Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. I - n° 2 - avril-mai-juin 2012 57

HER2 et cancers du sein

HER2 et cancers du sein HER2 and breast cancersAnne Vincent-Salomon*

* Département de patho-logie, Institut Curie, Paris.

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» La détermination du statut de HER2 est indispensable au moment diagnostique initial des cancers infi ltrants du sein afi n de défi nir la classe moléculaire de la tumeur et les possibilités d’utilisation de thérapie ciblée anti-HER2. Le statut de HER2 est déterminé par immunohistochimie en première intention et par hybridation in situ pour vérifi er les scores 2+. Les taux de surexpression (score 3+) de HER2 sont différents en fonction du type histologique, du grade, du stade de la tumeur et varient de 9 à 30 %. La fi abilité de la détermination requiert un contrôle de qualité externe et interne strict avec, en particulier, l’utilisation de témoins externes de manipulation au nombre de copies du gène HER2 connues. Les tumeurs anti-HER2 sont une entité distincte des autres types moléculaires mais forment un groupe hétérogène en fonction du statut des récepteurs hormonaux, du niveau élevé ou faible de l’amplifi cation de HER2, des anomalies chromosomiques associées à cette amplifi cation et de la nature du stroma lymphoïde ou non. Les critères de réponse aux thérapies ciblées anti-HER2 sont de mieux en mieux connus (niveau d’amplifi cation de HER2, mutations des autres gènes de la voie de transmission du signal intracellulaire tels que PI3KCA ou la perte de PTEN). Les données issues du séquençage parallèle massif apporteront un éclairage encore plus fin des paramètres déterminant la sensibilité des tumeurs aux anti-HER2 et permettront d’optimiser les combinaisons de thérapies ciblées afi n d’augmenter leur effi cacité.

Mots-clés : HER2 – Immunohistochimie – Cancers du sein – Taux de surexpression – Résistance aux anti-HER2.

HER2 status determination is mandatory for all invasive breast carcinomas at initial diagnosis in order to determine their molecular class, and the indication of anti HER2 targeted therapy. This status is determined up-front by immunohistochemistry followed by in situ hybridization for 2+ scores. HER2 over expression rates vary from 9 to 30%, these diff erences being related to histological types, grade and stage. The accuracy of this determination relies on the use of internal and external quality controls as defi ned by international recommendations. The use of external controls composed of tumor samples with a known number of HER2 gene copies is required. HER2 amplifi ed breast carcinomas represent a distinct entity from other molecular subtypes but encompass several sub-groups defi ned by the hormonal receptor status, the level of HER2 amplification and the presence of a lymphoid stroma. Predictive parameters of response to anti HER2 therapies have been defi ned during the past ten years such as level of HER2 amplification, PI3KCA mutations or PTEN loss. Data from next generation sequencing should refi ne predictive markers of anti HER2 sensitivity and help to determine the optimal combinations of targeted therapies in the next future.

Keywords: HER2 – Breast cancers – Immunohistochemistry – Rates of positivity – Resistance to anti-HER2.

L’ existence d’une amplification récurrente de l’oncogène HER2 dans les cancers du sein a été découverte par Dennis Slamon et al.

en 1987 (1). La survenue de l’amplification de HER2 était alors associée à une évolution défavorable de la maladie liée entre autres à une augmentation des capacités de prolifération et de croissance des cellules tumorales, conséquences de l’amplification de l’oncogène. Quinze ans après cette découverte, une thérapie ciblée anti-HER2 était mise à la disposition des oncologues : le trastuzumab. Grâce à cette théra-

pie, le pronostic des patientes atteintes d’un can-cer HER2 amplifié s’est considérablement amélioré. Cette possibilité thérapeutique nécessitait donc une détermination précise du statut HER2 des carcinomes mammaires au diagnostic. Ainsi, en parallèle de la description de leur statut hormonal, la définition du statut de HER2 venait compléter leur caractérisation et a donc mis en lumière l’existence des tumeurs triple négatives.En 10 ans d’utilisation du trastuzumab, du fait aussi de l’arrivée d’autres molécules ciblant la voie HER2 et d’une meilleure connaissance de la diversité biologique des

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Marqueurs prédictifs de sensibilité et

de résistance aux anti-HER

carcinomes mammaires, nous avons pu approfondir nos connaissances sur les carcinomes HER2 amplifi és et les paramètres conditionnant la réponse aux traitements anti-HER2, ainsi que sur les prérequis indispensables à la caractérisation du statut de HER2 en pratique clinique.

L’oncogène HER2

L’oncogène HER2 (c-erbb2/neu) est localisé sur le bras long du chromosome 17 (en 17q1.2 ; de 35,109 à 35,138 Mb). Ce gène est un membre de la famille du

récepteur à l’Epidermal Growth Factor (EGFR), famille de récepteurs transmembranaires à activité tyrosine kinase. Le gène HER2 code pour un récepteur qui n’a pas de domaine de liaison à un ligand. Toutefois, HER2 forme des hétérodimères avec les autres membres de la famille de l’EGFR, favorisant ainsi la stabilisa-tion de la liaison au ligand et l’activation de la trans-mission du signal intracellulaire sous-jacent tel que celui de la voie des mitogen-activated protein kinase (MAPK) et des phosphatidylinositol-3 kinases (PI3K) [figure 1] (2).Son activation, en particulier dans les cancers du sein, est essentiellement liée à une amplifi cation qui a pour conséquence d’entraîner une surexpression de la pro-téine à la surface des cellules (fi gure 2). Cette amplifi ca-tion concerne le gène HER2 et les gènes qui l’entourent sur le bras long du chromosome 17 tels que STARD3, GRB7, PNMT, PERLD1 (3, 4). Les anomalies de nombres des chromosomes sont les altérations génomiques les plus fréquentes dans les carcinomes mammaires. Il est donc vite apparu important de distinguer les anomalies de nombre du chromosome 17 pouvant survenir dans le processus de carcinogenèse des réelles amplifi cations visant à activer l’oncogène HER2, elles seules étant indicatrices de thérapie anti-HER2 aujourd’hui.

Détermination du statut de HER2dans les carcinomes mammaires

Les méthodes de détermination du statut de HER2 doivent suivre les recommandations internationales et nationales qui donnent des règles précises à appliquer le plus scrupuleusement possible (5, 6).La technique de première ligne est l’immunohisto-chimie (IHC). Préalablement à son utilisation en pra-tique clinique, il est recommandé que cette technique soit calibrée sur l’amplifi cation du gène avec une concordance de plus de 95 % entre les 2 approches. Le laboratoire doit pouvoir prouver les résultats de sa calibration et son adhésion à des organismes de contrôle de qualité tels que l’Association française d’assurance qualité en anatomie et cytologie patho-logiques (AFAQAP) ou le United Kingdom National External Quality Assessment Service (UK NEQUAS). Les résultats de l’IHC identifi ent 3 scores de HER2 : scores 0 et 1+ avec 10 % de cellules ayant un mar-quage d’intensité faible et incomplet ; score 3+ avec plus de 30 % de cellules marquées comportant un marquage d’intensité forte et complet ; score 2+ avec au moins 10 % de cellules marquées (≥ 10 %) avec

Figure 1. Voies de signalisation en aval des récepteurs de la famille EGFR et en particulier HER2 et HER3 (2).

PIP3PIP2PI3K

p110

Ligands

ERBB3ERBB2Membranecytoplasmiqueexterne

Régions de dimérisation

PP

PP

PPP

PPP PTEN

RAS

RAF

MEK

MAPK

Sos GRB2 Shc

mTOR

PDK1

NF-κB GSK3βp27

p85

AKT

BAD

Membrane nucléaire

Cycline D1 et cycline D2MYCVEGFA

Angiogenèse Prolifération Contrôle ducycle cellulaire

Suppressionde l’apoptose

Survie

P

P

I III II

III III

IV IV

C

N C

N

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HER2 et cancers du sein

un marquage d’intensité faible ou modérée mais complet (tableau I). Ces résultats d’IHC doivent être interprétés dans une manipulation faite suivant un protocole validé, avec un témoin multitissulaire aux nombres de copies du gène HER2 connus (témoin à 2 copies, témoin amplifi é à faible niveau et témoin amplifi é à fort niveau).Les scores 2+ sont aussi appelés “cas équivoques” et comprennent également les cas avec une surexpression hétérogène de HER2. Les carcinomes avec un score 2+ doivent avoir une détermination du statut du gène HER2 par hybridation in situ afi n que les cas amplifi és pouvant bénéfi cier d’un traitement anti-HER2 soient déterminés.La détermination du statut du gène HER2 se fait par hybridation in situ en fl uorescence ou en révélation ana-lysable en lumière optique (grains d’argent pour la sonde HER2 et chromogène rouge pour le centromère du chro-mosome 17 ; INFORM HER2 Dual ISH assay, Ventana®). Les seuils de positivité pour l’amplifi cation sont égale-ment défi nis par le Collège des pathologistes américains (6). Une tumeur est considérée comme amplifi ée pour HER2 si, sur au moins 20 noyaux de cellules carcinoma-teuses infi ltrantes, le ratio HER2/centromère du chro-mosome 17 est supérieur à 2 ou le nombre de signaux de HER2 seul supérieur à 6. La fiabilité de la détermination du statut de HER2 proposée par des tests commerciaux fondés sur des techniques de PCR quantitative à partir d’ADN extraits de coupes tissulaires tumorales (Oncotype DX®, par exemple) a récemment été remise en cause (7).

Taux de surexpression de HER2 des carcinomes infi ltrants

Les taux de surexpression de HER2 sont diff érents en fonction du stade, de la taille, du grade, du statut gan-glionnaire axillaire (N) et du type histologique du car-cinome infi ltrant (tableau II). Le taux de surexpression moyen (scores 3+ et 2+ amplifi és) des tumeurs T1a -T2 de moins de 3 cm est de 9 à 13 % (8-10). Cette surexpression est dans la majorité des cas homo-gène à toutes les cellules tumorales. Néanmoins, des cas classés dans les cas équivoques “hétérogènes” montrent la coexistence de 2 contingents intratumoraux, l’un surexprimant HER2 avec une intensité forte et un mar-quage complet et l’autre complètement négatif. Ces cas sont très rares (11) et nécessitent de tester, le cas échéant, les éventuelles métastases ganglionnaires axillaires ou viscérales avant toute décision de traite-ment anti-HER2 (6).

Tableau I. Interprétation et scores de la surexpression par immunohistochimie de la protéine HER2.

Score Marquage Indication pour le trastuzumab

0 Absence de marquage ou < 10 % de cellules

Non

+ Marquage faible et incomplet de > 10 % de cellules

Non

++ Marquage faible ou modéré et complet de ≥ 10 % de cellules

Oui, seulement si amplifi cation prouvée par FISH/CISH/SISH

+++ Marquage fort et complet de > 30 % de cellules

Oui

Tableau II. Taux d’HER2 (3+) diff érents en fonction des types histologiques et du stade (5, 8-10).

Canalaires Autres types

T1a, b : < 1 cm 9 % Lobulaire < 5 %

< 2 cm 10-15 % Tubulaire 0 %

> 2 cm 20-25 % Médullaire, basal-like 0 %

Grade I 5 % BRCA1 0 %

Grade II 10-17 % BRCA2 6 %

Grade III 29 % Cancer infl ammatoire 30 %

N- 9-20 % Cancer du sein (homme) 11 % à 30 %

N+ 1-3 16-21 %

N+ ≥ 4 28 %

Figure 2. A : amplifi cation du gène HER2 détectée par FISH (signaux rouges : HER2 ; signaux verts : centromères du chromosome 17). B : détection par immunohistochimie de la surexpression membranaire forte de plus de 30 % de cellules carcinomateuses avec un marquage complet circonférentiel.

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Marqueurs prédictifs de sensibilité et

de résistance aux anti-HER

Stabilité du taux de HER2 entre la tumeur primaire et les métastases

Entre 1988 et 2012, plus de 30 études ont analysé la stabilité des récepteurs hormonaux et de HER2 entre les sites primaires et secondaires. Les variations de statut pour HER2 sont rapportées dans 7,7 % des cas (métas-tases ganglionnaires et viscérales) et 7,1 % des cas si seules les métastases viscérales sont considérées (12-14). En pratique, la détermination du statut de HER2 est réalisée sur la tumeur primaire pour la défi nition du traitement en adjuvant (après la chirurgie). Si l’indication de traitement anti-HER2 est posée devant une situation clinique métastatique, il est souhaitable d’eff ectuer une biopsie de la lésion métastatique si elle est accessible cliniquement, afi n de confi rmer le statut HER2 des cel-lules métastatiques ainsi que le statut des récepteurs hormonaux.

Un ou plusieurs types de carcinomes HER2 amplifi és ?

Les carcinomes HER2 amplifi és ont, depuis 10 ans, fait l’objet de nombreuses analyses génomiques, phéno-typiques et transcriptomiques. Il est maintenant clair que plusieurs types de carcinomes HER2 amplifi és existent, défi nis par le statut des récepteurs aux estrogènes, le type d’altérations génomiques associées ou la nature du stroma. L’amplification d’HER2 est liée, dans environ 50 % des cas, à l’absence d’expression des récepteurs aux estrogènes. Les carcinomes HER2 avec récepteurs aux estrogènes négatifs présentent une expression forte de nombreux gènes de prolifération, sont pour la plu-part de grade 3 et ont un taux de mutations du gène TP53 de l’ordre de 75 % (15, 16). Dans les analyses non supervisées des données transcriptomiques, les car-cinomes HER2 amplifi és avec ou sans expression des récepteurs aux estrogènes forment 2 clusters distincts, mais ceux avec récepteurs aux estrogènes positifs sont mêlés aux carcinomes de type luminal B (15, 16). Il faut noter également que les tumeurs HER2 amplifi ées avec récepteurs aux estrogènes positifs ne présentent une positivité des récepteurs à la progestérone que dans 25 % des cas (8, 17).Les profi ls génomiques des carcinomes HER2 amplifi és sont en particulier caractérisés par d’autres régions d’amplifi cations situées entre autres à la partie plus télomérique du bras long du chromosome 17 ou sur d’autres chromosomes (8q, 11q…) [4, 18]. Récemment, il a été montré que les carcinomes HER2 amplifi és, asso-ciés ou non à l’expression des récepteurs aux estro-gènes, appartiennent à l’entité moléculaire apocrine (19), caractérisés entre autres par de nombreuses alté-rations de nombres des chromosomes et l’expression des récepteurs aux androgènes. Les carcinomes HER2 amplifi és forment également 2 groupes de pronostic diff érent en fonction de la richesse en lymphocytes de leur stroma. Les tumeurs HER2 amplifi ées et associées à une signature trans-criptomique immune et dont le stroma présente un fort infi ltrat lymphocytaire ont un meilleur pronostic (20).

Paramètres de réponse aux thérapies anti-HER2

Les thérapies ciblées anti-HER2 sont dans la majorité des cas associées à des chimiothérapies cytotoxiques classiques. Ainsi, les paramètres prédictifs de réponse

Figure 3. A : fort niveau d’amplifi cation de HER2 ; amas de signaux rouges, signant l’amplifi cation de HER2 en pré-sence d’un polysomie du centromère du chromosome 17 (signaux verts). B : faible niveau d’amplifi cation de HER2 ; 6 à 8 copies de HER2 (signaux rouges et centromères du chromosome 17 en vert (1 à 2 signaux).

A

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HER2 et cancers du sein

classiques comme le grade, la prolifération et la néga-tivité des récepteurs hormonaux sont à prendre en considération dans l’évaluation de la possibilité de réponse d’une tumeur HER2 amplifi ée à la chimio-thérapie. Ensuite, le critère majeur de réponse aux thérapies anti-HER2 est le niveau d’amplifi cation de HER2. En situation néo-adjuvante, il a été montré qu’une réponse histologique complète était obtenue dans 22 % des tumeurs présentant un faible niveau d’amplifi cation du gène HER2 (compris entre 6 et 10 copies) contre un taux de réponse complète de 56 % lorsque l’amplifi cation était de plus de 10 copies (21) [figure 3].Les autres mécanismes connus de non-réponse aux anti-HER2 sont les mécanismes d’activation des voies de transduction du signal indépendantes de HER2 telles que les mutations de PI3KCA observées dans 22 à 33 % des carcinomes HER2 amplifi és, en particulier ceux avec récepteurs aux estrogènes positifs, ou les pertes de PTEN surtout observées dans les carcinomes avec récepteurs aux estrogènes négatifs (22-24). Les

analyses pangénomiques fi nes par séquençage massif permettront encore mieux d’affi ner les critères de réponses (25).

Conclusion

Les taux d’amplifi cation de HER2 dans les cancers du sein varient de 9 à 30 % en fonction du stade, du grade, du type histologique et de N. La détermination du statut de HER2 dans les cancers du sein en pratique clinique répond à de nombreuses règles soumises à un contrôle de qualité externe indispensable pour assurer la fi abilité et la reproductibilité des tests utilisés. Plusieurs types de carcinomes HER2 ont été reconnus comme étant diff érents sur le plan génomique, phéno-typique ou stromal. Ces diff érences modulent l’impact pronostique de l’amplifi cation de HER2 et doivent être prises en considération pour dessiner les futurs essais cliniques visant à améliorer les performances théra-peutiques des thérapies ciblées anti-HER2. ■

1. Slamon D, Clarck G, Wong S. Human breast cancer: Correlation of relapse and survival with amplifi cation of the HER-2/neu oncogene. Science 1987;235:177-81.

2. Baselga J, Swain SM. Novel anticancer targets: revisiting ERBB2 and discovering ERBB3. Nat Rev Cancer 2009;9(7):463-75.

3. Kauraniemi P, Kuukasjarvi T, Sauter G, Kallioniemi A. Amplifi cation of a 280-kilobase core region at the ERBB2 locus leads to activation of two hypothetical proteins in breast can-cer. Am J Pathol 2003;163(5):1979-84.

4. Staaf J, Jonsson G, Ringner M et al. High-resolution genomic and expression analyses of copy number alterations in HER2-amplifi ed breast cancer. Breast Cancer Res 2010;12(3):R25.

5. Penault-Llorca F, Vincent-Salomon A, Bellocq JP et al. Mise à jour des recommandations du GEFPICS pour l’évaluation du statut HER2 dans les cancers du sein en France. Ann Pathol 2010;30(5):357-73.

6. Wolff AC, Hammond ME, Schwartz JN et al. American Society of Clinical Oncology/College of American Pathologists guideline recommendations for human epidermal growth factor receptor 2 testing in breast cancer. J Clin Oncol 2007;25(1):118-45.

7. Dabbs DJ, Klein ME, Mohsin SK, Tubbs RR, Shuai Y, Bhargava R. High false-negative rate of HER2 quantitative reverse transcription polymerase chain reaction of the Oncotype DX test: an independent quality assurance study. J Clin Oncol 2011;29(32):4279-85.

8. Bartlett JM, Ellis IO, Dowsett M et al. Human epidermal growth factor receptor 2 status correlates with lymph node involvement in patients with estrogen receptor (ER) negative, but with grade in those with ER-positive early-stage breast cancer suitable for cytotoxic chemotherapy. J Clin Oncol 2007;25(28):4423-30.

9. Rodrigues MJ, Wassermann J, Albiges L et al. Trastuzumab treatment in t1ab, node-negative, human epidermal growth factor receptor 2-overexpressing breast carcinomas. J Clin Oncol 2010;28(28):e541-2.

10. Ignatiadis M, Sotiriou C. Breast cancer: Should we assess HER2 status by Oncotype DX? Nat Rev Clin Oncol 2012;9(1):12-4.

11. Cottu PH, Asselah J, Lae M et al. Intratumoral heterogeneity of HER2/neu expression and its consequences for the mana-gement of advanced breast cancer. Ann Oncol 2008;19(3):595-7.

12. Wu JM, Fackler MJ, Halushka MK et al. Heterogeneity of breast cancer metastases: comparison of therapeutic tar-get expression and promoter methylation between primary tumors and their multifocal metastases. Clin Cancer Res 2008;14(7):1938-46.

13. Vincent-Salomon A, Bidard FC, Pierga JY. Bone mar-row micrometastasis in breast cancer: review of detection methods, prognostic impact and biological issues. J Clin Pathol 2008;61(5):570-6.

14. Vincent-Salomon A, Jouve M et al. HER2 status in patients with breast carcinomas is not modifi ed selectively by preo-perative chemotherapy and is stable during the metastatic process. Cancer 2002;94:2169-73.

15. Sorlie T, Perou CM, Tibshirani R et al. Gene expression pat-terns of breast carcinomas distinguish tumor subclasses with clinical implications. PNAS 2001;98(19):10869-74.

16. Sorlie T, Tibshirani R, Parker J et al. Repeated observation of breast tumor subtypes in independent gene expression data sets. PNAS 2003;100(14):8418-23.

17. Konecny G, Pauletti G, Pegram M et al. Quantitative asso-ciation between HER-2/neu and steroid hormone receptors in

hormone receptor-positive primary breast cancer. JNCI Cancer Spectrum 2003;95(2):142-53.

18. Jonsson G, Staaf J, Vallon-Christersson J et al. Genomic subtypes of breast cancer identifi ed by array-comparative genomic hybridization display distinct molecular and clinical characteristics. Breast Cancer Res 2010;12(3):R42.

19. Guedj M, Marisa L, de Reynies A et al. A refi ned molecular taxonomy of breast cancer. Oncogene 2011;31(9):1196-206.

20. Staaf J, Ringner M, Vallon-Christersson J et al. Identifi cation of subtypes in human epidermal growth factor receptor 2--posi-tive breast cancer reveals a gene signature prognostic of out-come. J Clin Oncol 2010;28(11):1813-20.

21. Arnould L, Arveux P, Couturier J et al. Pathologic com-plete response to trastuzumab-based neoadjuvant therapy is related to the level of HER-2 amplifi cation. Clin Cancer Res 2007;13(21):6404-9.

22. Saal LH, Gruvberger-Saal SK, Persson C et al. Recurrent gross mutations of the PTEN tumor suppressor gene in breast cancers with defi cient DSB repair. Nat Genet 2008;40(1):102-7.

23. Saal LH, Holm K, Maurer M et al. PIK3CA Mutations cor-relate with hormone receptors, node metastasis, and ERBB2, and are mutually exclusive with PTEN loss in human breast carcinoma. Cancer Res 2005;65(7):2554-9.

24. Dave B, Migliaccio I, Gutierrez MC et al. Loss of phosphatase and tensin homolog or phosphoinositol-3 kinase activation and response to trastuzumab or lapatinib in human epidermal growth factor receptor 2-overexpressing locally advanced breast cancers. J Clin Oncol 2010;29(2):166-73.

25. Barretina J, Caponigro G, Stransky N et al. The cancer cell line encyclopedia enables predictive modelling of anticancer drug sensitivity. Nature 2012;483(7391):603-7.

R é f é r e n c e s

Liens d’intérêts. L’auteur déclare avoir perçu des honoraires de Roche pour des cours et des par-ticipations à des boards.