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Mastocytoses: Apport de la biologie moléculaire -‐ Implica8ons
pronos8ques et thérapeu8ques
Michel Arock Oncologie Moléculaire et Pharmacologie, LBPA CNRS UMR8113, ENS Cachan
et Laboratoire Central d’Hématologie, GH Pi8é-‐Salpêtrière, Paris
9e Congrès Francophone d’Allergologie (CFA 2014)
15-18 avril 2014
Conflits d’intérêt
• Intérêts financiers : néant
• Liens durables ou permanents : néant
• Interven8ons ponctuelles : néant
• Intérêts indirects : néant
MCTC: KIT+, FcεRI++: tissus séreux (peau, péritoine)
MCT: KIT+, FcεRI+: Muqueuses
Moelle
Sang
Tissus IL-4, autres
Survie, différenciation, expression des récepteurs SCF NGF IL-4 IL-9 IFN-γ
SCF SCF IL-4
Cellule souche hématopoïé6que: CD34+, KIT+, Lin-‐
SCF IL-10 IL-6
Progéniteur mastocytaire circulant: CD34+, KIT+, CD33+, CD13+, FcεRI Low
KIT dimérisé par 2 molécules de SCF
Rappel sur la différencia8on des mastocytes humains et le rôle central de KIT
TMD
Exon 11
Exon 17, 18
ECD
TK2 (PTD)
Exon 8, 9
JMD
Ig1
Ig3
Ig2
Ig5
Ig4
TK1 (ATP BD)
KI
N-‐terminal
C-‐terminal
Exon 6,7
Exon 4-‐6
Exon 3
Exon 2
Exon 10
Exon 12, 13
Exon 14, 15
Exon 19-‐21
Exon 1
Rappel sur la structure normale de KIT
Récepteur transmembranaire
Exprimé par les cellules souches hématopoïé6ques, les mastocytes, les mélanocytes et les cellules inters66elles de Cajal
Fait par6e de la famille des récepteurs à ac6vité tyrosine-‐kinase intrinsèque
Intervient dans la différencia6on, la survie, la migra6on et l’ac6va6on des mastocytes
Est muté dans certaines mastocytoses, certaines leucémies aiguës, certains lymphomes et dans les GIST
SCF
Courte introduc8on sur les mastocytoses
Groupe hétérogène de pathologies rares (5 à 10 nouveaux cas/million/an) caractérisés par une accumula6on (proliféra6on?) anormale de mastocytes ± matures dans un ou plusieurs organes.
La maladie aceint aussi bien les enfants que les adultes.
Chez l’enfant, la maladie est essen6ellement cutanée (MC) et a tendance à régresser spontanément à l’adolescence.
Les formes de l’adulte sont essen6ellement systémiques (MS) et ne régressent pas.
Les MS sont rela6vement souvent associées à une autre hémopathie maligne (SMD, LAM, SMP,…) (± 30% des cas)
Les symptômes sont liés à : -‐ la libéra6on excessive de médiateurs -‐ l’accumula6on de mastocytes dans les 6ssus
Classifica8on OMS des mastocytoses Catégorie Critères diagnos6ques Pronos6c
Mastocytose cutanée Absence d’aceinte systémique Bon
Mastocytose systémique indolente
Pas d’argument en faveur d’une mastocytose systémique grave Sous-‐type le plus fréquent chez l’adulte
Bon
Mastocytose systémique associée à une hémopathie maligne non mastocytaire
Classiquement associée à un SMD ou un SMP Plus rarement à une LA ou un LNH
Celui de l’hémopathie associée
Mastocytose systémique agressive
Existence de signes témoignant d’une défaillance d’organe secondaire à l’infiltra6on mastocytaire : -‐ insuffisance médullaire -‐ insuffisance hépa6que avec ascite -‐ splénomégalie avec hypersplénisme -‐ ostéolyses et fractures pathologiques -‐ aceinte du tractus diges6f avec malabsorp6on et amaigrissement
Mauvais
Leucémie à mastocytes Variante « aleucémique »
Mastocytes atypiques (mul6lobulés, mul6nucléés) et > 10 % de mastocytes circulants ou > 20 % de mastocytes sur le myélogramme
Mauvais
Sarcome mastocytaire Tumeur maligne détruisant les 6ssus mous Atypie cellulaire mastocytaire++
Mauvais
Mastocytome extracutané Tumeur bénigne rare Cellules matures normales
Bon
Physiopathologie des mastocytoses:
KIT et au-‐delà de KIT
Pourquoi chercher des anomalies de KIT au cours des mastocytoses?
Augmenta8on de la produc8on de SCF?: NON
1) SCF est le facteur majeur de croissance et de survie du mastocyte-‐Son récepteur est KIT
2) Les mastocytoses se caractérisent par une accumula8on anormale de mastocytes dans les 8ssus
Anomalie de KIT ou du SCF?
Anomalies de KIT: OUI
2: Cellules de pa8ents 1: Lignées cellulaires
Lignée cellulaire Origine muta6on Domaine Effet
HMC-‐1 (1993) humaine V560G JM Ac8vatrice D816V PT Ac8vatrice
P815 (1994) souris D814Y PT Ac8vatrice
RBL (1995) rat D817Y PT Ac8vatrice
FMA3 (1996) souris D573-‐579 JM Ac8vatrice
HMC-‐1.1 (2003) humaine V560G JM Ac8vatrice HMC-‐1.2 (2003) humaine V560G JM Ac8vatrice
D816V PT Ac8vatrice
BMMC16 (2005) souris hD816V PT Ac8vatrice
ROSAKIT D816V (2014) homme hD816V PT Ac8vatrice + Lignées de mastocytome de chien (la plupart des anomalies de KIT au JMD)
Anomalies de KIT dans les lignées mastocytaires
Auteur Année Pa6ents muta6on Domaine Effet
Nagata 1995 ISM/AHNMD D816V (A) PT ac8vatrice Longley 1996 UP/ASM D816V (A) PT ac8vatrice Pignon 1997 ASM/MCL D820G (A) PT ac8vatrice Nagata 1997 UP D816V PT ac8vatrice Shah 1998 CM/AHNMD D816V PT ac8vatrice Worobec 1998 Adultes/Enfants D816V (A) PT ac8vatrice Bubner 1998 Adultes/Enfants D816V (A) PT ac8vatrice
V560G (A) JM ac8vatrice Longley 1999 Adultes/Enfants D816V (A) PT ac8vatrice
D816F (C) PT ac8vatrice D816Y (C) PT ac8vatrice E839K (C) PT inac8vatrice?
Kuint 1999 SM/AHNMD D816V PT ac8vatrice
Premières descrip8ons d’anomalies de KIT chez des pa8ents avec différents types de mastocytose
PIP2
PIP3
Membrane
Noyau
Y568 Y570
Y703
Y823
Y937 Y930
Y730 Y721
Y568 Y570
Y703
Y823
Y937 Y900
Y730 Y721
Ras GDP
Raf
Ras GTP
PDK1 PD
K1
FoxO Bad
KIT Signalisa8on par KIT
D816V
Analyse du spectre de muta8ons de KIT chez les pa8ents pédiatriques
Les mastocytoses pédiatriques sont aussi des maladies clonales liées à KIT
Δ419 (7)
InsFF419
C443Y S476I
ITD501-502(2)
ITD505-508
D572A D816Y(2)
K509I(5)
D816I
ITD502-503(2)
D816V(18)
Ig1 Ig2 Ig3 Ig4 Ig5
TM JM TK1 TK2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Δ417-418 D419Y
n=50
Bodemer et al. J Invest Dermatol.130(3):804, 2010
15%
46%
39%
85%
D816V / Y / I
WT
Autres mutations
24.55%
35.46%
75.45%
D816V / Y / I
WT
Autres mutations Enfants
(n=110)
39.99%
Del417-‐418-‐419 InsAsn-‐Ala Del417-‐418-‐419 InsIle Del417-‐418-‐419 InsTyr
Del419Asp 419ins6 C443Y S451C S476I
Ins6 501-‐502 Ins6 502-‐503 Ins6 504
Ins12 505-‐508 K509I D572A
Del564-‐576
Extension de l’étude sur une cohorte de 110 pa8ents pédiatriques
Est-‐ce que les différents mutants de KIT sont équivalents en terme d’ac8vité?
Toutes ces muta8ons induisent la phosphoryla8on cons8tu8ve de KIT => muta8ons ac8vatrices
Yang et al. Blood. 116(7):1114, 2010
SCF -‐ + -‐ + -‐ + -‐ + -‐ + -‐ + -‐ + -‐ +
P-‐Y719-‐KIT
KIT
ERK2
175KD
83KD
175KD
83KD
47.5KD
32.5KD
TMD
V560G
A814V R815K insV815_I816
D816V D816Y or F or H or I I817V D820G N822I
F522C
Exon 11
Exon 17, 18
ECD
TK2
Exon 8, 9
JMD
Ig1
Ig3
Ig2
Ig5
Ig4
InsFF419; Δ419Y; Δ417-‐419InsY
C443Y
S476I ITD501_502; ITD502_503
ITD505_508 K509I
D572A
V559I
A533D
TK1
KI
Exon 6,7
Exon 4-‐6
Exon 3
Exon 2
Exon 10
Exon 12, 13
Exon 14, 15
Exon 19-‐21
Exon 1
E839K
Résumé: principales muta8ons de KIT rencontrées au cours des mastocytoses
La muta6on D816V est retrouvée chez plus de 90% des adultes aceints de SM et chez 35% des enfants avec mastocytose cutanée. Les autres muta6ons en 816 sont très rares.
V819Y S840N
Anomalies retrouvées chez près de 40% des pa6ents pédiatriques
Conséquences de la posi8on des muta8ons
de KIT sur leur sensibilité aux différents
inhibiteurs de tyrosine kinase
Sensibilité des différents mutants aux inhibiteurs de tyrosine kinase in vitro
Les anomalies de KIT retrouvées dans le domaine extracellulaire sont sensibles à l’Ima8nib, mais pas la muta8on D816V
Yang et al. Blood. 116(7):1114, 2010
Pa6ents 1 2 3 4 5 6
0
5
10
15
20
25
30
35
Contrôle Ima6nib 1µM
% of tum
or m
ast cell
Age (years) 51 52 70 58 70 31
Sexe M F F F F M
Tryptase level (µg/L) 36 40 200 89 9 6
Pa6ents 1 2 3 4 5 6
KIT muta6on D816V D816V D816V D816V D816V D816V
0
20
40
60
80
100
% of n
ormal viable mast
cells
Ima6nib (µM) 0 0.1 1 10
Absence d’effet de l’ima8nib ex vivo sur les cellules de pa8ents MS avec muta8on KIT D816V
Zerma8 et al. Oncogene. 2003 Feb 6;22(5):660-‐4.
Comment contourner la résistance de KIT D816V à l’ima8nib?
• Dasa6nib? • PKC412? • Nouveaux inhibiteurs allostériques de KIT?
• Molécules agissant en aval de KIT?
• Autres approches (allogreffes)?
KIT
0.1 1.0 0 0 0.1 1.0
HMC1.1 HMC1.2
µM
p-‐KIT
p-‐KIT PKC412
Dasa6nib
0
20
40
60
80
100
DMSO 0.1%
1 10 20 50
Viability (%
)
Concentra6ons (µM)
ROSA KIT D816V
SF-‐1-‐066
BP-‐1-‐102
BP-‐1-‐108
Une muta8on de KIT est-‐elle le seul
évènement impliqué dans l’appari8on de
la maladie?
QUID DE L’HETEROGENEITE DE LA MALADIE, MALGRE L’APPARENTE
HOMOGENEITE DES ANOMALIES DE KIT?
Tefferi et al. 2009
48 pa6ents avec SM
Traina et al. 2012 26 pa6ents
(15 ISM, 8 SM-‐AHNMD, 2 ASM et 1
sarcome mastocytaire)
Soucie et al. 2012 73 pa6ents.
Maladie agressive (n=38) ou non agressive (n=35)
Schwaab et al. 2013 39 SM pa6ents KIT
D816V+. Compar6ment SM variant de ISM à MCL. 23 AHNMD.
Muta6ons de TET2
15% des pa6ents ISM, 40 % des pa6ents ASM et 35% des pa6ents avec SM-‐AHNMD. Moyenne: 29%
6 pa6ents (23%), surtout ceux aceints de SM-‐AHNMD (5 pa6ents sur 6)
15 pa6ents (20,3%), tous avec une forme agressive
15 pa6ents (38,5%), tous avec SM-‐AHNMD
Anomalies moléculaires addi8onnelles les plus fréquentes au cours des formes avancées 1-‐ Anomalies de TET2
Schwaab et al. 2013 39 pa6ents KIT D816V+ avec SM (dont 10 avec ISM, 2 avec SSM, 2 avec SM-‐AHNMD, 15 avec ASM et 7 avec MCL)
Hanssens et al. 2014 72 pa6ents aceints de
mastocytose Maladie agressive (n=41) ou non agressive (n=31)
SRSF2-‐P95
Muta6ons de SRSF2
14 pa6ents posi6fs (35%), tous avec une forme agressive ou une MCL
17 pa6ents posi6fs (24%) dont 15/17 avec maladie agressive
Anomalies moléculaires addi8onnelles les plus fréquentes au cours des formes avancées 2-‐ Anomalies de SRSF2
Traina et al. 2012 26 pa6ents
(15 ISM, 8 SM-‐AHNMD, 2 ASM et
1 sarcome mastocytaire)
Schwaab et al. 2013 39 pa6ents KIT D816V+ avec SM (dont 10
avec ISM, 2 avec SSM, 2 avec SM-‐AHNMD,
15 avec ASM et 7 avec MCL)
Damaj et al. 2014 62 pa6ents avec SM-‐AHNMD, dont 43 testés pour une anomalie d’ASXL1
Muta6ons d’ASXL1
3 pa6ents posi6fs (12%). 1 avec ISM et 2 avec SM-‐AHNMD.
8 pa6ents posi6fs (20,5%) tous avec une AHNMD.
6 pa6ents posi6fs (14%), tous avec une AHNMD myéloïde.
Anomalies moléculaires addi8onnelles les plus fréquentes au cours des formes avancées 3-‐ Anomalies d’ASXL1
Etudes Wilson et al. 2011 Traina et al. 2012 Schwaab et al. 2013 Hanssens et al. 2014
Muta6ons de NRAS
2 pa6ents (1 avec ASM et 1 avec SM-‐LMMC)/44
Non testé 2 pa6ents avec ASM/39 2 pa6ents avec SM-‐AHNMD/74
Muta6ons de KRAS
Aucun pa6ent posi6f/44
Non testé 4 pa6ents/39 (10,2%) dont 3 avec une ASM et 1 avec une MCL
Aucun pa6ent posi6f/74
Muta6ons de CBL Non testé 1 pa6ent avec SM-‐AHNMD/26
8 pa6ents/39 (20,4%) dont 7 avec AHNMD et 1 avec ISM
1 pa6ent/74
Muta6ons de DNMT3A
Non testé 3 pa6ents dont 2 avec ISM et 1 avec SM-‐LMMC/26
Aucun pa6ent posi6f/39 Aucun pa6ent posi6f/74
Muta6ons d’ETV6 Non testé Non testé 1 pa6ent avec SM-‐AHNMD/39
Non testé
Muta6ons d’EZH2 Non testé Aucun pa6ent posi6f/26
2 pa6ents/39 dont 1 SM-‐AHNMD et 1 ASM-‐AHNMD
Aucun pa6ent posi6f/74
Muta6ons de RUNX1
Non testé Non testé 9 pa6ents/39 (23%), tous avec une ASM, associée ou non à une AHNMD
Non testé
Muta6ons de SETBP1
Non testé Non testé 1 pa6ent/39 avec ISM
Non testé
Anomalies moléculaires addi8onnelles moins fréquentes
Certains pa8ents peuvent présenter jusqu’à 6 anomalies moléculaires différentes associées (y compris KIT D816V)
Schwaab J, et al. Blood. 2013 Oct 3;122(14):2460-‐6.
Certains pa8ents peuvent présenter jusqu’à 6 anomalies moléculaires différentes associées (y compris KIT D816V)
Hanssens, et al. Haematologica, 2014.
La présence d’au moins une anomalie addi8onnelle a un impact néga8f sur la survie globale des pa8ents
Schwaab J, et al. Blood. 2013 Oct 3;122(14):2460-‐6.
Conclusions (1) : quelle(s) lésions moléculaires pour quels pa8ents?
Des muta8ons ac8vatrices dans le domaine ECD de KIT sont fréquemment trouvées chez les pa8ents pédiatriques. Elles sont pour la plupart sensibles à l'ima8nib.
La muta8on D816V est la muta8on de KIT la plus fréquemment rencontrée chez les adultes avec SM. Elle est ac8vatrice et résistante à l'ima6nib.
L'évolu8on clinique et le pronos8c des différents sous-‐types de SM varient considérablement selon les pa8ents.
Des anomalies géné8ques supplémentaires et/ou la surexpression aberrante de certaines voies de signalisa8on sont trouvées lors des ASM et des SM-‐AHNMD. Ces anomalies sont associées à la progression de la maladie et à un moins bon pronos8c. Elles peuvent amener à instaurer un traitement cytoréducteur.
Conclusions (2) : quelle(s) thérapeu8que(s) pour quels pa8ents
Chez les pa8ents présentant ces formes avancées, les ITKs pourraient être u8lisés pour le traitement:
-‐ Chez les quelques pa0ents avec anomalies de KIT sensibles à l’ima0nib (ECD, F522C, V560G, ...) ou sans anomalie de KIT, l'ima0nib peut être u0lisée.
-‐ Chez les pa0ents avec KIT D816X, les résultats des essais cliniques avec d'autres inhibiteurs de tyrosine kinase (dasa0nib, nilo0nib) ont été décevants (pas de RC). D’autres ITK sont actuellement à l'étude (midostaurine++)
Alterna8vement, il peut être envisagé de cibler d'autres molécules de signalisa8on tels que STAT-‐5, PI3-‐K, AKT, mTOR, Lyn, Btk ..., et d'u8liser ces médicaments en associa8on afin de surmonter la résistance de KIT D816V.
Remerciements
CEREMAST -‐ Necker Hospital Paris Stéphane Barete Chris8ne Bodemer Chantal Brouze Danielle Canioni Marie-‐Olivia Chandesris Sophie Georgin-‐Lavialle Olivier Hermine
Laboratoire d’Hématologie-‐CHU Pi8é-‐Salpêtrière Elise Chapiro Frédéric Davi Magali Legarff-‐Tavernier Florence Nguyen-‐Khac
INSERM U891 -‐ Marseille Patrice Dubreuil Ka8a Hanssens
Service d’Hématologie Clinique-‐ CHU d’Amiens Gandhi Damaj
Université Médicale de Vienne Sabine Cerny-‐Reiterer Emir Hadzijusufovic Peter Valent
CNRS U8113 -‐ ENS Cachan Syham Bibi Sylvie Jeanningros Ghaith Wedeh
MERCI DE VOTRE ATTENTION
Survie globale en fonc8on du type de mastocytose systémique : étude sur 342 pa8ents adultes
Pardanani A, Tefferi A. Curr Opin Hematol. 2010 Mar;17(2):125-‐32.
PIP3 PI4,5P2
GAB2
AKT
P
P110 P85
Voie PI3K/AKT
KIT D816V
P P
AKT PDK1
Prolifération Activation cellulaire
Voie STAT
STAT
3 STAT3
PTEN
STAT5b
Membrane
STAT
1 STAT1 ST
AT1 STAT
3
STAT
5a STAT
5a STAT
5a STAT
5b
STAT5b ST
AT5b
Survie Progression dans le cycle
cellulaire
Noyau ADN
Boucle ADN
STAT-Oligomers
N N N N
pFox0´s HP1
HP1 HP1
STAT5a
AKT P
STAT
5a
Gènes cibles: Bcl-XL,
Bcl-2, Mcl-1, C-Myc, Cyclin D1, D2, D3, Glut1, CD25,
CD123, IL-4Ralpha, Ly-6E, CIS, SOCS1-3
PI4,5P2
Voies PI3-‐K/AKT-‐STAT5 et signalisa8on de KIT D816V
P-‐Y-‐Stat5 Tryptase
MCL
Normal BM
HMC-‐1
P-‐Stat5
Tryptase
Les mastocytes néoplasiques KIT D816V+ expriment cons8tu8vement phospho-‐STAT5
ISM
Harir N et al, Blood, 2008;112:2463-‐73
Baumgartner C et al, AJP, 2009, 175, 2416-‐29
MUTATIONS DE TET2, SRSF2, ASXL1, SF3B1,
… Proliféra6on
différencia6on
Modèle de coopéra8on oncogénique et phénotype de la maladie
Mécanismes de l’ac8va8on de KIT WT “sauvage”
La liaison du ligand induit la dimérisa8on du récepteur et la phosphoryla8on de résidus tyrosine.
Les phosphotyrosines agissent alors comme des sites de fixa8on pour les domaines SH2 d'une série de molécules de transduc8on du signal.
La voie des STATs est préféren8ellement ac8vée par les mutants de KIT
Yang et al. Blood. 116(7):1114, 2010
Y568 Y570
Y703
Y823
Y937 Y930
Y730 Y721
PIP2
JAK2
STATs
Transcription
SFK
Ras GDP
Raf
Mek1/2
Shc
PLCγ
Y568 Y570
Y703
Y823
Y937 Y900
Y730 Y721
Grb2 Sos
Grb2 Sos
PIP3
AKT
PH
PDK1
PDK
1
STATs
STATs
GTP
Erk1/2
Erk1/2
mTOR
NFKB
Différencia6on, proliféra6on, survie
(inhibi6on de l’apoptose)
Fonc6ons
Membrane
Noyau
JNK
cJun
AP1
cFos
FoxO Bad
Ras p85 p110 AKT PH
STATs
p85 p110
STATs
STATs ADN
KIT Principales voies de signalisa8on
induites par KIT WT
Critères de diagnos8c OMS des mastocytoses systémiques
Majeur : Infiltrat mul6focal dense de mastocytes (> 15 MC) dans la biopsie médullaire et/ou dans d’autres organes extracutanés (immunomarquage tryptase ou autre colora6on)
Si 1 critère majeur + 1 critère mineur ou 3 critères mineurs => Mastocytose systémique
Mineurs
a. Dans l’infiltrat mastocytaire détecté en B.M. ou un autre organe extracutané, >25% des mastocytes sont fusiformes ou, sur le myélogramme, les mastocytes atypiques représentent >25% de tous les MC. b. détec6on d’une muta6on ponctuelle de KIT en 816 dans la M.O., ou le sang ou un autre organe extracutané c. Mastocytes CD117+ coexprimant CD2 et/ou CD25 dans la M.O., le sang ou un autre organe extracutané d. Tryptase totale sérique >20 ng/ml de façon permanente (si AHNMD, d n’est pas appliquable)
Mastocytoses cutanées: observa6on clinique, signe de Darier, histologie posi6ve avec infiltrat de mastocytes mul6focal ou diffus, muta6ons de KIT.
Mastocytoses systémiques: Cytologie et histologie :
-‐ Bleu de toluidine -‐ Marquage à l’an6tryptase -‐ Phénotypage (CD117, CD2, CD25)
Mesure des médiateurs mastocytaires: -‐ Tryptase* -‐ Histamine sang + urine -‐ Métabolite urinaire PGD2
Recherche d’une muta6on ac6vatrice de KIT *: de loin le médiateur le plus significa6f
Diagnos8c des mastocytoses
