Impact des traitements anti-cancéreux sur la gamétogenèse masculine et féminine

Module DPC « ONCOFERTILITE »

10 Mars 2016

J. Saïas-Magnan

B.Courbière

P.Bottin

Pôle de Gynécologie-Obstétrique et Reproduction,

CHU de Marseille

Plateforme Cancer & Fertilité OncoPACA-Corse

Gynépole

Cadre législatif

Proposer (Loi de BE 2004.800: 06/08/2004 reprise le 07/07/2011 : art L. 2141.11)« Toute personne dont la prise en charge médicale est susceptible d’altérer la fertilité, ou

dont la fertilité risque d’être prématurément altérée, peut bénéficier du recueil et de la conservation de ses gamètes ou de ses tissus germinaux, en vue de la réalisation ultérieure, à son bénéfice, d’une AMP, ou en vue de la préservation et de la restauration de sa fertilité »

Informer +++ (Arrêté du GBP du 11/04/08 repris le 3/08/2010)« Toute personne devant subir un traitement présentant un risque d’altération de sa

fertilité a accès aux informations concernant les possibilités de conservation degamètes … » « Lorsque la conservation est réalisée dans le contexte d’une pathologiemettant en jeu le pronostic vital, le patient reçoit une information spécifique et ciblée »

Proposer à qui ?• Homme ? / Femme ? / Jeune fille ? / Enfants ?• Quelles techniques ?• Impact des différents traitements ?

www.lecrat.org

Référentiels oncosexologie

Cancer et fertilité

1.Chez la femme

2. Chez l’homme

3. Chez l’enfant et l’adolescent

Juillet 2013

CRAT : Centre de Référence sur les Agents Tératogènes

4

Le CRAT propose deux moyens d’information :

•un site internet (www.lecrat.fr) rédigé pour les professionnels de

santé, mais en accès libre à tout public.

•un service hospitalier exclusivement réservé aux médecins,

pharmaciens, sages-femmes :

• Informations/conseils : par courriel crat.secretariat.trs@aphp.fr

ou par Fax/Répondeur 01 43 41 26 22

• Consultations hospitalières sur demande médicale.

Radiothérapie et Chimiothérapie2 conséquences distinctes :

IMPACT CYTOTOXIQUE

Altération de la fertilité

IMPACT GENOTOXIQUE

Transmission d’une mutation

Effets parfois associés mais pas systématiquement…

Dépendant de la dynamique de la

spermatogenèse ou de la réserve

ovarienne initiale

Dépendant des capacités de

réparation cellulaire

RT : Conséquences de l’irradiation d’une cellule

6Source : Santé, radioactivité et rayonnements ionisants

(2003) Brochure du Comité d'Information des Professions de Santé

Testicules

Testicule pré-pubertaire très radio sensible Cellules de Sertoli très radiosensibles : atteinte exocrine +++Dose < 0,2 Gy Aucun effetDose < 0,8 Gy oligospermie transitoireDose entre 0,8 et 3 Gy Azoospermie réversible (9 mois à 3 ans)Dose > 4 à 6 Gy dose au delà de laquelle les spermatogonies souches peuvent être détruites : risque d’azoospermie définitive

Infertilité ou stérilité radio induite

Du site d’irradiation , des doses reçues, fractionnées ++ et de l’âge:

Autoconservation de sperme préconisée

Axe hypothalamo hypophysaire

Irradiation cranio-encéphalique :Dose > 24 Gy

Hypogonadisme hypogonadotrope

THS

Les techniques actuelles de RT permettent d’éviter les OAR

Référentiels oncosexologie

Cancer et fertilité (AFSOS)

Les effets cytotoxiques de la RT dépendent :

Cellules de Leydig

Cellules de Sertoli

Cellules de Leydig = plus radio-résistantes

Dose > 20 Gy atteinte de la fonction endocrine (Castillo,

1990)

Ovaires

La toxicité augmente avec l’âge :- 10 Gy en prépuberté

- 4 Gy après 25 ans

- 3 Gy à 30 ans

- 1,5 Gy à 40 ans

Degré d’IOP dépend aussi de la RO initiale

Du site d’irradiation , des doses reçues, doses uniques ++ et de l’âge:

Les effets cytotoxiques de la RT dépendent :

Possibilité de transposition

ovarienne ou de préservation

de la fertilité à discuter

Utérus

La toxicité diminue avec l’âge :Lésions +++ si la patiente est jeune lors de la RTDose de 14 à 30 Gy : fibrose vascularisation Élasticité

Augmentation du risque de FCS, RCIU, Prématurité

THS si dose ≤ 30 Gy (non réponse > 30 Gy)

Axe hypothalamohypophysaire

Dose > 24 Gy

Impact gonadique et utérin indirect

THS

Les techniques actuelles de RT permettent d’éviter les OAR

Référentiels oncosexologie

Cancer et fertilité (AFSOS)

Type de molécule ++

Impact « dose dépendant »

Doses cumulées ++

Fréquence des cures

Associations médicamenteuses

Susceptibilité individuelle /

Etat initial de la fonction gonadique (homme /femme)

Chimiothérapie : effets connus sur la fertilité dépendants de :

Le cancer lui-même peut également altérer la gamétogenèse

indépendamment de tout traitement potentiellement stérilisant

préalable (Van Casteren, 2010, Bujan et al, 2012, 2014)

10

• Alkylants : Cyclophosphamide, chlorambucil, busulfan, moutardes azotées, melphalan,

nitroso-urées, thiotepa…

• Sels de platine : cisplatin, carboplatine

• Antagoniste des folates : méthotrexate

• Anti-métaboliques : 5-Fluorouracile

• Anthracyclines et intercalants : Adriamycine

• Anti topoisomérase : Etoposide, doxuribicine

• Cytosquelette : poison du fuseau vinblastine; taxanes

• Agents divers : bléomycine

Mécanismes d’action des chimiothérapies

Action sur le cycle de division cellulaire

Seiwert TY et al. (2007)Nat Clin Pract Oncol 4: 86–100

Cytotoxicité gonadique très différente selon

les agents de chimiothérapie→ ALKYLANTS +++

Donnez et al., 2010

Spermatogonies souches hors cycle

Peu nombreuses

Capables de reconstituer l’ES

Les plus résistantes aux agents GT

Loi du tout ou rien

(réparation ou mort cellulaire)

Agent effet Mécanisme

Agent Doses Effet

ChlorambucilCyclophosphamideProcarbazineMephalanCisplatine

1,4g/m219g/m24g/m2140mg/m2500mg/m2

Azoospermie prolongée

BusulfanIfosfamideMoutarde Azote Thiotepa

600mg/m242g/m2

Azoospermie

Carboplatine 2g/m2 Azoospermie prolongée moins fréquente

Types de molécules et impact dose-dépendant

Mais la récupération est VARIABLE (susceptibilité individuelle +++) et

IMPREVISIBLE

13

Délai moyen de reprise de la spermatogenèse

après traitement ?

RT

CTspz

temps

A

B

C

← x ?→

Bujan et al, 2013 et 2014

Cytotoxicité testiculaire: la « récupération » de la

spermatogenèse dépend des cellules souches

(spermatogonies)

Reprise de l’activité mitotique des

spermatogonies A parfois lente (jusqu’à 6-7 ans!)

Jahnukainen et al., 2011, Wallace et al., 2005

Plus grande résistance des cellules de Leydig: Fonction hormonale du testicule en

général maintenue malgré l’atteinte de la spermatogenèse.

Cellules de

Leydig

Cellules de Sertoli

Evaluation de la reprise de la spermatogenèse

post traitement

15

SMO de contrôle annuels

14 % des patients (140/1007) de 1995 à 2009

1er SMO réalisé en moyenne 22,5 mois après l’arrêt du

traitement

Spermogramme normal : 41,1 %

Azoospermie (30,7 %) BT asynchrone (Hsiao et al, 2011)

Oligospermie (27,6 %)

Délai moyen de reprise de la spermatogenèse 6 mois à 5 ans

(Bizet et al, 2012)

Mais interprétation des SMO altérés moins péjorative que pour

un patient hypofertile

Grossesses spontanées décrites en dépit d’altérations

persistantes du SMO

PHRC GAMATOX

Impact des traitements sur la spermatogenèse et sur

l’ADN spermatique

8 CECOS

Etude prospective de suivi

Cancers du testicule (n=129) : 70 séminomes / 59 non séminomes

Lymphomes (n = 75)

Suivi en mois après l’arrêt du traitement

TT

T0 T3 T6 T12 T24

(L.Bujan et al, 2013, 2014)

17

Traitement du cancer du testicule et spermatogenèse

12 mois

> 2 BEP

RT

≤ 2 BEP

Num

ration

tota

le de s

pz

(L.Bujan et al, 2013)

18

Traitement des lymphomes et spermatogenèse

MOPP ABV

CHOP

ABVD

ABVD + RT

12 mois

Num

ration

tota

le de s

pz

(L.Bujan et al, 2014)

Mais la reprise de la production de

spermatozoïdes n’exclut pas des atteintes

qualitatives …

19

Effets sur le génome du gamète :

- Fragmentation ADN; atteinte chromatine / cassures ADN dans les noyaux de spermatozoïdes

- Chromosomes : aneuploïdies ou anomalies de structure (FCS, malformations…)

- Mutations

Impact mutagène des traitementsRADIO et/ou CHIMIOTHERAPIQUES

Endoxan

Liaison avec ADN sur des sites hautement électrophiles

Forme liaisons covalentes avec l’ADN ponts intrabrins ou interbrins inhibition de transcription et de réplication de l’ADN

21

Traitement du cancer du testicule et

anomalies chromosomiques

3 - 6 mois

12 mois

Aneuploïdie

Hyperhaploïdie

Diploïdie

(L.Bujan et al, 2013)

Traitement du lymphome et anomalies

chromosomiques

22

3 mois

24 mois

% d

’aneuplo

ïdie

(L.Bujan et al, 2014)

De la génotoxicité à la mutagenèse

23

Risque mutagène et capacités de réparation

Autoconservation AVANT toute chimiothérapie ou tout traitement au long court à risque mutagène

Contraception indispensable dés le début du traitement. Combien de temps ?

Délai écoulé depuis l’arrêt du traitement ≤ 1 an :- Cancer du testicule : ↑ altérations de l’ADN à 3, 6 et 12 mois (Bujan et al; 2013)

- Hodgkin : ↑aneuploïdie à 3 mois , ↓à 6 mois (Bujan et al; 2013)

Délai écoulé depuis l’arrêt du traitement > 1 an :- Réparation des aneuploïdies (1 an) (Romérius 2010, Bujan, 2013)

- Cancer du testicule : altérations de l’ADN persistantes à 2 ans (O’Flaherty, 2010)Taux d’Aneuploïdie (2 ans) retourné aux valeurs initiales (Bujan et al, 2013)

- Lymphomes : normalisation taux fragmentation ADN entre 6 et 24 mois (Bujan et al, 2013)

Principe de précaution : aux vues des effets des traitements sur les gamètes, il est

conseillé de poursuivre la contraception pendant 1 à 2 an(s) après l’arrêt du

traitement → grossesse spontanée déconseillée avant ce délai

Quel délai préconiser avant une conception

naturelle post traitement ?

Risque de transmission des lésions de l’ADN

spermatique au zygote

Rôle des systèmes de réparation maternels

26

Marchetti et al. 2015

Risque malformatif pour le conceptus ?

27

• Peu de données disponibles

• Etudes rétrospectives

• Peu d’études sur la paternité réelle

(2011)

28

Cancer du testicule

• Rassurantes globalement (Meistrich, 1993)

• Pas d’augmentation du risque de

malformations congénitales dans la

descendance des patients traités (Stahl et al,

2010, Chow et al, 2009; Boice et al, 2003, Meistrich et

al, 2002 Byrne, 1998, Green et al, 1997; Sanders et al,

1996, Hawkins et al, 91)

• Caractéristiques du sperme : 40 à 75 %

d’améliorations du SMO (Lanfrey, 1997)

• 56 % des patients avec projet parental ont eu

au moins un enfant (n =76 patients)

(Lanfrey et al, 1997)

Lymphomes

• Données globalement rassurantes mais

peu nombreuses … (Meistrich, 1993)

Risque malformatif pour le conceptus ?

29

Au total chez l’homme

• Perspective = développer des études cliniques prospectives

• Les traitements actuels sont souvent moins délétères que ceux

délivrés dans les années 1990 (certains peu ou pas évalués,

interferon alpha, Imurel, Glivec…)

• Mais même un traitement connu ne permet pas de prédire

ultérieurement une reprise ou non de la spermatogenèse

• Autoconservation INDISPENSABLE ++ AVANT LE

DEMARRAGE DE TOUT TRAITEMENT POTENTIELLEMENT

STERILISANT OU MUTAGENE

Impact ovarien des chimiothérapies

Fonction de : - Age de la patiente

- Réserve ovarienne initiale (AMH- CFA)

- Classe d’agent, voie d’administration, fréquence des cures et associations médicamenteuses, doses cumulées +++

The risk of ovarian failure post-chemotherapy is determined

largely by the interaction of two factors:

the type and amount of drug received, and the age of the

patient at treatment.

Roness H et al. 2014

Récupération de la fonction ovarienne difficilement prévisible

Impact de l’âge / greffe de moelle/ RT

31

Traitement Aménorrhée Insuffisance ovarienne prématurée

Réserveovarienne

Chances de grossessespontanée

Chimiothérapie avec ou sans irradiationAge < 20 ans

20-50% 17% Diminuée 28%

Chimiothérapie avec ou sans irradiationAge > 25 ans

80-90% 90-100%42% trentenaire60% en moyenne

Diminuée 5%

Greffe de moelleAge < 20 ans

> 90% 80-100% Diminuée 0%

Irradiation pelvienne sans ovariopexie

6-20 Gy Augmentée : dépend de l’âge des patientes

Diminuée Variable. Atteinte utérine possible.

Lobo RA 2005

Lymphomes :impact gonadique des principaux protocoles

Groupe 1 : 8 cures de BEACOPP renforcé (10 g/m2 d’endoxan au total) vs Groupe 2 : 8 cures de BEACOPP simple (5 g/m2 au total) Beringer 2005

Femmes ≤ 30 ans au diagnostic 12 % aménorrhée (grpe 2) vs 40,4 % (grpe 1)

Femmes > 30 ans au diagnostic 42 % aménorrhée (grpe 2) vs 70 % (grpe 1)

32

Groupe 1 : ABVDGroupe 2 : BEACOPP renforcé (2 BEACOPP + 2 ABVD)- AMH moins diminuée dans le groupe 1- FSH plus augmentée dans le groupe 30/45 ans vs 18/29- Augmentation des signes d’IOP avec l’âge (groupe 30/45)

Secondary amenorrhea after Hodgkin's lymphoma is influenced by age at treatment, stage of disease,

chemotherapy regimen, and the use of oral contraceptives during therapy: a report from the German Hodgkin's

Lymphoma Study Group.

Behringer et al, J Clin Oncol. 2005 Oct 20;23(30):7555-64.

Gonadal function and fertility in survivors after Hodgkin lymphoma treatment within the German

Hodgkin Study Group HD13 to HD15 trials Behringer et al,J Clin Oncol. 2013 Jan 10;31(2):231-9

Cytotoxicité gonadique très différente selon

les agents de chimiothérapie→ ALKYLANTS +++

Donnez et al., 2010

Destruction des follicules primordiauxDestruction des follicules en croissance

Rodriguez-Wallberg K et Oktay K 2012

“Double-effet” de la chimiothérapie sur la fonction

ovariennePetrek et al., 2006

Effets immédiats après

chimiothérapie

• Destruction des follicules en

croissance

→ Aménorrhee post-chimio

temporaire (≥6 mois)/ ou non…

Effets à long terme de la CT dépendent de sa

toxicité sur les follicules de réserve

• Destruction complète→ Insuffisance

ovarienne prématurée (IOP), pas de retour

des règles.

• Destruction incomplète→ retour des règles

mais IOP après pls années / décennie

ALKYLANTS

Impact sur la réserve ovarienne :

âge ovarien > 10 ans à l’âge civil

35

Roness H et al. 2014

Cytotoxicité ovarienne DIRECTE des

chimiothérapies

36

Les ovocytes ne sont pas la cible principale des

anti-mitotiques (absence de division cellulaire)

+++

Atteinte vasculaire du follicule ovarien

Théorie du « Burn out » par entrée en croissance

massive des cellules de réserve

37

Cytotoxicité ovarienne INDIRECTE des chimiothérapies

Kalich-Philosoph et al., 2013

Marcello et al.; 1990

Meirow et al., 1997

Effet sur le stroma ovarien

→Atteinte vasculaire

Atteinte vasculaire:

Chute brutale du débit sanguin ovarien et réduction du diamètre des petits vaisseaux (doxorubicine)

Epaississement et hyalinisation des vaisseaux du stroma cortical (Alkylants)

Prolifération de petits vaisseaux immatures et néovascularisation

Fibrose focale corticale par ischémie

Cortex (peu vascularisé): présence ++ des follicules primordiaux

Médullaire (vascularisée): follicules pré-antraux et antraux

Meirow et al., 200738

Théorie du Burn out (Cyclophosphamide)

39

↘ AMH (destruction petits follicules en croissance)↗ entrée en croissance des FPMorgan et al.,2012

AMH

Kalich-Philosoph et al., 2013

Cyclophosphamide et ovaires en cancérologie

Dose cumulée de cyclophosphamide entrainant une aménorrhée définitive chez les femmes traitées pour cancer du sein (Koyama1977):

20.4 g à 20 ans

9.3 g à 30 ans

5.2 g à 40 ans

Sur 1048 femmes traitées pour un cancer avant 20 ans, 10% de celles qui ont retrouvé des cycles normaux sont ménopausées à 21-25 ans comparées à 1596 sœurs ou parentes (Byrne 1992):

Radiothérapie: RR=3.66 (1.34-9.99)

Alkylants: RR= 9.17 (2.67-31.49)

Radiothérapie et alkylants: RR=27.39 (12.42-60.35)

Cyclophosphamide et ovaires en dehors

du cancer

Essentiellement dans le lupus

Plus de 1000 femmes lupiques traitées par cyclophosphamide

Suivies en moyenne 4 à 6 ans après la fin du traitement.

Aménorrhée survient entre 4 et 12 mois après le début du traitement

30 - 60% d’aménorrhées transitoires

12%-30% d’aménorrhées persistantes (> 12 mois)

La réserve ovarienne des patientes est nettement diminuée

même si les règles sont présentes +++

Données du CRAT (Dr Elefant)

Risques mutagènes des chimiothérapies sur l’ADN

Cyclophosphamide • Adduits à l’ADN inter et intrabrins (inhibition division cellulaire)

• Apoptose par action mitochondriale (activation cascade pro-apoptotique)

• Lésions ADN ovocytes et +++ granulosa

Doxorubicine(Anthracycline) Réputé peu

ovariotoxique (ABVD)

• Intercalant, inhibant la toposomérase II (inhibition replicationADN)

• Lésions double brin ADN au niveau ovocytes et +++ cellules granulosa

Cisplatine • Adduits à l’ADN inter et intrabrins (inhibition division cellulaire)

• Dommages directs à l’ovocyte via l’activation d’Abl (inhibition TAp63)

• Action mitochondriale (Activation caspases)

Etoposide (VP-16) • Inhibition toposiomérase II (granulosa +++)• Lésions double-brin ADN (granulosa + ovocyte)

42 Morgan et al., Human Reprod Update 2012Arnon et al., 2001

43

- Réparation ovocytaire ?

- Réparation des cellules folliculaires ?

Quel délai minimum post traitement avant d’envisager

une grossesse spontanée sans risque augmenté pour

le conceptus ?

Comment évoluent ces lésions de l’ADN ?

Contraception obligatoire dés le démarrage du traitement

à poursuivre jusqu’à l’accord oncologique pour mener à

terme une grossesse

Risques mutagènes des chimiothérapies sur l’ADN

Délai minimum avant de concevoir ?

44

6 mois ou plus?

(Roness H et al. 2014)

Ovocyte bloqué en

prophase I

Pendant une longue

durée (parfois > 40 ans

Cumul d’effets mutagènes

pendant cette durée

Les réparations de l’ADN

sont nécessaires pendant

toute cette période…

Ovocyte bloqué en

métaphase 2

Impact des anti mitotiques

(animal)

- Aneuploïdies

- Arrêt méiose (lésion

fuseau de division)

- Mortalité embryonnaire

précoce

- malformations

Risque mutagène sur l’ADN ovocytaire

Quel risque pour les enfants?

45

Pourtant, chez la souris…

46

3 semaines post-chimiothérapie

(exposition des follicules primordiaux):

Malformations: 34 % +/- 9,4

(Vs 1,2 % +/- 0,9)

→ Plus grande vulnérabilité de l’ADN

ovocytaire des FP aux effets mutagènes?

→ > 12 semaines: réparation ADN ou

atrésie des ovocytes atteints?

NDLA: Folliculogenèse de la souris 3

semaines

47

Avant toute chimiothérapie

ou tout traitement au long cours à risque

cytotoxique ou mutagène

Chez l’homme

Autoconservation à proposer systématiquement

Chez la femme

Risque cytotoxique à évaluer selon l’âge ,la réserve ovarienne

initiale, le type et les doses cumulées de chimiothérapie

Réévaluer la fonction gonadique :

48

A l’issue du traitement

Chez l’homme

Spermogrammes de contrôles annuels

Chez la femme

Evaluation de la réserve ovarienne▼

Traitement hormonal substitutif ?Traitement ostéoporose et troubles

de la sexualitéPréservation post traitement ?

Au final : mécanismes des chimiothérapies sur les gamètes pas si bien connus que ça…

49

Réparation de l’ADN du spz au cours de la

spermatogenèse / Au stade zygote ?

Réparation de l’ADN dans l’ovocyte ? au stade zygote ?

Principe de précaution : patienter 2 ans avant une

grossesse spontanée

Délai généralement recommandé pour avoir une

rémission complète et un meilleur recul sur la maladie

http://villebuissonniere.org/wp-content/uploads/2015/10/Merci.jpg

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