Pseudokinases et intérêt pharmaceutique

Pseudokinases et intérêt pharmaceutique

HER3

HER 3 ou Erb3 est un pseudo-récepteur tyrosine kinase qui fait partie d’un groupe de récepteurs du facteur de croissance épidermique humain (EGFR). La famille des récepteurs HER est composée de quatre récepteurs transmembranaires étroitement apparentés (EGFR/HER2/HER3/HER4) et constitue un réseau de signalisation complexe entrelacé avec différentes voies de signalisations telles que ras/raf/MAPk  . Ces molécules sont connues pour contrôler le cycle cellulaire et l’apoptose tumorale; elles régulent la survie, la prolifération, l’angiogenèse mais aussi le métabolisme tumoral. A l’inverse des autres membres de la famille des récepteurs à l’EGF qui possèdent des domaines tyrosines kinases actifs, HER3 manque d’activité kinase intrinsèque , il s’agit donc d’une pseudokinase. L’activation d’HER3 se fait par liaison d’un ligand au récepteur ou par hétérodimérisation avec d’autres membres de de la famille HER. Son activation aberrante déclenche une série d’événements cellulaires conduisant à divers types de cancers, c’est pourquoi nous nous intéressons à son ciblage thérapeutique.

Propriétés structurelles

La famille de récepteur HER se compose d’un domaine extracellulaire glycosylé, d’une partie transmembranaire hydrophobe et d’un segment intracellulaire comprenant le domaine protéine kinase . Le manque d’activité d’HER3 provient d’un défaut structural au sein du domaine kinase qui manque de différents résidus nécessaires à la catalyse. En effet, HER3 ne possède pas de domaine kinase actif. Même si HER3 ne peut être correctement activé, son activité est connue et HER3 peut s’hétérodimériser avec d’autre membres de la famille de l’EGF et contribuer à leur activation . L’analyse de la structure cristalline de HER3 permet de déterminer si le manque d’activité est lié à sa structure. L’activation des membres de la famille EGFR implique la formation de dimères asymétriques entre les domaines kinases intracellulaires dans lesquels un domaine kinase agit comme activateur allostérique de l’autre . Les comparaisons de séquences entre HER3 et les autres membres de sa famille montrent que bien qu’elle ne puisse être activée, HER3 peut servir d’activateur dans les dimères asymétriques .

L’étude menée par l’équipe de Zhang et al., en 2016, montre que la structure du domaine kinase de HER3 diffère peu d’un domaine d’une kinase active mais est verrouillée dans une confirmation inactive. Le domaine kinase HER3 est incapable d’être une kinase fonctionnelle réceptrice. De plus , une différence majeure de contrôle de leur activité est mise en évidence, les récepteurs HER1, HER2 et HER3 sont régulés par des mécanismes auto-inhibiteurs alors que cela n’est pas le cas pour HER4 qui est donc actif constamment .

Rôle dans les pathologies humaines

L’implication de HER3 dans la survenue de différentes cancers est établie. Sa surexpression a été rapporté dans des cancers primaires mais aussi en culture cellulaire. La surexpression de HER3 touche le cancer du sein, de l’ovaire, du poumon, du pancréas, de l’estomac mais aussi de la cavité buccale. Les techniques d’immunohistochimie ont permis de mettre en évidence que dans 50 à 70% des cancers du sein, HER3 est surexprimé et dans la plupart des cas, ce pseudo récepteur est co-surexprimé avec HER2. Dans le cancer du poumon non à petites cellules (NSCLC), le cancer du sein et de celui de l’ovaire, l’expression de HER3 est associée à une survie globale plus courte .

Approches thérapeutiques

Les connaissances sur le pseudo-récepteur tyrosine kinase HER3 nous permettent de l’évaluer comme étant une cible à haut potentiel pour le développement de stratégies thérapeutiques inhibant son activité particulière. Il existe des traitements courants anti-HER3 utilisés mais la plupart du temps ne sont pas suffisants. Il existe aussi des molécules en développement clinique qui semblent prometteuses. Les thérapies anti-ERB ont une place incontournable et incontestée dans l’arsenal thérapeutique en cancérologie. Schématiquement, l’activation de HER3 se fait par la liaison de facteurs de croissances appelés « neurégulines » ou « NRG1 » qui permettent un changement conformationnel menant à sa dimérisation avec d’autres récepteurs de la famille ERB.

NRG1 est un ligand direct de HER3 et HER4 et permet le recrutement de corécepteurs ERB et HER2 menant à la phosphorylation de la tyrosine et l’activation des récepteurs de la famille HER. Ce phénomène conduit à l’activation de chaque acteur de la dimérisation par l’autre partenaire aboutissant à la phosphorylation des récepteurs de l’activation des voies de signalisation majeures RAS/RAF/MEK/ERK et PI3K/AKT/mTOR. Il a été démontré par une étude, que l’interaction de NRG1 avec HER3 permet une prolifération cellulaire autocrine ou paracrine dans les cellules cancéreuses du poumon et du côlon . De plus en plus d’études concernant NRG1 sont conduites et il a également été prouvé que son extinction inhibait l’activité de HER3 et par extension la prolifération cellulaire. Le contraire a  aussi été démontré, l’extinction de HER3 réduit le niveau de NRG1 et inhibe l’invasion de cellules tumorales . L’intérêt dans le ciblage de HER3 par NRG1 parait d’autant plus clair qu’une étude de Gostring et al., a démontré que la coopération NRG1/HER3 jouait un rôle important dans la processus de prolifération des cellules cancéreuses du sein surexprimant HER2  . Finalement, NRG1 est une bonne cible thérapeutique et l’utilisation d’anticorps neutralisants anti-NRG1 permettrait l’inhibition de l’ERBB, notamment dans le cancer de la prostate mortel ou il a été démontré que HER3 était surexprimé et activé par des NRG1 euxmêmes activées par des cellules inflammatoires. La chaine d’activation de HER3 faisant évoluer plusieurs acteurs, les cibles thérapeutiques sont multiples pour empêcher l’activation des vois de signalisations oncogéniques.

La faible activité kinase du récepteur HER3 rend compliqué le développement d’inhibiteurs de tyrosine kinase ciblant ce domaine en particulier. Cependant, la thérapie ciblée à base d’anticorps monoclonaux est une méthode de choix pour le développement de futures thérapies. Les différentes stratégies existantes sont le blocage du récepteur par des anticorps, le blocage de la signalisation (des dimères) HER3 par d’autres membres de la famille HER et le ciblage des ligands HER3.

Les anticorps tels que MM-121, AMG 888, AV-203 ou LJM716 ne ciblent que le récepteur HER3. RO547959 se distinguent des autres anticorps car possède une région Fc glycosylée menant à une plus grande affinité pour HER3. Les composés MM-111, Pertuzumab, MEHD7945A inhibent la signalisation des dimères HER2/HER3 et EGFR/HER3. Le MM-141 est un anticorps bispécifique qui co-cible HER3 et IGF-1R. Les TKI (inhibiteurs de tyrosine kinase) Erlotinib et Gefitinib inhibent l’EGFR, la Lapatinib et l’AZD8931 inhibent l’EGFR et HER2 et l’Afatinib inhibe l’EGFR, HER2 et HER4 et donc pourraient inhiber indirectement HER3. L’Entinostat HDACi peut réduire les niveaux de HER2, HER3, p-AKT et p-MAPK. Enfin, l’inhibiteur HSP90 17-AAG inhibe la maturation conformationnelle et le repliement de protéines de signalisations comme HER mais aussi les composés de la signalisation en aval et inhibe ainsi HER3.

Les anticorps anti-HER3

Nous allons nous attarder sur les mécanismes de ciblages les plus prometteurs qui sont les anticorps monoclonaux anti-HER3. La plupart des anticorps anti-HER3 ne reconnaissent que HER3 mais certains ont été conçu pour reconnaitre également un récepteur tyrosine kinase (RTK) supplémentaire. La plupart des médicaments sont actuellement en phase d’essais cliniques et nous en développons 4 d’entre eux :

Patritumab – (AMG-888 ou U3-1287)

Il s’agit d’un anticorps entièrement humanisé qui a démontré son efficacité in vitro et in vivo dans des modèles de xénogreffes. Il inhibe la fixation du ligand sur HER3 et donc en empêche la phosphorylation induite du récepteur. Il en résulte une down-régulation de HER3 avec une suppression de la prolifération, de la survie et de la croissance des cellules cancéreuses associées . In vitro, cet anticorps se lie au domaine extracellulaire de HER3 et facilite l’internalisation du récepteur inhibant toute signalisation induite par le ligand . Cet anticorps est actuellement testé en phase III dans le traitement de cancers du poumon non à petites cellules métastatique notamment. Une synergie d’action avec l’EGFR-TKI Erlotinib a été observée dans le modèle de xénogreffe FaDu par rapport à son utilisation seul. En se basant sur la capacité de HER3 à se dimériser avec d’autres membres de la famille HER, une thérapie combinée avec d’autres molécules anti-HER pourrait-être efficace dans le traitement de diverses tumeurs malignes.

Seribantumab – ( MM-121)

Il s’agit d’un anticorps monoclonal qui est utilisé pour bloquer l’heterodimerisation de HER3 avec d’autres membres de la famille HER. Cet anticorps inhibe la croissance cellulaire modulée par la neuréguline NRG1 dans des cancers comme le sein et le poumon. En clair, il inhibe la tumorigenèse dépendante de NRG1 . Cet anticorps est un des plus étudiés actuellement, notamment en combinaison avec différentes thérapies comme les TKI (Erlotinib) ou chimiothérapies (paclitaxel) pour le traitement de différents types de cancers et il fait l’objet de plusieurs phases 2 d’essais cliniques.

MM-111

Il s’agit d’un anticorps bispécifique, c’est à qu’il se lie spécifiquement à HER2 et HER3 et forme un complexe de trimère. Il sert notamment à inhiber spécifiquement la signalisation HER3 dans les cancers ou HER2 est surexprimé représentant un sous-type largement représenté dans les cancers du sein et les cancers gastriques . Il est également envisagé d’évaluer MM-111 en combinaison avec d’autres thérapies ciblant HER2 comme le Trastuzumab ou le Lapatinib. Actuellement, MM-111 est testé dans deux phases cliniques 1.

Erlotinib

L’Erlotinib ou [6,7-bis(2-methoxy-ethoxy)-quinalzolin-4-y]-[3-ethylphenyl]amine) est une petite molécule inhibitrice de tyrosine kinase et cible l’EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor) . Elle inhibe l’autophosphorylation de l’EGFR en se liant compétitivement à l’ATP (Adénosine Triphosphate) par liaison à un domaine intracellulaire de la tyrosine kinase.

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Table des matières

CHAPITRE 1 : Introduction générale
I. Les kinases
II. Les pseudokinases
CHAPITRE 2 : Pseudokinases et intérêt pharmaceutique
I. HER3
A. Introduction
B. Propriétés structurelles
C. Rôle dans les pathologies humaines
D. Approches thérapeutiques
E. Les anticorps anti-HER3
1. Patritumab – (AMG-888 ou U3-1287)
2. Seribantumab – ( MM-121)
3. MM-111
4. Erlotinib
II. ROR1
A. Introduction
B. Propriétés structurelles
C. Rôle dans les pathologies humaines
D. Approches thérapeutiques
1. KAN0441571C
2. Inhibiteur ARI-1
3. Le cirtumzumab
4. 5F1-B10 : un anticorps monoclonal de seconde génération
5. Anticorps bispécifiques (biAbs) et conjugués médicaments
6. CAR-T Cells
7. Strictinine
III. RYK
A. Introduction
B. Propriétés structurelles
C. Rôle dans les pathologies humaines
D. Approches thérapeutiques
1. Anticorps monoclonal IgG1k: RWD1
CHAPITRE 3 : Développement de petites molécules chimiques inhibitrices de la voie de signalisation WNT/B-caténine par ciblage de l’interaction PTK7/B-caténine dans les cancers colorectaux
I. Préambule
II. PTK7
A. Introduction
B. Contextes et objectifs
C. Matériels et méthodes
1. Culture cellulaire
2. Test de cytotoxicité au bleu d’Alamar
3. Western-Blot
4. TopFlash
5. RT-qPCR
D. Résultats
1. Identification d’inhibiteurs de PTK7/βcaténine ciblant la voie de signalisationWnt dans les cellules CRC
2. L’inhibition de l’interaction PTK7/βcaténine par de petites molécules modulel’expression des gènes cibles de la signalisation WNT dans les cellules CRC
3. L’inhibition de l’interaction PTK7/β-caténine est cytotoxique pour les cellules de CCR
4. Visualisation de l’expression protéique de PTK7 et β-caténine par des cellulestraitées par les inhibiteurs 20262 et 20278
E. Discussion et conclusion
CHAPITRE 4 : Conclusion générale

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