5- Outcome measurement
Objective response (OR) was defined according to the world Health Organization criteria
(40); overall response rate included complete remission and partial response. It was
evaluated in all patients 3 months after the beginning of the treatment.
Overall survival (OS) was calculated from the date of histologic diagnostic to death or last
date of follow-up, whereas failure-free survival (FFS) was calculated from the first day of
treatment to relapse, progression, or death, or to last date of follow-up.
Post-methotrexate toxicity was graded according to the National Cancer Institute criteria-
Common Toxicity Criteria (CTC). We evaluated whether or not the theoretical interval
between each MBVP course was respected.
6- Statistical analysis
We first performed univariate analyses to study the link between objective response 3
months after the beginning of the treatment and the following variables: age, performance
status, LDH serum level, involvement of deep structures, intraocular disease and presence of
cells into CSF. We also used a Wilcoxon test to evaluate the link between objective response
and exposure parameters (cumulative AUC, mean AUC and AUC intensity, cumulative AUC
referred to the cumulative dose and mean AUC referred to mean dose).
We used Medcalc software™ (version 9.4.3.0) to obtain the ROC (Receiver Operating
Characteristic) curve and to evaluate the AUC value able to predict objective response with
both good specificity and sensitivity.
Cumulative survival curves were generated by the Kaplan-Meier method.
Results:
1- Patients and treatment
76
The study group consisted of 41 patients including 51.2 % males. Twenty seven patients had
at least one bad prognostic factor. Performance status was missing for 4 patients.
Overall, the patients received a median dose of 1990 mg/m2 (+/- 855 mg/m2). The drug was
administered as schedule 1 in 19 patients and as schedule 2 in the remaining.
Nineteen patients (90 courses) were administered a median dose of 1510 mg/m2 (+/- 816
mg/m2) over 6 h with a median interval of 17 days (+/- 6.8 days) between 2 administrations
(schedule 1). The theoretical dose of 3000 mg/m2 was administered in 25 courses (28%) and
a reduced dosage due to age was administered in 65 courses.
Twenty three patients (121 courses) were administered a median dose of 2010 mg/m2 (+/-
884 mg/m2) over 24 h with a median interval of 18 days (+/- 6.2 days) (schedule 2) ; the
theoretical dose of 3000 mg/m2 was administered in 58 courses (48%) and a reduced
dosage due to age was administered in 63 courses. Despite a trend to higher cumulative
(11 950 ± 5 884 mg/m2 vs 8 171± 4 768 mg/m2 ), and mean doses (2423 ± 870 mg/m2 vs
1659 ± 701 mg/m2 ) with schedule 2 we didn’t find any significant difference for the
administered dose between both groups (p=0.07).
2- Response to treatment
Thirty-two (78.1 %) patients had an objective response 3 months after the beginning of
treatment, with 50 % of them having a partial response. The responder patients then
received radiotherapy. Nine patients had a progressive disease and received 2 more
administrations of MTX. Nine patients were administered another chemotherapy due to
disease progression.
We observed 21 deaths (51.2 %) and 3 relapses (7 %), with 13 deaths during the first two
years after the diagnostic. The median follow up of the patients was 28.3 months (range: 3-
106).The median [confidence interval, 95 %] FFS and OS were respectively 60.0 [12.9-98.0]
months and 59.9 [22.0-65.3] months. The 2-year FFS and OS were estimated at 62 % [45-
75] and 64 % [47-77], respectively (figure 1a, 1b).
77
3- Methotrexate exposure
Population modelling was conducted on a total of 475 serum samples. A two-compartment
model best fitted the data. Intra-patient variability was noticed and a significant improvement
of the fitting was obtained by including interoccasion variability (IOV) on clearance (Table 2).
The inclusion of CLcrea and IOV on CL produced a decrease of objective function from -
782.1 to -1033.6 and a decrease in the inter-individual variability of CL from 54.7 to 35.3 %
as compared to the base model. The plots representing weighted residues (WRES) vs
predicted concentrations (PRED) with and without inclusion of CLcreat as a covariate are
shown on figure 2a and 2b. Model performance can also be seen on the plot of observed
concentrations (DV) vs individual predicted concentrations (IPRED) (figure 3a). Individual
weighted residues (IWRES) were comprised between -1 and +1 for all observed
concentrations (figure 3b).
Methotrexate exposure parameters are presented on Table 3 (Table 3). Despite a trend to
higher exposure with schedule 2, we didn’t find any significant difference between both
groups.
An example of individual fitting over treatment is shown in figure 4, corresponding to a
patient who received 3 administrations of MTX at a dose of 3000 mg/m2 over 6 hours every
21 days.
4-Severe toxicity
We noticed 41.9 % of toxicity with a high level of haematotoxicity (78.0 % of courses) as
commonly described with this chemotherapy. We also noticed 2.0 % of renal toxicity and 0.5
% of mucositis. Some severe toxicities of grade > 3 also occurred with 1.5 % of renal toxicity,
25.2 % of haematotoxicity, and 0.5 % of mucositis. Six courses were delayed; five because
of organization problems and one because of grade 4 hematotoxicity. MTX overexposure,
78
defined by a MTX serum concentration > 2 µM 48 h after the administration, occurred in
4.9% of the courses.
5-Correlation between MTX exposure and outcome
Cumulative AUC was the only variable correlated with OR (p=0.04) with higher cumulative
AUC in responders than in non responders. However, this positive association was no more
observed when cumulative AUC was referred to the cumulative dose which was actually
different between the 2 schedules. Mean AUCs and AUC-intensity were not correlated with
OR.
The ROC curve allowed us to identify a cutoff value for cumulative AUC of 2692 mg.h.L-1
associated with sensitivity and specificity of 78.1 % and 55.6 %, respectively (figure 5).
The prognosis factors evaluated in our study (age, performance status, LDH serum level,
involvement of deep structures, intraocular disease, presence of cells into CSF) were not
associated to OR.
6-Discussion
We conducted the first study evaluating the impact of MTX exposure on outcome in patients
treated with a MBVP chemotherapy for a PSCNL. Some factors were previously shown
having a prognostic value in these patients, independently of the treatment received. These
factors were still pertinent in the subgroup of patients receiving HD-MTX (41). However,
these observations were made in a large cohort of patients treated according to various
modalities, including radiotherapy (RT) alone, RT followed with chemotherapy,
chemotherapy alone and chemotherapy followed by RT. Finding a link between individual
drug exposure and outcome under a given treatment schedule would support taking into
account factors responsible of pharmacokinetic variability in order to adapt the dose.
79
In this study, we used a population pharmacokinetic approach to describe MTX
pharmacokinetics and analyze the covariates possibly associated with variability in exposure.
We obtained a good fit of the concentrations measured in our patients using a two-
compartment model and additional data from a largest database (42). This enabled us to
estimate the full AUC, despite having drug concentrations measured mainly during the
elimination phase only. We also included interoccasion variability in the model, to comply
with the marked differences often observed in our patients from one course to another
despite unchanged MTX dose. This pharmacokinetic model was used to estimate individual
AUC at each course from which we derived individual cumulative AUC and individual mean
AUC. As expected, MTX exposure varied markedly among patients, even under the same
schedule. Intraindividual variability was evident in some patients while pharmacokinetic
parameters proved stable in others. Creatinine clearance was identified as a covariate
significantly influencing MTX clearance.
The analysis of therapeutic outcomes in our population showed results similar to those
described in the literature (23). The rate of toxicity observed in our study was in the same
range as previously described in the literature for the MBVP chemotherapy associated with
radiotherapy (43). However, we haven’t studied the relationship between exposure
parameters of MTX and toxicity, since detailed information about it was not available in
patient’s charts.
We evaluated the link between exposure parameters and OR in the whole population. We
noticed that higher cumulative AUC was the only exposure parameter associated with a
better OR. According to the ROC curve analysis, we estimated that the cutoff value of AUC
able to predict OR with the highest specificity and sensitivity, was 2692 mg.h.L-1. However,
the poor specificity of this AUC cutoff in predicting OR (< 60%) does not allow us to propose
this value as a target exposure.
The exposure-response relationship disappeared when considering actual doses, suggesting
that the variability of response was due to the variability of administered doses within the
80
whole population (from 500 mg/m2 to 6000 mg/m2 ). Several authors have already shown the
influence of administered dose on response in other circumstances. For example, Woods et
al. (44), analysed the outcome of patients treated for advanced squamous-cell carcinomas of
the head and neck by weekly administrations of intravenous methotrexate at doses of either
50 mg/m2 (low dose), 500 mg/m2 (medium dose), or 5 g/m2 (high dose). They observed an
improved response rate and duration of survival for the highest dose group. However, they
also noticed a higher rate of toxicity associated with high-dose methotrexate. As a
consequence, the administration of high dose MTX produced no overall benefit over lower
dose.
We couldn’t analyse the relationship between OR and exposure parameters within each
treatment schedule, because of the small number of patients in each group and the small
percentage of non responding patients. We didn’t find any significant difference between
cumulative or mean doses or exposure parameters between both schedules. However, it
would be interesting to test the influence of administration schedules on OR, as the infusion
duration directly affects drug level over time. Some authors showed that MTX doses of 1-3
g/m2 result in active drug levels in brain parenchyma although doses > 3 g/m2 were needed
to achieve active levels in CSF (45, 46). Hiraga et al (20) also showed a better response rate
and higher CSF levels after administration of HD-MTX over 3 h. Considering these
observations, we could hypothesise that the relationship between dose and response is more
relevant for MTX administration with a short infusion rate. As we could not evaluate this in
our population, subsequent studies in a larger population should be performed to propose
the best administration schedule.
We didn’t find any relationship between other prognosis factors like age, performance status,
LDH serum level, presence of cells into CSF or involvement of deep structures of the brain
and OR. As previsously described, our population was very homogenous with a high level of
responders which could have limited the possibility of confirming the role of those prognosis
factors.
81
We have shown a dose-response relationship for MTX in LCP but the exact role of
pharmacokinetic variability seems to be more difficult to establish than in other cancers.
82
FIGURES LEGENDS Figure 1 : Kaplan- Meier curves representing a : failure free survival and b: overall survival of all patients (n=41). Figure 2 : Fits representing : a : weighted residues (WRES) versus predicted concentrations (PRED) in the base model; b : weighted residues (WRES) versus predicted concentrations (PRED) in final model, including Clcreat and interoccasion variability on CL. Figure 3 : Fits representing : a: individual predicted concentrations (IPRED) versus observed concentrations (DV); b :individual weighted residuals (IWRES) versus observed concentrations (DV). Figure 4 : Comparison between predicted MTX concentrations over time and observed concentrations in a patient with high intra-individual pharmacokinetic variability treated by 3 cycles of RTX over 6 h every 21 days . Figure 5 : ROC curve, representing the sensitivity (true positivity) and false positivity (1 - specificity) for OR prediction according to AUC values.
83
Table 1 : Characteristics and extent of disease at diagnostic
Number Percentage (%) Median age (range) 68 (38-86)>60 years 28 68,3 Males 21 51,2 Body weight 69 (47-92)Body Surface Area 1.76 (1.47-2.14)Corticotherapy 31 75,6 Administration scheduleschedule 1 19 46,3 schedule 2 22 53,7 Performance status 0-1 10 24,3 2-4 31 75,7 High LDH serum level 15 36,6 Intraocular disease 9 22 Involvement of deep structures 17 41,5
84
Table 2 : Final parameter estimates of the final model
θi = between occasion value of θ, as evaluated on the 6 first courses. a : Between Subject Variabilité
parameter population estimate of θ standard error of estimate relative standard error (CV%) BSVa (%)CL= θi x CLcreat CL, θCLcreat, OCC1 0,0716 9,0 22,5 28,7CL, θCLcreat, OCC2 0,0788 10,3 32,3 31,0CL, θCLcreat, OCC3 0,0740 11,0 32,4 28,4CL, θCLcreat, OCC4 0,0700 12,5 72,2 34,1CL, θCLcreat, OCC5 0,0744 7,6 40,7 25,2CL, θCLcreat, OCC6 0,0684 11,8 31,2 36,5V1 (L/m2) 22,7 19,5 32,3 41,2V2 (L) 3,46 11,6 23,5 53,9residual error (CV %) 35,2 9,0 10,9 -
85
Table 3 : Exposure parameters according to schedules 1 and schedule 2. AUCc : cumulative AUC AUCm : mean AUC AUCi : intensity AUC
all schedules schedule 1 schedule 2n 41 19 22
AUCc (mg.h.L-1) median (range) 3330 (526-7063) 3077 (526-6002) 3540 (1244-7043)AUCm (mg.L-1.h-1) median (range) 680 (309-1174) 635 (309-1000) 718 (337-1174)AUCi (mg.L-1.h-1.d-1)median (range) 422 (129-825) 404 (129-666) 475 (184-825)
86
Figure 1a Figure 1b
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
Time (day)0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
Time (day)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
87
Figure 2a
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
0.0 0.5 1.0 1.5
PRED
WR
ES
Figure 2b
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
0.0 0.5 1.0 1.5
PRED
WR
ES
88
Figure 3a Figure 3b
0
1
2
3
4
0 1 2 3 4
dv
ipre
d
-3
-2
-1
0
1
2
3
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
dv
iwre
s
89
Figure 4
0.01
0.1
1
10
100
1000
Time (h)
MT
X c
once
ntra
tions
(µM
)
0 24 48 72 96 0 24 48 72 96 0 24 48 72 960.01
0.1
1
10
100
1000
Time (h)
MT
X c
once
ntra
tions
(µM
)
0 24 48 72 96 0 24 48 72 96 0 24 48 72 96
90
Figure 5
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100 1-specificity
sens
itivi
ty
sensitivity : 78.12 %specificity : 55.56 %
91
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Nous avons observé chez nos patients que le taux de réponse objective, la survie
globale et la survie sans progression étaient comparables à ce qui est habituellement décrit
dans la littérature (266, 304).
A l’issue de l’étude, le seul facteur pronostique de réponse retrouvé a été l’AUC
cumulée. Nous obtenons donc des résultats proches de ceux de Ferreri et al. (260),
montrant que l’AUC cumulée obtenue avec des schémas d’administration variables, est
significativement plus élevée chez les répondeurs que chez les non répondeurs. Cependant,
nous n’avons pas retrouvé de relation entre l’AUC cumulée rapportée à la dose et la réponse
objective. Du fait de nombreuses adaptations de posologies effectuées à cause de l’âge et
de l’état général notamment, les doses administrées de MTX sont relativement variables
entre les sujets en considérant l’ensemble de la population de l’étude et même au sein de
chaque groupe de schéma d’administration. Ainsi, ces résultats nous laissent penser que la
variabilité de la réponse thérapeutique serait liée à une variabilité interindividuelle de l’AUC
liée en premier chef à la dose individuelle reçue.
Cependant, nous n’avons pas pu identifier de valeur seuil d’AUC capable de prédire
la réponse objective avec une spécificité et sensibilité suffisantes. Bien que l’analyse des
données globales nous confirme l’effet exposition-réponse du MTX comme il l’a été
démontré dans d’autres indications, nous ne pouvons donc pas proposer de valeur d’AUC
seuil pour son efficacité dans le LCP.
L’influence de la pharmacocinétique du MTX sur la réponse semble plus difficile à
appréhender dans le LCP que dans d’autres pathologies, probablement du fait de la
complexité à atteindre la cible thérapeutique qui s’explique notamment par les mécanismes
de transport actif limitant la pénétration intracérébrale du médicament.
95
2. Revue sur la pharmacocinétique du rituximab
Lorsque nous avons débuté nos travaux, le rituximab était reconnu comme un
médicament très innovant, modifiant profondément les perspectives thérapeutiques des
LNH. D’abord proposé en monothérapie, puis en "add-on" à la chimiothérapie
conventionnelle, ce médicament était administré à une posologie invariable de 375 mg/m2.
Bien que présentant quelques études de recherche et de comparaison de doses (140, 142,
305) ou de détermination des paramètres pharmacocinétiques, la littérature ne semblait pas
remettre en cause le schéma administration proposé. Pourtant, quelques études
commençaient à mettre en évidence une importante variabilité pharmacocinétique inter-
individuelle du rituximab et l’influence des concentrations sur la réponse clinique. Ces
éléments soulevaient la question de l’éventualité d’une adaptation individuelle de la
posologie qui ne devrait plus être identique chez tous les patients mais adaptée aux
caractéristiques individuelles.
Nous avons donc fait le point sur les connaissances de la pharmacocinétique du RTX
dans différentes pathologies et tenté de recenser les facteurs pouvant influencer l’exposition
au médicament afin de dégager un rationnel pour la conduite ultérieure d’études
pharmacocinétiques et/ou pharmacocinétique - pharmacodynamique.
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Cette synthèse bibliographique a confirmé que des questions restaient effectivement
en suspend et que le schéma d’administration du rituximab pouvait certainement être
optimisé. Depuis la parution de cette revue, le RTX est encore plus largement prescrit et est
devenu incontournable dans le traitement du LNH. Cependant, les modalités
d’administrations n’ont pas réellement évolué, si ce n’est son utilisation en traitement
d’entretien.
Quelques études ont ainsi étudié l’effet sur la réponse de nombres différents de
cycles ou de délais différents entre chaque cycle de RTX. Une étude récente (28) a comparé
la réponse clinique de patients âgés traités pour lymphome agressif par la
polychimiothérapie CHOP, associée ou non au rituximab tous les 14 jours avec des nombres
différents de cycles (6 vs 8). Des 4 schémas étudiés dans cette étude, le schéma prévoyant
6 cycles de R-CHOP tous les 14 jours s’est révélé être le plus efficace chez ces patients. De
même, une autre étude (19) a comparé la réponse des patients traités pour lymphome
agressif par CEOP (cyclophosphamide, épirubicine, vincristine, et prednisone)-RTX tous les
14 ou 21 jours. Les auteurs ont montré qu’un intervalle de 14 jours entre les administrations
de CEOP-RTX n’était pas plus efficace qu’un intervalle de 21 jours.
Le schéma d’administration optimal pour le traitement d’entretien n’a pas non plus été
déterminé (306) et la dose de 375 mg/m2 déterminée de manière empirique n’a toujours pas
été remise en cause. A ce jour, peu d’études ont été publiées concernant différentes doses
de RTX. Les protocoles prévoyant la réadministration du RTX en fonction d’un objectif de
concentration minimale ne semblent pas accompagnés de résultats plus interessants que les
schémas d’entretien à intervalle d’administration fixe.
Bien que le bénéfice apporté par le RTX dans les lymphomes indolents ou agressifs
soit évident, il est possible que les schémas d’administrations du RTX puissent être
améliorés et/ou simplifiés. Cependant, dans les démarches actuelles d’amélioration de la
réponse clinique dans le traitement du lymphome, il semble qu’une plus grande attention soit
accordée à la chimiothérapie associée plutôt qu’au RTX.
107
3. Mise au point d’une méthode de dosage du rituximab par ELISA
L’analyse de la littérature avait confirmé que l’importante variabilité inter-individuelle de la
réponse au RTX dans le traitement des LNH reposait en partie sur des facteurs
pharmacocinétiques qui nécessitaient d’être davantage explorés. Notre travail a donc porté
dans un premier temps sur la mise au point d’une méthode de dosage du RTX dans le
sérum qui puisse être adaptée aux études pharmacocinétiques que nous avions planifié de
mener.
Différents types de méthodes de dosage des anticorps monoclonaux dans les milieux
biologiques avaient été décrits. Un premier groupe de méthode était basé sur la
reconnaissance de la cible antigénique par l’anticorps à doser. Parmi ces méthodes, la
cytométrie en flux repose sur la reconnaissance d’un antigène membranaire par un anticorps
monoclonal, ce dernier étant secondairement révélé par un anticorps fluorescent. Cette
technique avait notamment été utilisée pour le dosage du cetuximab par l’intermédiaire de
l’EGFR exprimé à la surface de levures (307) ou du RTX en utilisant des cellules Raji (308).
La méthode immunoenzymatique ELISA (Enzyme-Linked Immuosorbent Assay) était
également employée. Dans ce cadre, l’anticorps à doser reconnaît une cible antigénique
fixée au fond des puits d’une plaque ELISA. La fixation est alors révélée par un anticorps
secondaire conjugué à un système de révélation. Ce type de test ELISA fait souvent
intervenir un peptide contenant l’épitope reconnu par l’anticorps à doser. Ainsi, le dosage du
trastuzumab par ELISA utilise le domaine extracelllulaire recombinant de sa cible HER-2
(309). Cette approche avait également été utilisée pour le dosage d’un nouvel anticorps
humanisé anti-EGFR, le EMD72000 grâce à sa reconnaissance d’EGFR fixé sur des billes
de polystyrène (310, 311). La production de peptides mimotopes était également mise à
profit, utilisant la technique de Phage Display permettant la sélection de peptides aléatoires
108
utilisables comme cibles antigéniques (312). Cette approche a notamment été utilisée pour
produire un mimotope du HER-2 utilisable pour le dosage du trastuzumab par ELISA (313).
Un second groupe de méthodes faisait intervenir l’immunocapture de l’anticorps à doser.
Dans ce cas, l’anticorps d’immunocapture est fixé à la plaque ELISA et capte l’anticorps à
doser dans le milieu, la fixation étant révélée par un anticorps secondaire. Cette méthode
avait notamment été utilisée pour le dosage de l’alemtuzumab, l’anticorps d’immunocapture
étant une anti-immunoglobuline de rat spécifique de l’alemtuzumab (314). Des dosages
ELISA dits « sandwich » avaient également été proposés, par exemple pour le trastuzumab,
faisant intervenir un anticorps anti-domaine cytoplasmique du HER-2, sur lequel pouvait se
fixer HER-2 (lui même reconnu par le trastuzumab présent dans le milieu) (315). Cette
approche avait également été proposée pour le dosage de l’infliximab et de l’adalimumab,
deux anticorps anti-TNF, avec utilisation d’un anticorps anti-TNF et de TNF recombinant
(316, 317) .
La plupart des études pharmacocinétiques du RTX avaient été menées à partir de
concentrations de RTX mesurées par une méthode ELISA utilisant la capture du RTX par
un anticorps polyclonal, dirigé contre l’idiotype du RTX (132, 133, 135, 141, 143-145, 262,
263, 301). Cette méthode était sensible (limite de quantification < 6.6 ng/mL), précise,
rapide et facile à utiliser pour la mesure des concentrations de RTX. Malheureusement, cet
anticorps polyclonal n’était pas facilement disponible commercialement. De plus, la
production d’anticorps polyclonaux par immunisation d’animaux ne garantit pas la
reproductibilité nécessaire à la comparabilité des données pharmacocinétiques.
L’objectif de notre travail a donc été dans un premier temps, de développer une
méthode de dosage du rituximab utilisable en routine. Notre choix s’est porté sur une
méthode ELISA basée sur une approche antigénique, utilisant un peptide reconnu par le
rituximab. Par ailleurs, Cragg et al. ayant décrit un anticorps monoclonal anti-idiotype du
RTX de haute affinité (anticorps MB2A) (211), nous avons utilisé ce réactif pour développer
une méthode pouvant servir de référence à nos travaux.
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A l’issue de nos travaux, nous disposions donc de 2 méthodes de dosage du RTX.
La méthode ELISA, basée sur le peptide dérivé du CD20 permettait de doser le rituximab de
façon juste et reproductible dans une gamme de concentration comprise entre 50 et 2500
µg/mL. Cependant, la limite de quantification de cette méthode s’est révélée insuffisante
pour les études pharmacocinétiques envisagées. Les essais d’amélioration de la sensibilité
de cette méthode se sont révélés peu concluants. Un couplage du peptide CD20 sur
l’albumine a d’abord été envisagé afin de permettre sa présentation de manière orientée.
L’albumine étant par ailleurs une macromolécule se fixant très bien aux plaques ELISA, ce
conjugué devait permettre d’optimiser la présentation du peptide en augmentant le nombre
de peptides fixés sur la plaque et en limitant leur recouvrement par la sérum-albumine
bovine (SAB) utilisée lors de l’étape de saturation. Cependant, les tests ELISA réalisés n’ont
pas permis d’augmenter la sensibilité par rapport au peptide CD20, ces résultats étant
cohérents avec la faible affinité du RTX évaluée en BIAcore pour le peptide couplé à
l’albumine. Une seconde modification basée sur le couplage du peptide CD20 à la biotine a
été testée afin de permettre sa fixation sur des plaques streptavidine. L’espaceur reliant la
biotine au peptide CD20 permettait par ailleurs une plus grande liberté conformationnelle et
pouvait théoriquement faciliter la présentation de l’épitope. Les analyses en BIAcore ont
révélé une excellente affinité du RTX pour le peptide CD20 biotinylé. Malheureusement, ces
résultats encourageants n’ont pas été associés à une amélioration de sensibilité du test
ELISA.
L’excellente affinité du RTX pour le peptide biotinylé confirmait bien que le
peptide CD20, choisi initialement sur les données de la littérature, était bien adapté à la
fixation du RTX. Cependant, les essais entrepris ont montré que les modalités de
présentation étaient le facteur limitant à la mise en œuvre d’un test ELISA suffisamment
sensible avec ce peptide.
123
Nous avons développé parallèlement une méthode ELISA anti-idiotype utilisant
l’anticorps MB2A, qui permet de doser le RTX de façon juste et reproductible dans une
gamme de concentration comprise entre 0,125 et 50 µg/mL. Ces résultats ont confirmé
l’intérêt d’utiliser l’anticorps MB2A pour le dosage du rituximab en particulier du fait de
l’excellente affinité que nous avons confirmée en BIAcore entre le RTX et l’anticorps anti-
idiotype.
Cependant, l’évaluation de la corrélation de nos deux méthodes de dosage sur des
échantillons sériques de souris traitées par du rituximab a montré que les concentrations
déterminées par la méthode anti-idiotype étaient systématiquement plus élevées que celles
déterminées par la méthode antigénique. Nous avons envisagé l’hypothèse d’une
interférence liée au CD20 circulant dans les serum analysés. En effet, Manshouri et al. ainsi
que Giles et al. (318, 319) avaient montré la présence de CD20 circulant chez des patients
traités par RTX, et ce en quantité plus importante que chez les sujets sains. La lyse cellulaire
induite par le traitement peut en effet s’accompagner d’une libération de fragments
membranaires exprimant le CD20. En présence de CD20 circulant, le rituximab peut
potentiellement s’y lier et exister alors dans le sérum sous forme libre et liée. L’affinité du
RTX pour l’anticorps anti-idiotype est telle qu’il est possible que la liaison RTX-CD20 soluble
soit déplacée au profit de la liaison RTX-anticorps anti-idiotype. Ceci pourrait expliquer la
surestimation des concentrations par rapport à la méthode antigénique, cette dernière ne
dosant que le rituximab libre, sans accéder au rituximab lié au CD20 circulant. Afin de tester
cette hypothèse, nous avons dosé par les méthodes anti-idiotype et antigénique des
échantillons de RTX surchargés par le peptide CD20. Une sous-estimation des
concentrations de RTX par la méthode antigénique a effectivement été notée après dosage
de serum surchargé avec des concentrations élevées. Cependant, un biais entre les 2
méthodes a également été observé après dosage de concentrations sériques d’échantillons
provenant de souris saines. Or, il a été décrit que le RTX ne pouvait pas se fixer au CD20
murin (320). Ainsi, d’autres hypothèses indépendantes du CD20 circulant ont du être émises
124
pour tenter d’expliquer les discordances. Nous avons notamment suggéré la possibilité pour
le RTX d’exister sous forme agrégée, ce qui affecterait sa quantification par la méthode
antigénique pour laquelle l’affinité du RTX pour le CD20 est bien inférieure à celle impliquant
l’anticorps MB2A.
Au terme de ce travail, nous avons émis l’hypothèse que la méthode antigénique ne
dose que le RTX libre et que la méthode anti-idiotype accède au RTX libre et lié (au CD20
circulant ou autres molécules de RTX). Quelle que soit l’hypothèse sous-jascente, nous
avons montré qu’il existe une discordance entre les deux méthodes pour les échantillons in
vivo, celle-ci n’étant pas retrouvée sur les serums surchargés avec du rituximab. Ces
résultats indiquent qu’il est indispensable que les résultats pharmacocinétiques publiés
soient interprétés après considération de la méthode de dosage utilisée.
125
4. Étude pharmacocinétique du rituximab associé à une chimiothérapie CHOP dans le LNH.
Comme nous l’avons décrit précédemment, l’efficacité du RTX pourrait être en partie liée
à des facteurs pharmacocinétiques mais les covariables contribuant à la variabilité
pharmacocinétique inter-individuelle sont encore pour la plupart inconnues. A l’époque de
nos travaux, il avait déjà été décrit une relation entre les concentrations sériques de
rituximab et la masse tumorale, mais le sujet restait controversé.
Nous avons analysé la pharmacocinétique du RTX chez des patients traités pour un
LNH par 4 cures de RTX à la dose de 375 mg/m2 administrée tous les 21 jours en
association à une chimiothérapie CHOP. L’objectif de ce travail était de décrire la
pharmacocinétique du médicament et son lien avec la réponse thérapeutique précoce,
évaluée par la décroissance lymphocytaire CD19. Nous souhaitions également appréhender
les facteurs à l’origine de la variabilité pharmacocinétique ; pour cela nous avons utilisé deux
approches complémentaires afin de répondre aux questions suivantes : (1) la
pharmacocinétique dépend-elle des caractéristiques de la maladie au moment du traitement
et (2), la pharmacocinétique varie-t-elle au cours du temps, alors même que la masse
tumorale diminue en réponse au traitement ?
126
Pharmacokinetics of rituximab as a function of tumour burden parameters
in patients with non-Hodgkin lymphoma
Hélène Blasco1,3, Guillaume Cartron2, Gilles Thibault2, Nicolas Congy-Jolivet2, Hervé
Watier2, Etienne Chatelut3, Chantal Le Guellec1.
1- CHRU de Tours ; Université François Rabelais de Tours ; Laboratoire de Pharmacologie
et Toxicologie
2- Université François Rabelais de Tours, UPRES EA3853, Immuno-Pharmaco-Génétique
des Anticorps thérapeutiques
3- Université Paul Sabatier de Toulouse, EA3035, Groupe de pharmacologie clinique et
expérimentale des médicaments anticancéreux
Corresponding author:
Chantal Le Guellec
Laboratoire de Pharmacologie et Toxicologie,
CHRU de Tours
2 boulevard Tonnellé
37044 TOURS cedex – France
E-mail: [email protected]
Total word count: 2772
Abstract word count: 228 (max 250)
Tables: 2
Figures: 4
127
“What this paper adds”: What is already known about this subject:
The efficacy of rituximab against B-cell NHL is related to its pharmacokinetics. Some studies
have reported a link between serum rituximab concentration and pre-treatment tumour bulk
or CD20 B-lymphocyte count. However, others have reported similar pharmacokinetic
characteristics in patients with different degrees of tumour burden.
What this study adds:
We found no relationship between biomarkers of tumour burden measured before rituximab
administration and pharmacokinetic parameters at the first infusion. Furthermore, similar
pharmacokinetic parameters were observed for all courses, despite decreases in tumour
burden with treatment. Tumour burden cannot account for the considerable interindividual
variability of rituximab pharmacokinetics in our patients.
128
ABSTRACT Aims: Some studies have shown an effect of tumour burden on rituximab pharmacokinetics.
However, others have reported pharmacokinetic parameters to be similar in patients with
different tumour types or tumour burdens. An understanding of the sources of
pharmacokinetic variability would make it possible to tailor rituximab doses to individual
patients. We conducted a pharmacokinetic study in patients with B-cell non-Hodgkin
lymphoma (B-NHL). We described rituximab pharmacokinetics and the effects of tumour
burden on pharmacokinetics.
Methods: Patients received four 375 mg/m2 doses of rituximab, at 21-day intervals. Serum
rituximab concentration was determined for each course and NONMEM was used for
pharmacokinetic analysis. Ann-Arbor stage, total and CD19+ B-lymphocyte counts were
selected as biomarkers of tumour burden. These biomarkers were studied as potential
covariates, by analysing their correlation with pharmacokinetic parameters during the first
infusion. We also investigated possible time-dependent effects on rituximab
pharmacokinetics, over the entire duration of treatment.
Results: Ten patients were included in this pilot study. We found no relationship between
pharmacokinetic parameters for the first course and total or CD19+ lymphocyte counts or
Ann-Arbor stage. Moreover, pharmacokinetic parameters were similar over the entire
treatment period, despite decreases in tumour burden in response to chemotherapy.
Conclusions: We found no effect of tumour burden on rituximab pharmacokinetics in a small
group of patients with NHL. Further studies are required to investigate the source of
pharmacokinetic variability for rituximab.
129
INTRODUCTION
Rituximab (Mabthera®, Roche) is a chimeric anti-CD20 monoclonal antibody (mAb) that
contains human immunoglobulin IgG1 constant regions and mouse variable antigen-binding
regions (Fv). Based on its specificity for the CD20 antigen expressed on mature B
lymphocytes and pre-B lymphocytes (1, 2), rituximab is currently licensed for the treatment of
non-Hodgkin's lymphoma (NHL) and some autoimmune diseases (3).
The efficacy of rituximab against recurrent or refractory low-grade and follicular B-cell NHL is
related to its pharmacokinetics, serum concentrations being significantly higher in responders
than in non responders (4-7). O’Brien (8) also showed that higher doses of rituximab were
required to enhance the clinical response in chronic lymphocytic lymphoma (CLL). These
observations suggest that it may be possible to adjust the rituximab dose schedule according
to individual characteristics, thereby influencing serum concentrations and response to
treatment. However, the reasons for this interindividual pharmacokinetic variability remain
unclear (9).
Regazzi et al. showed, in population pharmacokinetics studies, that the pharmacokinetic
characteristics of rituximab are similar for autoimmune disorders, follicular lymphoma, and for
relapsed, refractory, follicular or mantle cell lymphoma (10). By contrast, very different
pharmacokinetic characteristics have been reported for rituximab in patients with small
lymphocytic lymphoma (SLL), these patients having lower plasma rituximab concentrations
than those with other subtypes of lymphoma (4, 6). Lower levels of CD20 expression have
been reported on SLL cells than on B-cell lymphoma cells (11, 12), but higher circulating B-
cell counts in SLL patients may account for the greater clearance observed in these patients
(6). In recurrent, refractory low-grade or follicular B-cell NHL, serum rituximab concentrations
have been shown to be inversely related to pretreatment tumour bulk and circulating CD20
130
B-lymphocyte count in some studies (4, 6, 13). However, other studies have reported
pharmacokinetic parameters to be similar in patients with different tumour burdens (14, 15).
We carried out a pilot pharmacokinetic study to describe the inter- and intra-individual
variability of rituximab pharmacokinetics and to determine whether tumour burden had an
effect on rituximab pharmacokinetics in B-NHL patients. We analyzed the correlation
between individual pharmacokinetic parameters at the first administration of rituximab and
various biomarkers of tumour burden measured before treatment. We expected tumour
burden to decrease with treatment, so we also investigated the extent to which
pharmacokinetic parameters changed over time, for the entire period of treatment.
PATIENTS AND METHODS
Patient selection and study design Patients aged 18-65 years with follicular lymphoma or diffuse large B-cell CD20 lymphoma
were eligible to participate in this study. Patients were excluded if they were still being
treated for lymphoma, tested positive serologically for hepatitis B or C, or had renal
(estimated creatinine clearance<50 ml/min) or hepatic failure (prothrombin level <50%).
All included patients gave informed written consent before the initiation of treatment. The
study was approved by the research ethics board of Tours University Hospital (Comité de
Protection des Personnes se prêtant à une Recherche Biomédicale, CCPPRB de Tours,
France) and was carried out in accordance with good clinical practice and the Helsinki
Declaration.
Administration of treatment
131
Rituximab was administered intravenously at a dose of 375 mg/m2 every 21 days. The
infusion took about three to four hours, the duration of infusion being increased as required if
infusion-related side-effects occurred.
During the first course of treatment, CHOP chemotherapy (750 mg/m2 cyclophosphamide, 50
mg/m2 adriamycin, 1.4 mg/m2 vincristine, 50 mg/m2 prednisone) was initiated 72 hours after
rituximab administration, for the investigation of CD20 cell depletion associated with
rituximab alone. Four courses of rituximab-CHOP chemotherapy were planned for each
patient.
Study parameters
Before entering the study, patients underwent a complete evaluation, including physical
examination. Demographic information — i.e. age, weight and body surface area (BSA) —
was obtained for all patients. Ann-Arbor stage was evaluated according to type of extranodal
disease (proximal or contiguous), involvement of extranodal organs (spleen, bone marrow),
and the presence of “bulky” disease (16).
Standard clinical laboratory tests, including blood cell counts, were performed before each
infusion of rituximab. Total and B-type lymphocyte counts were determined for each patient
before beginning each rituximab infusion. B-lymphocyte counts were based on the CD19
marker (CD3-CD56-CD19+), as rituximab binding could potentially mask CD20. CD19+
lymphocyte levels were determined by direct immunofluorescence on whole blood, by flow
cytometry (Epics XL, Beckman Coulter, Villepinte, France). For the first administration of
rituximab, CD19+ lymphocyte counts were determined for each patient before the start of the
infusion and 3, 24, 48 and 72 h after the beginning of the infusion.
132
The response to treatment was evaluated according to World Health Organisation (WHO)
criteria (17), one and five months after the last course.
Sample collection for rituximab determination
For the first administration of rituximab, blood samples were obtained immediately before
beginning the infusion, 3 h after the start of infusion, at the end of the infusion (end time
variable between individuals), 2 h and 4 h after the end of the infusion and then 24, 48 and
72 h after the start of the infusion.
Concentrations before, at the end (end time variable between individuals) and 24 h after the
start of each subsequent infusion were also obtained. Blood samples were centrifuged and
the resulting sera were stored frozen at -80°C until analysis.
Determination of rituximab concentrations
Serum rituximab concentration was determined by enzyme-linked immunosorbent assay
(ELISA), based on an anti-idiotypic antibody, as previously described (18). ELISA plates
(Maxisorp®) were coated with rat IgG2A anti-idiotype (MB2A4, Serotec, France) antibody (1
µg/ml) diluted in 1 M carbonate-bicarbonate buffer pH 9.6. Plates were saturated by
incubation with 1% BSA in PBS for 2 h at room temperature. Solutions of rituximab (from 0
to 500 µg/mL) diluted in 1% BSA/0.05% Tween in PBS were then added and the plates were
incubated for 1 h at room temperature. A peroxidase-conjugated anti-human IgG was added
and the plates were incubated for 1 h at room temperature. The substrate O-
phenylenediamine dihydrochloride (OPD, Sigma-Aldrich, France) was added and the plates
were incubated until the appropriate colour had developed. The reaction was stopped and
absorbance at 450 nm was measured with an ELISA plate reader (iEMS reader MF,
Labsystems, Helsinki, Finland). Diluted samples (1/100) were quantified, using the standard
curve. The quantification limit of our assay was 0.125 µg/mL.
133
Pharmacokinetic analysis A population pharmacokinetic analysis was performed with NONMEM (version 5.1.1;
Globomax LLC, Hanover, USA) and Wings for NONMEM software (WFN;
http://sourceforge.net). A two-compartment pharmacokinetic model was fitted to the data,
using the FOCE method and the NONMEM subroutine ADVAN3, parameterised in terms of
clearance (CL), central compartment volume (V1), inter-compartment clearance (Q) and
peripheral volume (V2) (TRANS4) by the PREDPP subroutine library. Infusion duration was
either fixed at its current value or was estimated using the DURATION option. Exponential
and proportional model errors were used for inter-subject and residual variability,
respectively. Standard errors were calculated with the COVARIANCE option of NONMEM.
Graphic model diagnostics were performed with the following diagnostic plots: observed
concentrations (DV) versus population predicted concentrations (PRED), weighted residuals
(WRES) versus time, individual predictions (IPRED) versus DV and individual weighted
residuals (IWRES) versus time. Diagnostic plots were obtained with R software (R version
2.5.1, R project, Auckland, USA).
We began by carrying out pharmacokinetic analysis with all data for the first course of
treatment alone. Individual pharmacokinetic parameters for the first course were obtained
using the POSTHOC function of NONMEM. These parameters were used to simulate
individual concentrations for each subsequent infusion administered to the patient. The
comparison between simulated and observed concentrations was used to identify possible
changes in rituximab pharmacokinetics during treatment.
NONMEM analysis was then carried out using all measurements from all courses of
treatment to assess the interoccasion variability (IOV) of rituximab clearance.
134
Relationship between individual pharmacokinetic parameters and demographic covariates or biomarkers of tumour burden
Covariate analysis was conducted for each pharmacokinetic parameter (CL, V1, V2, Q) for
the first course of treatment, by investigating the relationship between each parameter and
demographic characteristics (body weight, body surface area) and biomarkers of tumour
burden (basal lymphocyte count (total and CD19+ lymphocytes) and Ann Arbor stage).
Covariates were selected in the full model if they decreased the objective function value
(OFV) by 3.84 with respect to the base model (i.e., P < 0.05, χ2, 1 df) and decreased
between-subject variability.
Statistics
Differences in rituximab pharmacokinetics between courses of treatment were analyzed by
calculating mean error (ME) and root mean squared error (RMSE) from simulated and
observed concentrations.
RESULTS
Characteristics of the patients
We included 10 patients, with a median (range) age of 51.5 (33 to 74) years, in this study.
Most of the patients were male (70%). Median (range) weight and BSA were 77 (53 to 96 )
kg and 1.99 (1.52 to 2.21) m2, respectively. Only two groups of Ann-Arbor stages were
represented in our patients (stage I and IV), with most patients at stage I (80%). The
characteristics of the tumours are shown in table I. Two of the patients received three
courses of rituximab and eight received four courses. In total, 157 serum samples were
available for pharmacokinetic analysis.
Rituximab concentrations and lymphocyte counts over the treatment period
135
Median (range) trough rituximab concentrations increased with each infusion, from 33.7
(0.76-45.2) mg/L before the second infusion to 76.1 (29.7-115.8) mg/L just before the last
infusion.
Individual CD19+ lymphocyte counts fell very rapidly, within three hours of the start of the
first rituximab infusion (figure 1). CD19+ lymphocyte counts remained very low throughout
treatment.
Pharmacokinetic analysis
In most patients, maximum rituximab concentration (Cmax) was reached 2 to 4 h after the
end of the infusion (corresponding to the theoretical Tmax). If data were modelled with the
DURATION option (i.e. substitution of the actual rate by the rate calculated from the
estimated duration of the infusion), then the estimated duration of infusion was greater than
the actual duration of infusion (p<0.05), except for patients 3 and 7, and fitted the data better.
However, this did not result in any change in the estimated parameters.
Individual pharmacokinetic parameters for the first course of treatment predicted rituximab
concentrations for subsequent courses well, as shown by the strong correlation between
simulated and observed concentrations (figure 2). Statistical analysis (RMSE = 33.4 µg/mL,
ME (confidence interval) = 38.1 (-4.3-80.5 µg/mL)) showed that there was no bias. We found
no relationship between individual pharmacokinetic parameters for the first course of
treatment and basal levels of total and CD19+ lymphocytes or Ann-Arbor stage.
The final model obtained with data from all courses of treatment was a two-compartment
pharmacokinetic model, in which BSA was associated with V1 (figure 3). We also found an
association between weight and V1 but not better than that with BSA (data not shown). The
inclusion of the covariate BSA in the final model was associated with a decrease in objective
function from 1113.72 to 1104.5 and a decrease in the inter-individual variability of V1 from
136
22 to 13% with respect to the basic model (Table 2). The inclusion of CD19 B-lymphocyte
count as a potential covariate of CL or V1 had no significant effect. The inclusion of IOV for
rituximab clearance was associated with an increase in objective function value.
Rituximab concentrations in all patients, for all courses, and the population mean are shown
in figure 4. The results obtained for patient 7 were very different from those obtained for other
patients, with much lower Cmax and trough concentrations.
DISCUSSION
We report here the pharmacokinetics of rituximab in 10 patients treated for B-cell lymphoma
and evaluation of the potential influence of tumour burden on individual parameters. We
assessed correlations between individual pharmacokinetic parameters at the time of the first
course of treatment and biomarkers of tumour burden and studied time-dependent variation
of pharmacokinetic parameters over treatment, whilst tumour burden decreased.
Serum rituximab concentrations were similar to published values for patients with NHL (4,
19). There was often a time lag between the end of the infusion and the time at which
maximum concentrations were observed. This may account for the bias observed on the plot
of individual weighed residues against observed concentrations, with positive individual
weighed residues at the highest concentrations (figure 3). Replacing the actual infusion rate
by the estimated duration improved individual weighted residues for the highest
concentrations but had no significant effect on parameter values. Such observations are not
unusual and have been reported with monoclonal antibodies (20-22). A distribution
phenomenon has been proposed to account for such results. Rituximab binds to a cellular
antigen present in the bloodstream, and the saturation of binding sites may lead to a non-
linear increase in free rituximab levels (measured by our assay) or the secondary release of
the antibody from its binding sites. As antibodies are prone to aggregation, some of the
rituximab probably remains aggregated in the blood shortly after infusion, these aggregates
137
gradually breaking up with time. Whatever the underlying explanation, modelling of the data
with the DURATION option improved the goodness of fit. However, this modelling led to no
change in pharmacokinetic parameters and we did not try to take this phenomenon into
account more precisely, using time-dependent distribution volumes, for example.
A two-compartment pharmacokinetic model described the data well. The only covariate
included in the model was BSA (covariate of V1), which improved goodness-of-fit plots and
decreased objective function by 9 points. Ng et al. (23) obtained similar results in a
population pharmacokinetic analysis of rituximab in rheumatoid arthritis patients, with BSA
accounting for about 19.7 % of interindividual CL variability. However, adjusting the dose as
a function of BSA does not seem to improve the predictability of rituximab CL and AUC 0-∝ in
patients treated for rheumatoid arthritis.
The final pharmacokinetic parameters were consistent with those reported in previous
studies (19, 23) with a very long half life, at approximately 20 days, accounting for antibody
accumulation over time. The inter-individual variability of rituximab pharmacokinetics was
large. The pharmacokinetic behaviour of rituximab in patient 7 was very different from that in
other patients. His clearance value were much higher than the mean value for the population
(19.50 vs 4.87 mL/h), accounting for his low level of rituximab accumulation after four
courses of treatment. His demographic characteristics were similar to those of the other
patients but he presented a stage IV lymphoma. This alone cannot account for the higher
level of clearance, as no such phenomenon was observed in the other patient in this series
with a stage IV lymphoma (patient 6).
Several studies (4, 6, 13) have suggested that tumour burden is a factor in interindividual
pharmacokinetic variability — those with greater tumour burdens having lower levels of
exposure to rituximab. All 10 patients in our study were re-evaluated at the end of the fourth
course of treatment and found to be partial responders. Thus, if tumour burden has an effect,
138
we would expect rituximab pharmacokinetics to change during treatment. We tested this
hypothesis by comparing rituximab pharmacokinetics between the four courses for each
individual. Using simulation with individual parameters from the first course only, we found
that the simulated concentrations were highly consistent with the concentrations actually
observed during subsequent courses of treatment. We therefore conclude that the decrease
in tumour burden during treatment had no effect on rituximab pharmacokinetics. This result
was confirmed by the lack of IOV for all parameters studied. These findings are consistent
with those of Mangel et al. (14), who found the level of rituximab exposure to be similar after
four infusions in patients treated for minimal disease states and patients with active disease.
We studied the effect of pre-treatment tumour burden on rituximab pharmacokinetics during
the first course in an attempt to account for this inter-individual variability. Neither total and
CD19+ lymphocyte counts nor Ann-Arbor stage were correlated with pharmacokinetic
parameters. However, these biomarkers may not describe tumour burden well and may have
limited our analysis of the effect of tumour burden on rituximab pharmacokinetics. Ann Arbor
stage depends on the location of the malignant tissue and systemic symptoms due to the
lymphoma. It may thus be more representative of general clinical state than of real tumour
bulk. Moreover, our analysis included only 10 patients who were very similar in terms of Ann
Arbor stage, tumour characteristics and clinical response. It is difficult to determine tumour
burden precisely in NHL. Computed tomography (CT) is the most widely used method for
staging malignant lymphoma. Possible alternatives include (18)F-fluoro-2-deoxyglucose
positron emission tomography (FDG-PET), FDG-PET/CT fusion and magnetic resonance
imaging (MRI) (24). Further pharmacokinetic studies, including such measures of tumour
burden are required.
Acknowledgements:
139
This study was supported by a grant from the Programme Hospitalier de Recherche Clinique
Régional (PHRC), administered by the CHRU of Tours. We would like to thank Julie Sappa
of Alex Edelman & Associates for correcting the English version of the manuscript.
140
Table 1: Tumour characteristics
tumour characteristics patients identificationHistologydiffuse large B-cell lymphoma 1-3-4-6-7-8-9 follicular lymphoma 2-5extranodal marginal zone B-cell lymphoma (MALT) lymphoma 10Visceral enlargement 10Splenic involvement -Bulkyperipheral ganglion >5 cm 5-9deep ganglion>10 cm 2-4 extraganglionic T3 or T4 3-6spleen>20 cm -Medullary involvement 6-7
141
Table 2 : Final parameter estimates of the final model, using complete data for all four courses
of treatment.
a: Between-subject variability
parameter population estimate of θ standard error of estimate BSVa (%)CL=θ1 (mL/h) 4.87 3.3 73.9
V1=θ2 x BSA (L/m2) 1.77 0.0756 12.9Q=θ3 (mL/h) 24.8 4.27 30.7V2= θ4 (L) 12 4.62 12.2
residual error (CV%) 16.1 9.4 -
relative standard error (CV%)
17.238.534.1
67.84.3
142
FIGURE LEGENDS
Figure 1: CD19 lymphocyte counts (first and third decile, first and third quartile, median,
extreme values) during rituximab administration (T0, T3h, end of infusion (TEI)) and after the
beginning of rituximab administration (T24h, T48h).
Figure 2: Correlation between simulated concentrations of rituximab at each subsequent
course, based on POSTHOC parameters for the first course and observed concentrations at
subsequent infusions (n= 81).
Figure 3: Fit to predicted concentrations (PRED) and weighted residual (WRES)
concentrations for all courses in 10 patients, using NONMEM software (n=157)
Figure 4: Rituximab concentrations in the 10 patients. Black squares represent observed
concentrations for all courses in 9 patients. The grey triangles represent the observed
concentrations for patient 7. The black curve shows the mean population pharmacokinetic
parameters (excluding patient 7).
143
Figure 1
1
10
100
1000
10000
T0 T3h TEI T24h T48h
log(
CD
19 ly
mph
ocyt
es c
ount
)
144
Figure 2
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200 250 300 350
predicted concentrations (mg/L)
obse
rved
con
cent
ratio
ns (m
g/L)
145
Figure 3
146
Figure 4
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 500 1000 1500 2000 2500
time (h)
ritux
imab
con
cent
ratio
ns (m
g/L)
147
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149
Cette étude avait pour but de décrire la pharmacocinétique du RTX et de tenter de
décrire un lien entre la pharmacocinétique du RTX et la masse tumorale. Les paramètres
pharmacocinétiques évalués à l’issu de notre étude sont comparables à ce qui avait déjà été
décrit dans la littérature. Nous n’avons pas retrouvé de relation entre les biomarqueurs de la
masse tumorale disponibles dans notre étude et les paramètres pharmacocinétiques du RTX
à la première cure. Nous avons par ailleurs observé que les paramètres pharmacocinétiques
du RTX restaient constants au cours du traitement, alors même que la plupart des sujets
étaient répondeurs au traitement.
Nous serions tenté de conclure que la pharmacocinétique du rituximab ne dépend
pas de la masse tumorale. Cependant, notre étude comporte des limites qui doivent nous
inciter à rester critiques quant à la portée de nos résultats. En effet, les biomarqueurs de
masse tumorale dont nous disposions ne sont pas les plus pertinents puisque le stade Ann-
Arbor en particulier décrit une dissémination plus ou moins importante de la maladie mais
n’est pas un reflet de la masse tumorale. De plus, notre effectif (n=10) est faible et constitué
de sujets relativement homogènes sur le plan pathologique. Si nos travaux ne se sont pas
avérés très contributifs en la matière, la relation entre la masse tumorale et la
pharmacocinétique du RTX reste cependant une question non résolue et fait l’objet de
résultats contradictoires (133). A ce jour, les facteurs responsables de la variabilité
pharmacocinétique du RTX restent encore très mal connus.
150
DISCUSSION GENERALE
La variabilité de réponse dans le traitement des cancers est un problème important
qui suscite d’intenses recherches depuis déjà plusieurs années (158). Les facteurs
participant à cette variabilité tiennent par exemple au type de cancers (cancers
chimiosensibles / chimiorésistants), à la nature propre de la tumeur (résistance primaire ou
acquise aux agents de chimiothérapie), à des facteurs individuels pronostiques (âge, indice
de performance) ou encore à des facteurs pharmacologiques qui expliquent que le
médicament va se comporter différemment selon le patient auquel il est administré. Cette
variabilité pharmacologique, qui peut être responsable soit d’une toxicité excessive soit d’une
efficacité insuffisante, est un problème de mieux en mieux connu et maîtrisé (321-323). La
plupart des médicaments anticancéreux ont une marge thérapeutique étroite, c’est-à-dire
que les doses efficaces sont proches des doses toxiques. Ainsi, toute variation de la
pharmacocinétique individuelle, en modifiant le niveau d’exposition au médicament, peut
compromettre l’obtention des effets souhaités. Comme pour tous les autres médicaments,
les facteurs de variabilité pharmacocinétique des anticancéreux sont d’origine physiologique
(âge, sexe, polymorphisme génétique), pathologiques (fonction hépatique ou rénale) et
environnementaux (médicaments associés, facteurs environnementaux). Il est alors crucial
d’identifier le rôle de ces facteurs pour chacun des médicament disponibles, de façon à
élaborer des recommandations d’adaptation posologique à l’échelle d’un groupe (par
exemple les sujets insuffisants rénaux) ou d’un individu (par exemple selon le niveau
individuel d’activité de la DPD). Pour aboutir à ce résultat, il est nécessaire de conduire des
études pharmacocinétiques visant à déterminer les covariables pertinentes (respectivement
dans les exemples ci-dessus, la clairance de la créatinine et un polymorphisme génétique),
en parallèle d’études des relations « exposition effets » du médicament dans chacune de ses
indications et conditions d’utilisation (dose, associations, séquence d’administration…). Ces
dernières études permettent ainsi de définir les intervalles thérapeutiques, zones de
151
concentrations associées aux effets optimaux sans majoration de la toxicité, qui guideront
l’adaptation de posologie.
Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes spécifiquement intéressés au
problème de la variabilité de réponse aux médicaments anti-cancéreux utilisés dans les
Lymphomes malins Non-Hodgkiniens. Nous avons pris l’exemple des 2 entités de
lymphomes les plus fréquentes, le lymphome folliculaire et le lymphome diffus à grandes
cellules et nous sommes focalisés sur les 2 principaux médicaments anticancéreux utilisés
dans ces indications : le méthotrexate et le rituximab. Même si les données de la littérature
indiquent pour ces 2 médicaments anticancéreux que la réponse est liée à l’exposition, toute
optimisation supplémentaire du traitement passe par la mise en évidence, et à terme par la
maîtrise, de l’ensemble des facteurs à l’origine de cette variabilité.
- Pour le méthotrexate, les principaux facteurs de variabilité sont connus avec
notamment l’état de la fonction rénale. Les facteurs génétiques, comme par
exemple les mutations du gène ABCC2, ont également montré leur intérêt
mais restent cependant insuffisamment évalués et difficiles à explorer en
routine. Enfin, l’expérience, basée sur l’observation des données
individuelles, montre bien qu’il persiste une part importante de variabilité
inter- et intra-individuelle encore inexpliquée.
- Les facteurs à l’origine de la variabilité pharmacocinétique du rituximab sont
moins connus avec notamment des contradictions au sujet de l’influence de
la masse tumorale sur les paramètres pharmacocinétiques. Selon certains
auteurs, la non-linéarité de la pharmacocinétique montrée pour quelques
anticorps et l’augmentation de la clairance en rapport avec le nombre de
cibles suggèrent que la masse antigénique pourrait être responsable d’une
captation des anticorps intervenant sur leur clairance. Cette notion concerne
notamment le trastuzumab, anticorps humanisé anti-HER2 pour lequel des
études de pharmacocinétique de population ont intégré la quantité initiale de
152
cibles antigéniques en tant que covariable du volume de distribution ou de la
clairance (324). L’influence de la masse tumorale sur la pharmacocinétique
du rituximab n’étant quant à elle pas reconnue par tous, elle reste donc un
sujet de débat.
Nous avons donc mené des études visant à mieux comprendre les sources de
variabilité pharmacocinétique du méthotrexate et du rituximab et à préciser les relations
« exposition-effet » du méthotrexate dans le LCP, situation au cours de laquelle l’objectif
d’exposition, s’il en existe un, n’est pas connu. Après avoir décrit les principaux facteurs
pronostiques de la réponse thérapeutique dans les LNH, impliquant des facteurs dépendant
des caractéristiques des patients et du type de lymphome, nous avons fait le point des
données de la littérature relatives à la variabilité pharmacocinétique des 2 médicaments
étudiés. La relation concentrations-effet est en effet bien établie pour le méthotrexate dans
de nombreuses indications telles que l’ostéosarcome ou la LAL de l’enfant. Quelques études
ont notamment permis de déterminer des valeurs de concentrations seuils, tant pour
l’efficacité que pour la toxicité. De même, les principaux facteurs de variabilité
pharmacocinétique étant identifiés, des règles d’adaptation de posologie (en fonction de
l’âge, de la fonction rénale ou en présence de médicaments associés…) ont pu être établies.
Pour le rituximab, les données sont plus complexes car contradictoires et nous disposons de
moins de recul sur ce traitement par rapport au méthotrexate. Alors que la plupart des
auteurs démontrent que les concentrations sont plus élevées chez les répondeurs que chez
les non répondeurs, toutes les études ne coïncident pas à ce sujet. Il est en revanche bien
établi que le rituximab, présente une très grande variabilité pharmacocinétique inter-
individuelle (135, 324) et ces données ont été confirmées par toutes les études
pharmacocinétiques portant sur les autres anticorps monoclonaux thérapeutiques (132, 324-
326), avec des coefficients de variations inter-individuels des paramètres compris entre 20%
et 50%. Cependant, et malgré la corrélation positive entre l’exposition au médicament et la
153
réponse, aucune règle d’adaptation individuelle de posologie ne peut être proposée à ce jour
pour le rituximab.
1- Travaux sur le méthotrexate
Le méthotrexate est depuis longtemps un médicament indispensable dans le
traitement de différents types de lymphomes, et tout particulièrement le lymphome cérébral
primitif. Les protocoles de polychimiothérapie, et les modalités d’utilisation du méthotrexate
ont beaucoup évolué mais le schéma d’administration optimal n’est toujours pas totalement
consensuel dans cette indication. Lors d’une étude rétrospective portant sur 41 patients
traités pour un LCP par une polychimiothérapie de type MBVP, nous avons identifié une
relation exposition-réponse, mais probablement liée à la dose administrée, deux schémas
d’administration différents ayant été utilisés dans cette cohorte. Etant donné le faible effectif
de notre population pour chacun des schémas d’administration, nous n’avons cependant pas
pu identifier d’AUC cible prédictive de la réponse, et nous ne pouvons pas proposer de
recommandation quant aux modalités optimales d’administration du méthotrexate.
Cependant, considérant le rôle central du méthotrexate dans cette pathologie, il reste
nécessaire de s’attacher à évaluer l’influence de sa pharmacocinétique sur la variabilité de
réponse en complétant l’analyse avec un nombre plus important de patients.
Un des éléments non maîtrisé en terme de variabilité de réponse est probablement la
connaissance limitée de la pénétration du méthotrexate dans le cerveau. Il a été décrit que
cette pénétration est faible en raison des propriétés physicochimiques du méthotrexate et
des transporteurs exprimés au niveau de la barrière hémato-encéphalique (287, 327, 328).
De ce fait, de nombreuses études ont décrit des méthodes permettant d’augmenter la
pénétration du méthotrexate dans le cerveau, telles qu’une administration intraventriculaire
(329, 330) ou intrathécale (331, 332) ou l’utilisation de mannitol à hautes doses (333). Ces
nouveaux modes d’administration pourraient permettre de s’affranchir de certaines sources
de variabilité pharmacocinétique après perfusion IV de méthotrexate.
154
2- Travaux sur le rituximab
L’utilisation du rituximab est également en plein essor depuis une dizaine d’années.
Ses indications s’étendent régulièrement sur la base des résultats d’essais cliniques et il est
devenu un médicament incontournable, particulièrement dans le lymphome folliculaire. Des
études restent cependant nécessaires pour évaluer et améliorer les modalités actuelles
d’utilisation de cet anticorps et proposer de nouveaux schémas d’administration. Dès le
début de nos travaux, nous avions effectué une revue de la littérature sur l’état des
connaissances de la pharmacocinétique et de l’origine de la variabilité pharmacocinétique du
rituximab, ainsi que sur la possibilité d’adapter la posologie à des facteurs plus pertinents
que la surface corporelle. Nous avons alors constaté que les facteurs à l’origine de la
variabilité pharmacocinétique restaient relativement méconnus, et que l’influence de la
masse tumorale sur la pharmacocinétique du rituximab restait controversée.
Afin de pouvoir conduire des études pharmacocinétiques, nous avons travaillé sur la
mise au point d’une méthode de dosage du rituximab par technique ELISA. Nous avons
testé en parallèle deux méthodes de dosage ELISA , l’une basée sur la reconnaissance de
sa cible antigénique (CD20) par le rituximab et l’autre sur la capture du rituximab par un
anticorps monoclonal anti-idiotype (méthode anti-idiotype). Nous avons montré les limites de
la méthode antigénique en terme de sensibilité, tout en pointant le risque de discordances
selon le type de méthode mise en œuvre. Bien que les raisons exactes de cette discordance
ne soient pas identifiées, ces résultats ont bien montré la nécessité d’interpréter des
données pharmacocinétiques en fonction de la méthode de dosage utilisée. La plupart des
études pharmacocinétiques publiées sur le rituximab ont fait appel à des méthodes de
dosage impliquant une étape de capture du rituximab mais en utilisant des anticorps de
capture différents. Alors que la majorité des études ont utilisé un anticorps de chèvre
polyclonal anti-idiotype du rituximab (132, 135, 142, 145), d’autres (308) ont utilisé un
anticorps de chèvre anti-IgG de souris, plus facile à obtenir. Les concentrations obtenues
avec ces différentes méthodes ne sont pas toujours comparables pour des schémas
155
d’administration identiques (administrations hebdomadaires de rituximab à 375 mg/m2
pendant 4 semaines) (132, 135, 142, 145, 308). Dans l’étude de Beum et al., la
concentration de rituximab après la 4ème perfusion est évaluée à 234, 250 et 143 µg/mL chez
3 patients atteints de lymphome B. De même, Tobinai et al. (145), évaluent la concentration
à ce même temps à 225 µg/mL chez un patient qualifié de « représentatif » atteint de
lymphome B en rechute. En revanche, les valeurs de concentrations médianes issues de
l’étude de Berinstein réalisée sur 166 patients sont supérieures (462 +/-187 µg/mL). Les
discordances observées peuvent être dues aux caractéristiques des patients ou de leur
pathologie mais peuvent également relever de la différence entre les méthodes de dosage
utilisées. Il est cependant intéressant de noter que Beum et al. ont trouvé des concentrations
du même ordre après analyse de 15 échantillons plasmatiques issus de 6 patients, par 3
méthodes de dosage différentes : une méthode ELISA, et deux méthodes de dosage par
cytométrie en flux, l’une basée sur la reconnaissance par le rituximab du CD20 présents à la
surface des cellules Raji, et l’autre basée sur la capture du rituximab par des anticorps de
chèvre anti-IgG de souris fixés sur des particules de polystyrène.
La méthode de dosage anti-idiotypique a été appliquée à l’analyse des données
d’une étude pharmacocinétique du rituximab associé à la chimiothérapie CHOP dans le
LNH. Nous n’avons pas pu montrer de relation entre les biomarqueurs de la masse tumorale
retenus pour notre étude et les paramètres pharmacocinétiques. Cependant, notre
population est faible et relativement homogène, ce qui limite la portée des résultats. En
revanche, nous avons montré que la pharmacocinétique du rituximab était stationnaire
malgré un nombre important de réponses cliniques parmi les patients qui aurait dû, si la
mase tumorale modifiait la pharmacocinétique du rituximab, être associées à une
modification des paramètres dans le temps, ce qui n’a pas été le cas. Les seules études qui
n’ont pas pu mettre en évidence de relation entre la masse tumorale et la pharmacocinétique
du rituximab ont porté, comme la nôtre, sur de faibles effectifs.
156
Les précédentes analyses pharmacocinétiques du rituximab publiées concernaient
l’administration hebdomadaire de rituximab seul. Notre étude est la première à avoir décrit la
pharmacocinétique du rituximab administré en association avec une chimiothérapie selon le
schéma R-CHOP tous les 21 jours. Les paramètres pharmacocinétiques que nous avons
obtenus étant comparables à ceux décrits dans la littérature, nous pouvons conclure que le
CHOP n’a pas d’influence sur la pharmacocinétique du rituximab. Cette donnée est
importante car le schéma d’administration associant le rituximab au CHOP tous les 21 ou 14
jours est à l’heure actuelle un traitement de référence dans le LNH. Alors que le schéma
d’administration optimal du rituximab n’est toujours pas déterminé, il serait intéressant de
comparer des intervalles de 14 ou 21 jours entre les administrations de R-CHOP, afin
d’évaluer une éventuelle relation dose intensité-effet. Il serait également pertinent d’étudier la
relation exposition-effet au sein du schéma se révélant le plus efficace, afin de proposer
éventuellement un suivi pharmacologique thérapeutique du rituximab.
3- Apports de la pharmacocinétique de population pour l’étude de la variabilité de
réponse
Le concept de pharmacocinétique de population a été introduit par Sheiner et al. (334), en
s’intéressant à l’évaluation de la variabilité pharmacocinétique chez des patients suivis en
routine. Le propre de la pharmacocinétique de population est de considérer un patient, non
pas comme un individu isolé mais comme un membre d’une sous population particulière.
L’avantage des études de pharmacocinétique de population est notamment de pouvoir
utiliser un nombre limité de prélèvements, à des temps différents. Il est ainsi possible
d’étudier la pharmacocinétique d’un médicament dans des catégories de population
difficilement accessibles (enfants, personnes âgés..). Ces avantages de la modélisation
pharmacocinétique de population nous ont tout particulièrement permis d’analyser les
données sur le méthotrexate, issues de sources différentes avec des doses, des durées de
perfusion et des temps de prélèvement différents. La variabilité pharmacocinétique peut
157
également être évaluée en recherchant et en intégrant des covariables telles que l’état de la
fonction rénale, l’âge, poids…L’inclusion de covariables, tant dans le modèle sur le
méthotrexate que sur le rituximab, nous a permis de mieux comprendre et de prendre en
compte la variabilité inter-individuelle des paramètres. Cette approche de population était
donc tout à fait adaptée à l’analyse pharmacocinétique de ces médicaments connus pour
leur grande variabilité inter-individuelle.
Par ailleurs, étant donné le faible nombre de prélèvements nécessaire, il est possible
d’intégrer ces analyses dans les essais thérapeutiques de phase III ou IV. Ceci permet
d’accéder aux données de variabilité, non disponibles dans les études pharmacocinétiques
classiques utilisant des prélèvements riches chez un nombre limité de patients. Les
difficultés de la pharmacocinétique de population sont de pouvoir disposer d’une base de
données bien documentée, notamment en covariables, avec un effectif important si l’on
dispose de peu de prélèvements. Par ailleurs, les méthodes sont complexes et il peut exister
des discordances quant aux modèles utilisés. Par exemple, pour le méthotrexate, certains
auteurs ont utilisé un modèle à 2 compartiments (335-340) et d’autres à 3 compartiments
(341, 342), avec une supériorité rapportée du modèle à 3 compartiments selon Sabot et al
(342), mais pas chez tous les patients. Il semble donc que, selon la population étudiée et la
richesse des valeurs de concentrations et des temps de prélèvement, le modèle décrivant
les données puisse être variable. Une fois validés, les modèles pharmacocinétiques de
population fournissent des éléments de réponse sur la variabilité interindividuelle et les
facteurs pouvant l’expliquer. L’idéal dans des objectifs comme celui que nous poursuivions
est de disposer d’un modèle suffisamment robuste pour pouvoir être utilisé pour simuler de
nouveaux schémas d’administration en fonction d’un objectif d’exposition. Les études tentant
de relier l’exposition à la réponse restent donc indispensables à mener pour avancer dans
cette voie.
158
CONCLUSION
Les résultats des différents travaux que nous avons menés confirment la difficulté de
maîtriser la variabilité pharmacocinétique inter-individuelle du méthotrexate et du rituximab.
Si la prescription basée sur la surface corporelle n’est clairement pas adaptée à la plupart
des médicaments anticancéreux, il reste nécessaire de mieux identifier les sources de
variabilité. A terme, un ajustement individuel de la posologie a priori basé sur des facteurs
individuels permettrait de tendre vers une efficacité clinique optimale. Cette adaptation a
priori est par exemple utilisée en pratique courante pour le carboplatine. Elle ne permet
cependant pas toujours de s’affranchir d’une adaptation de posologie a posteriori. Cette
dernière, effectuée en fonction des concentrations réellement mesurées chez le patient est
déjà proposée pour quelques médicaments anticancéreux tels que le 5-fluorouracile ou le
méthotrexate.
La variabilité de réponse dans le LNH ne semble donc pas encore totalement
expliquée et les pistes de recherche restent très larges. Les explorations génétiques sont
notamment en plein essor et tentent d’identifier de nouveaux marqueurs pronostiques de
réponse concernant des gènes impliqués dans la résistance tumorale ou la variabilité
pharmacocinétique. Dans l’avenir, l’intégration de tous ces facteurs dans un modèle de
réponse pourra peut être permettre de diminuer encore le nombre de patients ne répondant
pas à leur traitement.
159
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178
ANNEXE 1
Pharmacokinetic factors and response variability to drugs used in lymphoma
ABSTRACT
The high variability of clinical response in Non-Hodgkin Lymphoma remains an important
issue for clinicians. Apart from the known prognosis factors associated to patients or
diseases characteristics, we evaluated the influence of anti-cancer drugs pharmacokinetics
on response variability.
We showed a relationship between methotrexate exposure and response in primary cerebral
lymphoma. Those results could help choosing the best administration schedule among the
two analysed. Concerning rituximab, after reviewing literature data on its pharmacokinetics,
we developed an ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) suitable for the
measurement of serum concentrations of this monoclonal antibody in man. This method was
applied to a pharmacokinetic analysis conducted in 10 patients. In this study, we tried to
identify the factors influencing rituximab pharmacokinetics, with a particular emphasis on
tumour burden.
Key words : Non-Hodgkin Lymphoma, prognosis factors, methotrexate, rituximab, pharmacokinetic variability
BLASCO Hélène Facteurs pharmacocinétiques et variabilité de réponse aux médicaments utilisés dans le traitement des lymphomes Directeur de Thèse : Professeur E. Chatelut Soutenance le 16 mai 2008, à la Faculté de Pharmacie de Toulouse Résumé : L’importante variabilité de la réponse thérapeutique dans les Lymphomes Malins non Hodgkiniens reste une préoccupation majeure pour les cliniciens. Au-delà des facteurs pronostiques dépendants des caractéristiques du patient et de la pathologie déjà décrits, nous nous sommes intéressés au rôle de la pharmacocinétique des médicaments anticancéreux dans la variabilité de la réponse. Nous avons montré l’existence d’une relation exposition-réponse pour le méthotrexate dans le lymphome cérébral primitif. Ce résultat pourrait permettre d’argumenter l’utilisation préférentielle de l’un des deux schémas d’administration étudiés. Concernant le rituximab, après avoir fait le point sur les données bibliographiques existantes et nous avons mis au point une méthode de dosage de cet anticorps monoclonal par ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) qui a secondairement été utilisée pour analyser les données d’une étude pharmacocinétique. Nous avons notamment essayé d’identifier les sources de variabilité pharmacocinétique de ce médicament en analysant plus particulièrement la masse tumorale. Mots-clés : Lymphome Malin Non Hodgkinien, facteurs pronostiques, méthotrexate, rituximab, variabilité pharmacocinétique. Discipline : Science de la Vie et de la Santé, Biotechnologies Laboratoire de rattachement : UPS EA3035, groupe de pharmacologie clinique et expérimentale des médicaments anticancéreux, rattachés à l’IFR 300 Centre Claudius Régaud 20-24, rue du pont St Pierre 31052 Toulouse cedex
![EASA.21J.274 - GOMOLZIG · 2019-04-02 · DOA ref. EASA.21J.274"; 2. 4. [not applicable] a major change to a type-certificate a supplemental type-certificate [not applicable] es of](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/5e8b8ff1fcaf27615c3a87c7/easa21j274-gomolzig-2019-04-02-doa-ref-easa21j274-2-4-not-applicable.jpg)
