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Les molécules d’adhésion cellulaire ayant un rôle dans l’angiogenèse

CHAPITRE I : INTRODUCTION

II. L’ANGIOGENÈSE

6. Les molécules d’adhésion cellulaire ayant un rôle dans l’angiogenèse

Les molécules d’adhésion cellulaire (CAMs) sont des glycoprotéines transmembranaires qui permettent l’interaction physique entre 2 cellules adjacentes ou entre une cellule et la matrice extracellulaire. Les CAMs sont classées par famille en fonction de leurs propriétés structurelles et fonctionnelles [Francavilla et al.,

2009]. Il existe 4 familles de molécules d’adhésion cellulaire : les intégrines, les membres de la famille des immunoglobulines, les cadhérines et les sélectines. Les membres de chaque famille ont été détectés au sein de vaisseaux sanguins néoformés (angiogéniques) [Bischoff, 1997].

6.1 Les intégrines o Structure des intégrines

Les intégrines sont des protéines transmembranaires constituées de deux sous unités,l’une nommée α et l’autre β. Il existe 24 possibilités de paires hétérodimériques puisqu’il existe 18 types de sous unités α et 8 types de sous-unités β chez les mammifères. Les intégrines sont constituées d’un large domaine extracellulaire, qui lie des ligands extracellulaires, un domaine transmembranaire et une queue cytoplasmique qui interagit avec des molécules de signalisation cellulaire [Luo et al., 2007] (Figure I.24-A). Le domaine extracellulaire a pour fonction de se lier avec les protéines de la matrice extracellulaire comme la fibronectine et le collagène, avec des acteurs de la coagulation comme la thrombospondine et le Facteur de von Willebrand, ou encore avec d’autres molécules d’adhésion cellulaire comme le VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule) [Stupack, 2007]. Quelques exemples d’interactions sont presentés Figure I.24-B.

β1

α1 Laminine, collagène

α2 Laminine, collagène, α2 β1

α3 Laminine collagène, fibronectine, épiligrine, entactine, α2 β1 α4 Fibronectine (CS-1) VCAM

α5 Fibronectine (RGD), L1-CAM, fibrinogène α6 Laminine, Merosine, kalinine

αv β3

Vitronectine, fibrigène, facteur de von Willebrand, collagène dénaturé, thrombospondine, Del-1, Cyr-61, FISP

β5 Fibronectine, vitronectine β6 Vitronectine, osteopontine, Del-1 β8 Fibronectine

α6 β4 Laminine

Figure I.24 : Intégrines: structure et ligands endogènes. A-représentation schématique des intégrines [http://www.myvisiontest.com] B-Quelques exemples de liaison des intégrines aux molécules endogènes [Hwang et Varner, 2004].

o Rôle dans l’angiogenèse

A la surface des cellules endothéliales, les intégrines (αvβ3, αvβ5 et α5β1) participent à la régulation de la migration, de la prolifération et de la survie des

B A

cellules endothéliales pendant la formation de néo-vaisseaux (Figure I.25-1). De plus, l’interaction entre les péricytes et les cellules endothéliales, cruciale pour la stabilisation des nouveaux vaisseaux formés, se fait par l’intermédiaire des intégrines (Figure I.25-2). L’angiogenèse et la progression tumorale sont également assurées par la contribution des cellules myéloïdes et des monocytes qui seraient adressés vers la tumeur par l’intermédiaire de leurs intégrines et produiraient localement des cytokines et des facteurs de croissance (Figure I.25-3). Les fibroblastes, par l’intermédiaire de leur intégrines α11β1, coopèrent également à ce processus en augmentant la sécrétion de facteurs de croissance (Figure I.25-4) et en formant un dépôt de collagène qui pourrait induire la résistance de certaines tumeurs au traitement (Figure I.25-5). Enfin, l’expression des intégrines αIIβ3 par les plaquettes est importante pour leur interaction avec les cellules tumorales via un pont de fibrinogène, favorisant la dissémination métastatique (Figure I.25-6) [Desgrosellier et Cheresh, 2010].

Figure I.25 : Implication des intégrines dans l’angiogenèse et la progression tumorale [Desgrosellier et Cheresh, 2010].

Alors que de nombreuses intégrines sont exprimées de manière ubiquitaire dans les tissus adultes, les intégrines αvβ3 sont le plus abondamment exprimées par les cellules endothéliales lors du remodelage angiogénique au sein de tissus

pathologiques [Brooks et al., 1995 ; Brooks et al., 1994]. Les intégrines αvβ3, de par leur rôle décrit précédemment, sont une cible idéale pour une stratégie de ciblage thérapeutique, ou à des fins d’imagerie des tumeurs. Pour valider ces stratégies il est nécessaire d’avoir un modèle tumoral adéquat et bien caractérisé.

o Etudes cliniques

Les intégrines sont des cibles thérapeutiques hautement intéressantes en oncologie de par leurs rôles décrits précédemment [Desgrosellier et Cheresh, 2010]. Plusieurs essais cliniques sont actuellement en cours (Tableau I.10). Le cilengitide, pentapeptide cyclique analogue du RGD, est la molécule la plus avancée dans son développement parmi les inhibiteurs des intégrines dans le domaine du traitement du cancer. Les études précliniques et les études précoces de phases I et II ont démontré une preuve de concept, quoique modeste en terme d’activité antitumorale. Actuellement la phase III vient de terminer sa phase d’enregistrement dans le cas des patients ayant un glioblastome multiforme (GBM) nouvellement diagnostiqué, tandis que des études de phase II dans d'autres indications de tumeurs solides sont en cours [Reardon et Cheresh, 2011 ; Mas-Moruno et al., 2010].

Médicaments Cible Type de médicament Phase clinique Applications MEDI-522 (Viatxin, Abegrin, Etaracizumab) αvβ3 Anticorps humanisé

II Mélanome métastatique, cancer de la prostate métastatique, carcinome colorectal

M200

(volociximab)

α5β1 Anticorps chimère souris/homme

II Mélanome métastatique, carcinome des cellules rénales, cancer du poumon no à petites cellules

CNTO 95 αvβ3,

αvβ5

Anticorps humain

I/II Cancers avancés réfarctaires

PF-04605412 α5β1 Anticorps monoclonal

I Tumeurs solides non répondeuses aux thérapies standards Natalizumab α4β1, α4β7 Anticorps IgG4 recombinant humanisé IV Sclérose multiple Ro 27-2441 _ Antagoniste des intégrines II Asthme EMD 525797 αv Anticorps chimère souris/homme I Tumeurs solides

IMGN388 intégrines Anticorps monoclonal conjugué I Tumeurs solides BG00002 α4 Anticorps recombinant humanisé

II/III Sclérose multiple

ATN-161 α5β1 Peptide I/II Gliome malin

EMD 121974 (cilengitide)

αvβ3, αvβ5

Peptide II/III Mélanome métastatique, cancer de la prostate , cancer du pancréas, cancer du poumon non à petites cellules, glioblastome multiforme

JSM6427 α5β1 Peptide I Dégénération maculaire

Tableau I.10 : Essais cliniques sur des molécules ciblant les intégrines [Avraamides et al., 2008 ; http://www.cancer.gov/drugdictionary; http://clinicaltrials.gov/]

Des études cliniques sont également actuellement en cours pour le ciblage des intégrines pour la visualisation des tumeurs (Tableau I.11).

Médicaments Cible Type de médicament Phase clinique Applications Type d'imagerie [18F]AH-111585 (Fuciclatide F 18 ) αvβ3

αvβ5 peptide contenant la séquence RGD couplée à la fluorine F 18

II Gliome avancé, cancer du poumon, cancer de la tête et du cou, sarcome, mélanome TEP 99 mTc-NC100692 αvβ3 αvβ5 peptide contenant la séquence RGD couplée au technétium II Cardiomyopathie hypertrophique, Syndrome coronaire aigue SPECT 68 Ga-BNOTA- PRGD2 αvβ3 peptide contenant la séquence RGD couplée au gallium

0 Cancer du poumon TEP

/CT/SPECT

Tableau I.11 : Essai cliniques en cours sur l’utilisation du ciblage des intégrines pour la visualisation de foyers tumoraux [http://www.cancer.gov/drugdictionary; http://clinicaltrials.gov/].

6.2 Les sélectines o Structure des sélectines

Les sélectines sont des glycoprotéines transmembranaires classifiées en fonction de leur site d’expression au sein de l’organisme. Il en existe trois types : les sélectines-E pour endothélium activé, les sélectines-P pour plaquettes et les sélectines-L pour lymphocytes [pour revue Jubeli et al., 2012]. Les sélectines-E sont des protéines de 64 kDa également connues sous le nom de CD62E, ELAM-1 et ELAM-2 (endothelial-leukocyte adhesion molecule) et sont exclusivement exprimées dans un contexte non pathologique par les cellules endothéliales. Elles sont parfois sous forme glycosylée et ont alors un poids moléculaire compris entre 100 et 150 kDa [Pahlsson et al., 1995]. Leur structure primaire possède trois domaines, un domaine terminal aminé de liaison à la lectine, un domaine de liaison à l’EGF (epidermal growth factor) et 6 motifs répétés, d’environ 60 acides aminés, chacun similaire à ceux trouvé dans les protéines de liaison au complément [Bevilacqua et

al., 1989]. Le domaine lectine et le domaine EGF sont impliqués dans les interactions

des cellules endothéliales avec les leucocytes.

o Fonction dans l’angiogenèse

Les sélectines jouent un rôle important dans la régulation physiologique, mais elles sont également impliquées dans des processus pathologiques comme l’inflammation, le cancer et la formation de métastases. En effet, la détection des sélectines-E au sein de la vascularisation tumorale de patients atteints de cancer colorectal a été observée par Kiriyama en 1995. Cette expression est induite par des stimuli provenant des cellules tumorales. De plus, lors de cette étude, Ye a observé une expression inversement proportionnelle à la distance des vaisseaux [Ye et al., 1995]. La sélectine-E a pour ligand le sialyl lewis X, cette interaction est bien décrite dans la littérature [Somers et al., 2000 ; Pichierri et Matsuo, 2002] et est très importante dans l’adhésion des cellules cancéreuses à l’endothélium pendant le processus métastatique. En effet, pour certaines lignées tumorales, après le détachement de quelques cellules de la tumeur primaire, l’adhésion à l’endothélium vasculaire n’est possible que par l’interaction du sialyl lewis X exprimé à la surface des cellules tumorales avec leur ligand la sélectine-E exprimée par l’endothélium vasculaire (Figure I.26) [Takada et al., 1993].

Figure I.26 : Représentation schématique de la diffusion métastatique via la sélectine-E [Jubeli

et al., 2012].

o Etudes pré-cliniques et cliniques

De par leur rôle dans la diffusion tumorale, le ciblage des sélectines est une stratégie intéressante dans un contexte thérapeutique. Comme les intégrines αvβ3, les sélectines-E ne sont pas exprimées par l’endothélium des tissus sains mais par les micro-vaisseaux qui contiennent des cellules endothéliales en prolifération [Kraling et al., 1996]. Dans un but thérapeutique, des antagonistes ont été développés pour cibler les sélectines-E, comme des anticorps, des ligands inhibiteurs et des mimes métabolites des glucides [Barthel et al., 2007, Jubeli et al., 2012]. Le Tableau I.12 liste les études précliniques réalisées qui prouvent la validité de cette stratégie in vitro et in vivo.

Système Elément de

reconnaissance Méthode de liaison Evaluation Références

Liposomes

Anticorps sélectine-E liaison directe

In vitro (statique et flux)

Bendas et al., 1998 Anticorps sélectine-E (rat

IgG)

liaison covalente directe ou par un espaceur PEG In vitro (statique) Bendas et al., 1999 Anticorps sélectine-E

murin anti sélectine-E Anticorps monoclonal BBA 26

liaison covalente par un espaceur PEG In vitro (statique) Kessner et al., 2001 Anticorps monoclonal

murin anti sélectine-E IgG2a (H18/7)

liaison covalente avec un lipide formant le liposome In vitro (statique) Spragg et al., 1997 Anticorps monoclonal de

souris anti sélectine-E humaine

liaison covalente via une ancre N-dod-PE In vitro (statique) Gunawan et Auguste, 2009

SLEx Liaison via la sérum

albumine In vivo: arthrite induite au collagène Minaguchi et al., 2008 Microsphères poly (ε- caprolactone)

Anticorps humanisé anti sélectine-E et sélectine-P (HuEP5C7.g2)

Absorption simple In vitro (flux) Dickerson et al., 2001

Microsphère/na nosphères polystyrène

Anticorps humanisé anti selectine-E et sélectine-P (HuEP5C7.g2)

couplé avec la fraction Fc de la protéine A absorbée sur les particules In vitro (statique) Blackwell et al., 2001 Microspheres PLA-PEG Anticorps monoclonal murin 68-5H11 (anti sélectine-E IgG1 humain)

interaction neutravidine- biotine In vitro (flux) / In vivo (injection intrascrotale de TNF-α) Sakhalkar et al., 2003 Nanoparticules

PLA mannose SLEx

liaison covalente avec un squelette polymérique In vitro (statique) Banquy et al., 2008 Copolymères HPMA

Peptide dérivé de l'acide quinique analogue du SLEx

liaison covalente avec un squelette polymérique In vitro (statique) Shamay et al., 2009 Microparticules lipidiques

Ligand peptidique thiolé de la sélectine-E

liaison covalente avec

espaceur PEG In vitro (flux)

Myrset et al., 2011

Tableau I.12 : Systèmes ciblant la sélectine-E, études précliniques [Jubeli et al., 2012, http://www.cancer.gov/drugdictionary; http://clinicaltrials.gov/]].

Des études cliniques en cours (une en phase I et une en phase II), évaluent le ciblage par instillation nasale de la sélectine-E dans le cadre d’accidents cérébrovasculaires ischémiques [http.www.clinicaltrial.gov]. Des travaux sur l’homme sont également en cours dans le cadre de l’évaluation de sondes d’imagerie. En effet, des composés radioactifs immunoconjugués avec le fragment F(Ab)2 de la sélectine-E sont actuellement évalués dans le cadre de la polyarthrite rhumatoïde et des maladies inflammatoires de l’intestin [Bhatti et al., 1998 ; Jamar et al., 2002].