La cascade RAS/RAF/MEK/ERK (MAPK) est l'une des voies de signalisation proliférative les plus anciennes et les plus conservées chez les eucaryotes, de la levure à l'homme. Les mutations KRAS, BRAF ou NRAS – chacune activant de manière constitutive la voie au niveau de différents nœuds – sont collectivement présentes dans environ 40 % de tous les cancers humains. La voie pilote la transcription des gènes prolifératifs (cycline D1, MYC, FOS, JUN) et des gènes de survie (membres de la famille BCL2), ce qui en fait un axe oncogène central et une cible thérapeutique hautement prioritaire.
L'activation RTK recrute GRB2 – SOS dans la membrane, où SOS catalyse l'échange GDP → GTP sur RAS. GTP-RAS lie les domaines RBD BRAF (et CRAF), favorisant la dimérisation du RAF et l'activation des kinases. RAF phosphoryle MEK1/2, qui phosphoryle doublement ERK1/2. L'ERK nucléaire active les facteurs de transcription (ELK1, FOS, JUN, MYC), tandis que l'ERK cytoplasmique active les kinases RSK et MNK pour le contrôle traductionnel et la biogenèse des ribosomes.
L'activation RTK recrute GRB2 – SOS dans la membrane, où SOS catalyse l'échange GDP → GTP sur RAS. GTP-RAS lie les domaines RBD BRAF (et CRAF), favorisant la dimérisation du RAF et l'activation des kinases. RAF phosphoryle MEK1/2, qui phosphoryle doublement ERK1/2. L'ERK nucléaire active les facteurs de transcription (ELK1, FOS, JUN, MYC), tandis que l'ERK cytoplasmique active les kinases RSK et MNK pour le contrôle traductionnel et la biogenèse des ribosomes.
Cascade de signalisation RAS/MAPK
SOS catalyse l'échange GDP → GTP sur KRAS (et HRAS, NRAS). GTP-RAS subit un changement conformationnel dans les boucles de commutation I et II, créant une surface de liaison aux effecteurs avec une affinité élevée pour les domaines RAF RBD.
GTP-RAS recrute BRAF et CRAF dans la membrane. L'hétérodimérisation BRAF – CRAF ou l'homodimérisation BRAF soulage les contacts auto-inhibiteurs 14-3-3 au niveau de Ser365/Ser729, permettant l'activation du domaine kinase. BRAF V600E contourne entièrement cette étape, se signalant comme un monomère constitutivement actif.
Le RAF actif phosphoryle MEK1 sur Ser218/Ser222 et MEK2 sur Ser222/Ser226. MEK est une kinase à double spécificité : elle doit phosphoryler à la fois Thr et Tyr sur ERK. La spécificité étroite du substrat de MEK (uniquement ERK) rend les inhibiteurs de MEK très spécifiques.
Phospho-MEK phosphoryle doublement ERK1 à Thr202/Tyr204 et ERK2 à Thr185/Tyr187. L'ERK actif se dimérise et se déplace vers le noyau où il phosphoryle les facteurs de transcription ELK1, MYC, FOS et RSK. La production nucléaire d’ERK stimule l’expression de la cycline D1, du MYC et des protéines anti-apoptotiques.
ERK phosphoryle SOS1 au niveau de plusieurs sérines, favorisant la dissociation de GRB2 et l'inactivation de SOS. ERK phosphoryle également BRAF et CRAF au niveau des sites inhibiteurs, créant ainsi une rétroaction négative limitant l'amplitude. Les mutations oncogènes KRAS/BRAF perturbent partiellement ces mécanismes de rétroaction, maintenant ainsi une production ERK maximale.
KRAS est muté dans environ 90 % des adénocarcinomes pancréatiques, environ 40 % des adénocarcinomes colorectaux et environ 25 % des adénocarcinomes du poumon, ce qui en fait collectivement l'oncogène le plus couramment muté dans les tumeurs solides. Le BRAF V600E est responsable d'environ 50 % des mélanomes, d'environ 60 % des cancers papillaires de la thyroïde et d'environ 10 % des cancers colorectaux. Des mutations NRAS surviennent dans environ 20 % des mélanomes. L’omniprésence de l’activation de la voie RAS/MAPK signifie que près de la moitié de tous les patients atteints de cancer ont une tumeur avec une mutation directe dans cette cascade.
Le traitement ciblé par BRAF V600E (dabrafenib + trametinib) atteint des taux de réponse d'environ 70 % dans le mélanome avec une SSP médiane d'environ 12 à 15 mois. Les inhibiteurs de KRAS G12C (sotorasib, adagrasib) atteignent des taux de réponse d'environ 35 à 40 % dans le CPNPC. Les inhibiteurs de MEK (tramétinib, cobimétinib, binimétinib) sont utilisés en association avec des inhibiteurs de BRAF pour prévenir l'activation paradoxale de l'ERK. Les inhibiteurs du RAS ciblant G12D et d'autres mutations font actuellement l'objet d'essais cliniques, ce qui pourrait potentiellement élargir la ciblage du cancer du pancréas.
Pourquoi les inhibiteurs de BRAF nécessitent-ils une thérapie combinée avec des inhibiteurs de MEK ?
Les inhibiteurs de BRAF (vémurafénib, dabrafenib) activent paradoxalement ERK dans les cellules RAS de type sauvage en favorisant l'hétérodimérisation BRAF – CRAF. Le BRAF lié au médicament agit comme un « activateur » dans le dimère asymétrique, transactivant le CRAF et contournant le monomère lié au médicament. L’ajout d’un inhibiteur de MEK (tramétinib) en aval empêche cette activation paradoxale de l’ERK et retarde la résistance.
Quelle est la différence entre le ciblage KRAS G12C et G12D ?
Les inhibiteurs du G12C (sotorasib, adagrasib) exploitent la cystéine unique en position 12, formant de manière covalente une liaison qui verrouille KRAS dans l'état inactif lié au PIB. G12D (la mutation KRAS la plus courante, dominante dans le cancer du pancréas) est dépourvue de cette cystéine. Les inhibiteurs du G12D utilisant des stratégies covalentes non covalentes ou alternatives en sont aux premiers stades de développement clinique, le MRTX1133 montrant une activité préclinique prometteuse.
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