Avancées thérapeutiques dans le ciblage de la voie Notch en cancer

Notre connaissance de plus en plus accrue des mécanismes de fonctionnement de la voie canonique de Notch a permis l'exploration de nouvelles avenues pour la modulation thérapeutique de cette voie, notamment en cancer (Andersson and Lendahl 2014). Les principales approches thérapeutiques utilisées présentement incluent l'inhibition de l'interaction ligand-récepteur, et la perturbation du clivage protéolytique du récepteur (Groth and Fortini 2012, Shao, Huang et al. 2012). De plus, l'identification continue de nouveaux régulateurs de la voie Notch fournit des possibilités additionnelles de ciblage moléculaire pour les traitements, et l'interaction de la voie Notch avec d'autres voies de signalisation permet la mise au point potentielle de stratégies thérapeutiques combinées. En gros, différentes approches thérapeutiques ciblant la voie Notch sont en voie de développement; allant des études pré-cliniques précoces dans des cellules en culture, jusqu'aux essais cliniques comme dans le cas des inhibiteurs de la gamma-sécrétase.

Les inhibiteurs de la gamma-sécrétase (GSIs) bloquent la signalisation Notch en inhibant la production de la forme active (NICD) à partir des récepteurs Notch transmembranaires. Plusieurs études cliniques sont en cours afin d'optimiser le traitement des cancers Notch-dépendants par l'usage des GSIs (Krop, Demuth et al. 2012, Strosberg, Yeatman et al. 2012, Tolcher, Messersmith et al. 2012, Sahebjam, Bedard et al. 2013, Richter, Bedard et al. 2014). À noter que ces derniers ont été conçus à la base pour diminuer la production des peptides béta-amyloïdes dans le traitement de la maladie d'Alzheimer, étant donné que la gamma-sécrétase assure aussi le clivage de la protéine précurseur de l'amyloïde (Buxbaum, Liu et al. 1998). En fait, il existe une myriade de voies de signalisation également régulées par la gamma-sécrétase qui possède une multitude de substrats dont CD44 et les cadhérines (Barthet, Georgakopoulos et al. 2012). Pour cela, l'utilisation des GSIs dans le traitement des tumeurs Notch-dépendantes devrait tenir compte de ces effets pléiotropiques de la gamma-sécrétase afin de tenter de réduire la non-spécificité des thérapies. Pour contourner ces problèmes, des efforts considérables sont déployés afin de développer des modulateurs de la gamma-sécrétase permettant d'orienter l'activité de cette enzyme envers des substrats spécifiques (Wolfe 2012). Finalement, un autre problème qui limite l'utilisation des GSIs dans les thérapies est la toxicité gastro-intestinale qui est reliée à la pan-inhibition de la

signalisation Notch (Real and Ferrando 2009), et qui cause une multitude d'effets secondaires sévères comme la diarrhée, la fièvre, les nausées, les vomissements, et la fatigue.

Des anticorps bloquants qui ciblent des récepteurs NOTCH individuels tels que NOTCH1 et NOTCH2 ont été développés, et ils fonctionnent bien chez l'humain et chez la souris (Wu, Cain-Hom et al. 2010, Agnusdei, Minuzzo et al. 2014). Cette approche d'inhibition de la signalisation Notch est très prometteuse et elle présente l'avantage d'être plus sélective et de réduire les effets toxiques en comparaison aux GSIs qui causent une inhibition générale de Notch. Ainsi, le ciblage de domaines spécifiques des récepteurs comme le domaine NRR de NOTCH1, NOTCH 2 (Wu, Cain-Hom et al. 2010), ou NOTCH3 (Li, Li et al. 2008) s'est avéré efficace pour bloquer les récepteurs dans une conformation qui ne répond plus aux ligands. Par la suite, des études cliniques de phase I portant sur l'inhibition de récepteurs NOTCH spécifiques, sont en cours afin de tester des anticorps contre NOTCH1, NOTCH2 ou NOTCH3 dans le traitement du cancer (Wang, Li et al. 2010, Yu, Liu et al. 2012)(Tolcher, Chugh et al. 2012 ; Davis, LoRousso et al. 2013).

Des anticorps bloquants qui ciblent des ligands individuels de Notch constituent des options thérapeutiques prometteuses, étant donné que les ligands ont des profils d'expression plus restreints que les récepteurs, des fonctions mieux définies, et un taux de mutations bas en cancer (Briot and Iruela-Arispe 2015). Ainsi, des anticorps ciblant le ligand DLL4 ont été développés (Liu, Bham et al. 2011), avec un potentiel thérapeutique en angiogenèse par exemple (Li and Harris 2009). Ces anticorps ont été utilisés pour moduler la vascularisation tumorale dans des modèles animaux (Ridgway, Zhang et al. 2006, Li, Sainson et al. 2007) ou dans des lignées cellulaires transformées (Kuramoto, Goto et al. 2012), et plusieurs d'entre eux font l'objet d'essais cliniques de phase I afin d'évaluer leur toxicité et leur activité anti-tumorale dans le contexte de nombreux types de cancers (Noguera-Troise, Daly et al. 2007, Scehnet, Jiang et al. 2007, Jenkins, Ross et al. 2012). D'autre part, le ligand JAG1 est sur-exprimé dans de nombreux cancers et constitue une cible thérapeutique très intéressante, notamment dans le contexte de l'angiogenèse. Des anticorps contre ce ligand sont en cours de développement et d'étude pour évaluer leur toxicité et leur potentiel anti-tumoral (Li, Masiero et al. 2014). Finalement, l'expression de protéines NOTCH qui servent « d'appâts » pour des ligands spécifiques a été récemment utilisée pour bloquer sélectivement les ligands DLL ou

JAG dans le contexte de l'angiogenèse afin d'inhiber la croissance tumorale. Le développement de telles molécules a été possible grâce à l'identification des domaines EGF- like de NOTCH responsables de son interaction spécifique avec DLL ou JAG (Kangsamaksin, Murtomaki et al. 2015).

L'inhibition de MAML, qui interagit avec le complexe NICD-CSL afin de favoriser la transcription des gènes cibles de Notch, constituerait une approche thérapeutique potentielle pour bloquer les effets de la signalisation Notch. En effet, l'expression d'une forme dominante négative de MAML contenant uniquement le domaine N-terminal de la protéine qui se lie à NICD et à CSL, mais qui est incapable de recruter la machinerie de la transcription, inhibe la signalisation Notch en culture cellulaire et dans des modèles de souris transgéniques (Weng, Nam et al. 2003, Osanyingbemi-Obidi, Dobromilskaya et al. 2011). Cependant l'utilisation de cette version dominante négative de MAML pose des problèmes potentiels de spécificité étant donné que MAML pourrait avoir des effets en dehors de la voie Notch, notamment sur le suppresseur de tumeurs p53, et la béta-caténine (McElhinny, Li et al. 2008, Saint Just Ribeiro and Wallberg 2009). D'autre part, une stratégie alternative plus précise serait d'utiliser un peptide synthétique de MAML ciblant spécifiquement une interface critique du complexe transcriptionnel du NICD. Un tel peptide a démontré des effets anti-prolifératifs en culture cellulaire et dans un modèle murin de LAL-T Notch1-dépendante (Moellering, Cornejo et al. 2009). Cependant, l'efficacité de cette approche devrait être validée dans d'autres systèmes pour évaluer son application thérapeutique potentielle.