Depuis ces 20 dernières années, le cancer du poumon est devenu la première cause de mortalité par cancer dans le monde. Les gènes RAS sont mutés dans 50 % des adénocarcinomes pulmonaires et 20 % à 30 % des carcinomes pulmonaires non à petites cellules (CPNPC), le type de tumeur pulmonaire le plus fréquent chez l’homme. Les protéines RAS sont impliquées dans diverses fonctions cellulaires essentielles pour l’initiation et la progression tumorales, comme la prolifération cellulaire, la différenciation, la mobilité et l’apoptose (pour revue, voir [ 1]). Jusqu’à présent, les différentes stratégies visant à inhiber pharmacologiquement les oncoprotéines RAS n’ont pas abouti. Une alternative, cibler les effecteurs situés en aval des RAS à des fins thérapeutiques, a été étudiée. Parmi les différentes voies de signalisation activées par les protéines RAS, la voie ERK (extracellular signal-regulated kinase)-MAPK (mitogen-activated protein kinase) semble être principalement impliquée dans le contrôle de la prolifération cellulaire, essentielle au développement tumoral [ 2]. L’analyse de cette voie de signalisation dans le développement des CPNPC apparaît donc particulièrement pertinente.

Après activation de récepteurs par des stimulus extracellulaires, les GTPases RAS se lient au GTP et recrutent les sérine/thréonine kinases RAF à la membrane cytoplasmique (Figure 1). Les RAF activées phosphorylent et activent les kinases MEK (mitogen-activated kinase/ERK kinase) qui, à leur tour, activent les kinases ERK. Ces protéines phosphorylent notamment de nombreux facteurs de transcription impliqués dans le contrôle de la prolifération cellulaire (→).

Figure 1. La voie de signalisation Ras/Raf/Mek/Erk. La liaison de facteurs de croissance au récepteur à activité tyrosine kinase (RTK) conduit à l’autophosphorylation du récepteur et au recrutement de la protéine adaptatrice Grb2 (growth factor receptor bound 2) qui se lient également aux GEF (guanine nucleotide-exchange factors). Grb2-GEF induisent l’activation des GTPases Ras par liaison au GTP. Les Ras-GTP recrutent alors les kinases Raf à la membrane où elles seront activées par phosphorylation. Les Raf phosphorylent ensuite les kinases Mek qui vont à leur tour phosphoryler les kinases Erk. Les protéines GAP (GTPase-activating proteins) permettent l’hydrolyse du GTP en GDP et l’inactivation des Ras.

Figure 1. La voie de signalisation Ras/Raf/Mek/Erk. La liaison de facteurs de croissance au récepteur à activité tyrosine kinase (RTK) conduit à l’autophosphorylation du récepteur et au recrutement de la protéine adaptatrice Grb2 (growth factor receptor bound 2) qui se lient également aux GEF (guanine nucleotide-exchange factors). Grb2-GEF induisent l’activation des GTPases Ras par liaison au GTP. Les Ras-GTP recrutent alors les kinases Raf à la membrane où elles seront activées par phosphorylation. Les Raf phosphorylent ensuite les kinases Mek qui vont à leur tour phosphoryler les kinases Erk. Les protéines GAP (GTPase-activating proteins) permettent l’hydrolyse du GTP en GDP et l’inactivation des Ras.

(→) Voir l’article de N. Dumaz et al., page 817 de ce numéro

La majorité des mutations des gènes RAS (90 %) observées dans les CPNPC affectent K-RAS, essentiellement au niveau du codon 12. La souris K-Ras ^+/LSLG12Vgeo , générée dans le laboratoire de Mariano Barbacid [ 3], permet d’exprimer l’oncogène K-Ras^V12 après activation par la recombinase Cre. Ces animaux développent des adénomes et adénocarcinomes pulmonaires quelques mois après traitement par la Cre, et ont été utilisés comme modèle d’étude des CPNPC (pour revue, voir [ 4]). Afin de déterminer quelle kinase de la voie de signalisation Raf/Erk/Mek est essentielle pour la signalisation de K-Ras^V12 lors de l’initiation des CPNPC, ces animaux ont été croisés avec des souris dont chacune des kinases Raf, Mek et Erk était inactivée, soit constitutivement, soit de façon conditionnelle [ 5].

Les souris K-Ras ^+/LSLG12Vgeo ont été croisées avec les souris Erk1 ^−/− , Erk2 ^lox/lox , Mek1 ^lox/lox et Mek2 ^−/− . Afin de cibler spécifiquement le tissu pulmonaire, les souris sont traitées avec un adénovirus (par voie intratrachéale) codant pour la recombinase Cre. Ceci permet d’exprimer l’oncoprotéine K-Ras^V12 et de bloquer l’expression des allèles floxés (Erk2 ^lox ou Mek1 ^lox ) simultanément et dans les mêmes cellules. Contrairement à l’ablation d’une seule des deux kinases Mek ou Erk, l’élimination concomitante des deux protéines Mek ou Erk dans le tissu pulmonaire altère significativement le nombre de tumeurs induites par l’oncogène K-Ras et conduit à une augmentation de la survie de ces animaux (Figure 2). Les quelques tumeurs présentes conservent au moins un allèle Erk2 ^lox ou Mek1 ^lox non recombiné, démontrant qu’elles ne peuvent se développer en l’absence des deux kinases Erk ou Mek. Ces observations démontrent que la voie de signalisation Erk-Mapk est essentielle pour les propriétés oncogéniques de K-Ras dans ce modèle murin de CPNPC [5]. Afin d’étudier l’implication des kinases Erk et Mek dans l’homéostasie normale chez l’animal adulte, les souris Erk1 ^−/− ; Erk2 ^lox/lox ; RERT ^ert/ert et Mek1 ^lox/lox ; Mek2 ^−/− ; RERT ^ert/ert ont été générées. La lignée RERT ^ert/ert exprime la CreERT2 (Cre recombinase inductible par le tamoxifène) de façon ubiquitaire. L’ablation ubiquitaire des kinases Mek ou Erk chez la souris adulte est létale en quelques semaines (Figure 2). Par ailleurs, les inhibiteurs de MEK CI-1040, AZD6244 et PD0325901, testés à des doses tolérées dans des essais cliniques de phase précoce, montrent leur absence d’activité antitumorale sur des CPNPC [ 6– 8]. Un autre inhibiteur de MEK : GSK1120212, a permis de stabiliser la maladie chez 9 des 14 patients traités atteints de CPNPC mutés pour K-RAS ¹. L’ensemble de ces résultats confirme l’intérêt des inhibiteurs dirigés contre ERK ou MEK dans le traitement des CPNPC mutés pour K-RAS, tout en soulignant la difficulté de trouver des doses thérapeutiques efficaces sur la tumeur et tolérées par le patient au niveau systémique.

Figure 2. Recherche de cible thérapeutique pour le traitement des CPNPC mutés pour K-Ras. A.Ablation des gènes de la voie Erk-Mapk lors de l’initiation de tumeur pulmonaires induites par l’oncongène K-RasV12. L’ablation concomitante des deux protéines Erk, des deux protéines Mek ou de craf affecte significativement le développement des CPNPC mutés pour K-Ras. B. Ablation systémique des gènes de la voie Erk-Mapk chez la souris adulte. Seule l’ablation systémique de craf permet la survie des animaux.

Figure 2. Recherche de cible thérapeutique pour le traitement des CPNPC mutés pour K-Ras. A.Ablation des gènes de la voie Erk-Mapk lors de l’initiation de tumeur pulmonaires induites par l’oncongène K-RasV12. L’ablation concomitante des deux protéines Erk, des deux protéines Mek ou de craf affecte significativement le développement des CPNPC mutés pour K-Ras. B. Ablation systémique des gènes de la voie Erk-Mapk chez la souris adulte. Seule l’ablation systémique de craf permet la survie des animaux.

Le modèle présenté ici a permis d’identifier les gènes de la voie de signalisation Erk-Mapk impliqués dans l’initiation des CPNPC induits par K-Ras^V12. De nouveaux modèles murins, permettant l’étude de l’importance de ces gènes dans la maintenance et la progression des adénocarcinomes pulmonaires mutés pour K-Ras, sont actuellement en cours de mise au point. Ils permettront la séparation temporelle entre l’expression de l’oncogène K-Ras ^V12 et la délétion des gènes de la voie, une fois que les tumeurs sont établies. Les résultats obtenus à partir de ces nouveaux modèles devraient fournir des informations-clés pour le développement de thérapies ciblées pour le traitement de CPNPC mutés pour K-RAS.

Les auteurs déclarent n’avoir aucun conflit d’intérêts concernant les données publiées dans cet article.