L’observation que l’immunoneutralisation de la somatostatine augmente le volume basal et la production d’amylase dans un modèle de pancréas isolé de rat, suggère une source intrapancréatique de somatostatine. Cette somatostatine pancréatique pourrait donc provoquer une inhibition tonique de la sécrétion pancréatique exocrine (97). Chez des rats conscients dont les sécrétions biliaires et pancréatiques sont retournées dans l’intestin, la somatostatine iv (5 µg kg-1 h-1) a inhibé la sécrétion basale de protéines et de liquides pancréatiques de 84 et 64%, respectivement ; l’addition d’atropine ip (500 µg kg-1 h-1) n’a pas provoqué d’inhibition supplémentaire (51). Chez des rats anesthésiés, la sécrétion basale d’amylase a été significativement inhibée par une perfusion de somatostatine à une dose relativement élevée de 100 µg 100 g-1 h-1. Cependant, lorsqu’elle était administrée sous forme de bolus de 50 µg 100 g-1 BW, la libération d’amylase était multipliée par quatre pendant 20 min (39). Dans une étude précédente (25), la somatostatine administrée à des doses de 0,4 à 25 µg kg-1 h-1 à des rats fistuleux conscients a entraîné des diminutions dose-dépendantes du débit basal, du bicarbonate et de la libération de protéines. Aux doses les plus élevées, le rejet de protéines a été réduit de 80 %, le bicarbonate de 63 % et le débit de 42 %. Chez des rats anesthésiés à l’uréthane, une augmentation initiale de tous les paramètres pancréatiques a été observée dans les deux premières minutes, suivie d’une diminution de 30 à 40 % de la production de protéines. Dans ces conditions, la somatostatine a dû atteindre la dose de 100 µg kg-1 h-1 pour affecter la libération basale de bicarbonate. Ces données sur la sécrétion pancréatique basale de liquide et de protéines indiquent que l’effet inhibiteur de la somatostatine semble spécifique de l’espèce et sensible à l’anesthésie, comme cela a été montré précédemment (17). Lorsque des rats ont été perfusés par voie intraduodénale avec de la SS-14 à des doses allant de 12 à 96 µg kg-1 h-1, le volume total basal et les sorties de protéines n’ont pas été affectés ; ces résultats pourraient indiquer que la somatostatine duodénale luminale n’influence pas la sécrétion pancréatique basale directement ou par la libération basale de CCK et de sécrétine (126). Contrairement au rat, la perfusion iv de SS-28 à 400 ng kg-1 h-1 a totalement inhibé la sécrétion basale de liquides et de protéines chez le chien conscient (147). De même, chez des chiens préparés avec des fistules gastriques et pancréatiques, la somatostatine-14 à 2,5 µg kg-1 h-1 a inhibé les sorties basales de volume et de protéines de plus de 90 % (146).
Chez l’homme, la stimulation pancréatique par administration intraduodénale de tryptophane ou d’un mélange d’acides aminés a été atténuée par la SS-28 exogène (58). Dans d’autres études chez l’homme, l’octréotide a inhibé la sécrétion d’enzymes pancréatiques postprandiales (81). Chez le chien, le SS-14 administré en bolus iv à 3,5 µg kg-1 suivi d’une perfusion à 3,5 µg kg-1 h-1 a provoqué des réductions significatives des activités duodénales de la trypsine et de l’amylase lors d’une stimulation par un repas test (70). Chez le rat, l’octréotide a inhibé de manière significative le volume pancréatique, le bicarbonate, l’amylase et les taux sériques de sécrétine et de CCK en réponse à l’acide oléique intraduodénal, un libérateur de CCK (137).
Chez des volontaires sains (30), le jus pancréatique pur a été obtenu par canulation endoscopique du canal pancréatique principal. En réponse à la sécrétine synthétique (0,06 CU kg-1 h-1), la concentration de bicarbonate dans le jus pancréatique a atteint des niveaux de 117 µEq ml-1 après 10 min et un débit de jus de 7,3 ml/5 min après 15 min de perfusion de sécrétine. La SS-14 a entraîné une diminution de 47 % du débit pancréatique après 10 min et de 67 % après 15 min. Les concentrations de bicarbonate et de protéines dans le suc pancréatique n’ont montré qu’une tendance à la diminution à la dose de 5 µg kg-1 h-1 de somatostatine. Chez l’homme également, la sécrétion d’enzymes pancréatiques, mais pas la sécrétion de bicarbonate, stimulée par la sécrétine (250 ng kg-1/20 min) et la céruléine (25 ng kg-1/20 min) a été inhibée par le SMS 201-995 de manière indépendante de la dose (73). Chez des chiens conscients (147), la sécrétion de liquide et de bicarbonate stimulée par la sécrétine (1 CU kg-1 h-1) a été légèrement affectée par des doses plus importantes de SS-28 (400 ng kg-1 h-1). À la même dose, la production de protéines stimulée par la céruléine a été significativement inhibée. Chez des rats anesthésiés, la somatostatine-14 linéaire administrée à 100 µg/100 g-1 h-1 a provoqué une forte inhibition des libérations d’amylase et de trypsine pancréatiques stimulées par 3 unités IVY dog/100 g-1 h-1 de CCK avec un rebond rapide de ces sécrétions une fois la perfusion de somatostatine terminée (39). Chez des rats conscients ayant subi une dérivation du suc pancréatique (51), ce qui a entraîné une forte augmentation des sécrétions de protéines et de liquide, les cinq doses d’octréotide perfusées (5, 20, 80, 320 et 1280 ng kg-1 h-1) ont inhibé de façon significative la sécrétion de protéines et de liquide avec des CI50 de 40 et 60 ng kg-1 h-1, respectivement. L’inhibition maximale des protéines et des liquides a atteint 90 % et 75 % respectivement, à la dose de 1,28 µg kg-1 h-1. Comparé à son analogue, l’octréotide, le SS-14 avait une CI50 de 0,7 µg kg-1 h-1 pour la sécrétion de protéines et de 1,2 µg kg-1 h-1 pour la sécrétion de liquide, avec un effet inhibiteur maximal obtenu à 25 µg kg-1 h-1 pour la sécrétion de protéines et de liquide. Ces données indiquent que l’octréotide est 20 fois plus puissant que le SS-14 pour inhiber la sécrétion protéique et volumique pancréatique stimulée par la dérivation du suc pancréatique.
Etudes in vitro
La sécrétion d’enzymes et de fluides pancréatiques in vivo est la somme de nombreux processus physiologiques complexes qui incluent l’interaction d’hormones endocrines et paracrines ainsi que la stimulation et la libération de neurotransmetteurs. En raison de ces multiples interactions, il est souvent difficile d’évaluer si un composé qui inhibe la sécrétion pancréatique in vivo affecte directement les fonctions des cellules acineuses et canalaires ou modifie la libération des sécrétagogues. Par conséquent, le pancréas perfusé isolé, les préparations de cellules acineuses et canalaires isolées et les cultures cellulaires des deux types de cellules peuvent donner des réponses à certaines de ces questions.
Les cellules acineuses pancréatiques de rat possèdent des récepteurs spécifiques pour la somatostatine-14 et 28 (124,166) qui restent présents après les préparations cellulaires (40). Il a également été rapporté que dans le pancréas isolé perfusé du chien, la glande peut absorber jusqu’à 50-80% de la somatostatine perfusée sur une gamme de concentration de 20 à 4000 pg ml-1 par rapport à moins de 21% de l’insuline ou du glucagon (71). Cette observation a été confirmée par la suite avec une extraction de la SS-14 par le pancréas in situ du chien supérieure à 50% en moyenne contre moins de 17% pour le glucagon (152). Toutes ces observations nous laissent penser que la somatostatine devrait être capable d’inhiber directement la sécrétion d’enzymes pancréatiques stimulées par les neurones ou les hormones in vitro en utilisant les préparations cellulaires citées ci-dessus.
En dépit de nombreuses études, l’effet inhibiteur de la SS-14 et de la SS-28 sur la libération d’enzymes stimulées par des acini pancréatiques isolés est encore controversé. Pour comprendre certains de ces résultats opposés, il peut être utile de faire une distinction entre l’effet du SS sur la stimulation où l’agoniste tel que le VIP agit par l’intermédiaire de l’AMPc, où le SS inhibe et les agonistes tels que la CCK où certains chercheurs ont observé un effet inhibiteur et d’autres non. Dans des acini de cobaye perfusés, le profil cinétique de la libération d’amylase en réponse au VIP était significativement diminué par le SS (100 nM) (140). D’autre part, l’octréotide (100 nM) a significativement inhibé la libération synergique d’amylase stimulée par la sécrétine + CCK-8 ou par le VIP + CCK-8 (65). La somatostatine a également inhibé l’effet de l’AMPc sur la sécrétion d’amylase induite par le calcium à partir d’acini pancréatiques de rat en déplaçant la courbe dose-réponse vers la droite (99), un autre exemple de SS agissant par la voie de l’AMPc.
De nombreuses autres études montrent cependant clairement que la somatostatine n’a aucun effet inhibiteur sur le pancréas exocrine in vitro, que ce soit sur le pancréas perfusé isolé, les acini isolés ou les préparations de lobules isolés dans lesquelles la CCK était le stimulus (65,96,99,139,158). Dans le pancréas isolé de rat (43), l’insuline exogène (10 mU ml-1) a significativement potentialisé la sécrétion d’amylase stimulée par la CCK et le carbachol, potentialisation significativement inhibée par la SS. L’absence d’un effet inhibiteur direct de la SS a également été observée dans des cellules pariétales canines isolées (106). En effet, le SS à 1 µM n’a pas réussi à inhiber la réponse sécrétoire gastrique à l’histamine, à la méthacholine et à la pentagastrine, ce qui confirme certaines des données mentionnées ci-dessus. Il est intéressant de noter que le SS-28 à la concentration élevée de 10 µM a été capable de stimuler la libération d’amylase par les acini pancréatiques de cobayes à environ 68 % de celle stimulée par 100 pM de caerulein. Une réponse sécrétoire maximale identique à celle initiée par la caerulein a également été obtenue par deux analogues du SS-28, Nat S1-28 et SS28. Dans ces conditions, le SS-14 n’a eu aucun effet stimulant (33). Pour expliquer cet effet sécrétoire du SS-28 sur les acini, il a été proposé que le SS-28 puisse interagir avec le récepteur CCK à des concentrations élevées (34), un effet inhibé par le DBcGMP, un antagoniste du récepteur CCK (105). D’autre part, l’incapacité du SS-14 à inhiber la sécrétion enzymatique stimulée par des acini isolés peut résulter de la libération dans le milieu d’incubation d’une protéase active, observée pour la première fois dans le suc pancréatique sécrété, et capable de dégrader le SS-14 (127). Cette sérine protéase a été purifiée jusqu’à homogénéité à partir de pur jus pancréatique de rat. Avec un MW d’environ 29 kDa, elle correspond à l’élastase II du pancréas de rat. Par conséquent, si elle était sécrétée dans le milieu d’incubation, elle dégraderait le SS-14 et empêcherait tout effet inhibiteur de celui-ci, ce qui expliquerait en partie pourquoi le SS-14 n’a pas pu montrer ses effets inhibiteurs sur la libération d’enzymes in vitro (151). Elle pourrait également affecter la réponse sécrétoire au SS-28 à des concentrations plus faibles dans le milieu d’incubation. Une autre possibilité pourrait être que les agents mobilisant le calcium cellulaire diminuent l’affinité des récepteurs de la somatostatine des cellules acineuses pour la somatostatine (33).
Effets sur la croissance
La croissance normale d’un organisme résulte d’un équilibre complexe des hormones impliquées, telles que l’hormone de croissance, l’insuline et les hormones thyroïdiennes. La somatostatine pouvant inhiber la libération de nombreuses hormones, sa neutralisation devrait stimuler leur sécrétion et donc augmenter la croissance. Cette approche d’auto-immunisation contre la somatostatine pour stimuler la croissance a été testée chez des agneaux. Lorsque des titres d’anticorps significatifs ont été obtenus, le taux de gain de poids était plus important chez les animaux immunisés contre la SS et s’accompagnait d’une augmentation de la taille. Chez ces agneaux immunisés, on a observé une réponse plus importante de l’hormone de croissance à la stimulation par l’arginine ainsi que des niveaux sanguins basaux plus élevés de somatomédine (143). Ces données ont été confirmées par la suite également chez cette espèce (75). Lorsqu’elle a été administrée à des rats implantés par voie sous-cutanée avec une mini-pompe Alzet, la somatostatine délivrée à 1,5 µg h-1 pendant 14 jours n’a eu aucun effet sur leur prise de poids. Cependant, la perfusion d’un antagoniste de la somatostatine a conduit à une augmentation significative de la prise de poids par rapport au contrôle (144).
Chez le rat, l’injection quotidienne de somatostatine-14 à 390 µg kg-1 jour-1 dans de la gélatine pendant trois semaines n’a eu aucun effet sur le poids corporel mais a diminué les densités de cellules pariétales et peptiques par millimètre cube par rapport aux contrôles. Cependant, il a antagonisé l’effet favorisant la croissance de la libération de gastrine exogène (130 µg kg-1 jour-1) et endogène suite à la transposition de l’antre sur le côlon, provoquant une hypergastrinémie. Chez ces animaux ayant transposé l’antre, l’augmentation du poids du pancréas a été significativement réduite par la somatostatine (400 µg kg-1 jour-1) pendant 3 semaines (80). Sur une période de 5 jours, la somatostatine-14 s.c. dans de la gélatine à des doses de 11, 33 ou 100 µg kg-1 toutes les 8 h a provoqué des diminutions significatives des concentrations pancréatiques d’amylase, de chymotrypsine et de protéines et du contenu total d’ADN uniquement aux deux doses les plus élevées sans aucun effet sur le poids total du pancréas. Cependant, les taux de synthèse des protéines, de l’ARN et de l’ADN ont été significativement réduits immédiatement après chaque injection de somatostatine sur 24 h (92). La somatostatine-14, également administrée par voie s.c. dans de la gélatine à une dose de 600 µg kg-1, trois fois par jour pendant 2 et 4 jours, a réduit de façon significative les effets trophiques de la caerulein (1 µg kg-1, trois fois par jour) avec un fort effet sur le contenu total en ADN. De façon intéressante, l’immunoneutralisation contre le SS-14 a augmenté significativement tous les paramètres de croissance étudiés au-dessus de ceux observés en réponse à la caerulein (93). Des effets inhibiteurs similaires ont été observés avec l’administration prolongée de la somatostatine à action prolongée, SMS 201-995 (54). La dérivation du jus pancréatique chez le rat provoque une libération importante de CCK endogène, ce qui entraîne une augmentation de la croissance pancréatique (89). En utilisant cette procédure de dérivation du jus biliaire-pancréatique, une telle technique appliquée 8 h jour-1 pendant 4 jours a conduit à des augmentations significatives du poids du pancréas et de la CCK sérique ; ces deux effets ont été significativement réduits par le SMS 201-995 perfusé à une dose de 5 µg kg-1 h-1 et par le L-364,718, un antagoniste des récepteurs CCK-1, administré à 0,5 mg kg-1 h-1. Dans ces conditions, le SMS et le L-364,718 étaient tous deux équipotents pour réduire la croissance du pancréas tandis que le SMS était le seul antagoniste capable de réduire à un niveau basal la CCK endogène libérée par la dérivation pancréatico-biliaire (119). Ces données indiquent que la somatostatine et ses analogues peuvent réduire la croissance pancréatique stimulée par la CCK libérée de façon exogène et endogène. Enfin, il a été observé que la somatostatine (SMS) perfusée à un taux de 5 µg kg-1 h-1 pendant 2 jours était capable de prévenir totalement les augmentations du poids pancréatique et des contenus totaux d’ARN et d’ADN induites par la caséine à 70% (94). Ceci est une autre preuve que la somatostatine peut contrôler la croissance pancréatique induite, stimulée par la CCK endogène libérée par un régime riche en protéines (50). Administré seul en perfusion iv pendant 7 jours à une dose de 5 µg kg-1 h-1, le SMS 201-995 a provoqué des réductions significatives du poids du pancréas et de l’intestin accompagnées de diminutions de l’ADN et de l’ARN total dans les deux organes. La CCK et l’IGF-1 plasmatiques ont été réduits alors que la teneur totale en IGF-1 du pancréas a augmenté (120). Outre la CCK endogène, certaines observations suggèrent l’implication possible de l’IGF-1 dans le processus de contrôle positif de la croissance dans l’intestin et le pancréas. En effet, ce facteur de croissance est présent dans l’intestin (28) et le pancréas (56) et des récepteurs spécifiques ont été documentés sur les cellules de ces organes (76,162) ; des mécanismes d’action paracrine ou autocrine ont été postulés (29). La somatostatine peut agir sur le contrôle de ces deux organes par une inhibition de la libération d’IGF-1 accompagnée d’un effet similaire sur la CCK intestinale.
Effets de la somatostatine sur les tumeurs pancréatiques
La somatostatine a été caractérisée comme « l’interrupteur universel » car elle inhibe la plupart des fonctions organiques et cellulaires auxquelles elle a été associée. Un rôle de la somatostatine et de ses analogues dans les traitements du cancer du pancréas a été suggéré parce que ces molécules ont initialement fourni une thérapie adjuvante non toxique positive.
Dans le hamster syrien doré implanté par voie sous-cutanée avec des cellules d adénocarcinome pancréatique canalaire WD, un traitement chronique de 21 jours avec l analogue de la somatostatine (L-5-Br-Trp8)SS à une dose de 20 µg b.i.d., a diminué le poids de la tumeur de 44% et le volume de la tumeur de 22% (114). Il a également été démontré que la somatostatine et son analogue RC-160 inhibent les changements prénéoplastiques et diminuent l’incidence des tumeurs chez les hamsters exposés au carcinogène pancréatique BOP ; ces traitements ont entraîné une augmentation du nombre de cellules tumorales apoptotiques (150). Dans une autre étude, le nombre de récepteurs de la somatostatine a augmenté sur les cellules tumorales après le traitement au RC-160 (35). La croissance des cellules MIAPaCa-2 implantées par voie s.c. chez des souris nude a été inhibée de manière dose-dépendante par des injections biquotidiennes d’octréotide à 250 et 2500 µg kg-1 (160). En utilisant un autre mode d’administration du médicament, les microcapsules, RC-160 délivré à 1250 µg kg-1 j-1 a inhibé de manière significative la croissance des tumeurs MIAPaCa-2 chez les souris nude (110). L’incapacité de la somatostatine ou de ses analogues à inhiber la croissance tumorale pourrait résulter de l’absence de récepteur de la SS, comme cela a été montré dans les cellules cancéreuses pancréatiques humaines PGER qui ne répondent pas au SMS 201-995 (141). Dans les cellules MIAPaCa-2 et PANC-1 cultivées dans du DMEM contenant 10% de sérum de veau fœtal, 1 µM de SS-14 et de SMS 201-995 ont inhibé la croissance des cellules PANC-1 avec activation de la tyrosine phosphatase SHP-1. Au contraire, le SS et son analogue ont provoqué la croissance de la cellule MIAPaCa-2 et cet effet de croissance pourrait résulter de l’absence de SHP-1 dans ces cellules (31). Dans les cellules répondant à la somatostatine, il a été montré précédemment que la SHP-1 était copurifiée avec le récepteur de la somatostatine (167). Un effet stimulateur de croissance similaire de la SMS a été observé dans les cellules BON (cellules carcinoïdes pancréatiques humaines) à la dose de 1 nM et 100 nM ; cet effet de croissance était accompagné de réductions significatives du contenu en AMPc des cellules sans affecter l’hydrolyse du PI (66).
La plupart des essais cliniques des analogues de la somatostatine dans le traitement adjuvant du cancer du pancréas n’ont pas permis de démontrer une réponse. Aucun effet antitumoral n’a été observé chez 14 patients atteints de cancer du pancréas métastatique avec trois injections s.c. quotidiennes de 100-200 µg de SMS pendant 7 semaines (72). Dans une autre étude, dix-neuf patients atteints de carcinome pancréatique exocrine avancé ont reçu l’analogue de la somatostatine BIM23014 de 250 µg à 1 mg jour-1 pendant 2 mois. Dans ce groupe, un patient a eu une réponse partielle, 6 ont eu une maladie stable et 11 ont eu une maladie progressive (20). D’après les études réalisées sur différentes cellules cancéreuses du pancréas et les diverses réponses obtenues sur leur croissance, il semble qu’une des clés du succès dans la lutte critique contre le cancer du pancréas soit l’expression de récepteurs spécifiques de la somatostatine et l’utilisation de l’analogue spécifique (37). Les propriétés des cinq sous-types clonés de récepteurs de la somatostatine humaine et les indications établies, probables et non établies de l’utilisation des analogues de la somatostatine ont été résumées dans la référence 77.
Utilisation clinique de la somatostatine
Cliniquement, l’octréotide a été utilisé dans le traitement de la pancréatite aiguë, mais aucun bénéfice unanime n’a été confirmé. Dans un essai (111), la somatostatine a été administrée en bolus initial de 250 µg suivi de 250 µg h-1 en perfusion continue ; le traitement chez 9 des 12 patients atteints de pancréatite aiguë a inversé l’amylasémie et apporté une amélioration clinique mais n’a pas montré de réduction du taux de mortalité. La somatostatine reste cependant un traitement efficace pour les complications locales établies de la pancréatite aiguë, telles que les fistules pancréatiques et les pseudokystes (112). Dans une étude, des patients atteints de tumeurs endocrines pancréatiques métastatiques ont été traités initialement avec 50 µg s.c. d’octréotide toutes les 12 h et plus tard (6-16 mois) la dose a été augmentée à 500 µg toutes les 8 h. Certains patients n’ont pas répondu au traitement alors que chez d’autres il a été efficace ; les symptômes se sont améliorés mais ils ont fini par réapparaître et tous les patients sont morts une fois la phase de résistance de leur maladie atteinte (163). Ces données indiquent que la somatostatine n’est pas le traitement idéal de la pancréatite mais qu’elle peut être utile pour traiter les complications locales de la maladie. Le SMS, cependant, s’est avéré très efficace pour éliminer la diarrhée pancréatique et permettre la correction de la déshydratation et de l’acidose. Son effet s’est traduit par la réduction marquée des concentrations plasmatiques de VIP (84).
3. Outils pour l’étude de la somatostatine
a) Peptide
Les somatostatine-14 et -28 sont disponibles dans le commerce. Le principal agoniste utilisé in vivo est l’octréotide (SMS 201-995) et les autres sont : RC-160, BIM-23014, BIM-23056, BIM-23027 et L-362,855. Parmi la série BIM, le BIM-23056 agit comme un agoniste sur le récepteur SST-3 ainsi que comme un antagoniste sur le récepteur SST-5 (161). Les structures chimiques de ces molécules sont présentées dans le tableau 1.
b) Anticorps et dosages
Des anticorps dirigés contre la somatostatine -14, -28, SMS 201-995 et RC-160 ont été développés dans de nombreux laboratoires. A titre d’exemples, Guillemin a mis en place un RIA utilisant un antisérum de mouton BARBAR-78 ; cet antisérum a été élevé contre la SS-14 synthétique et il présente une réaction croisée avec la SS-28 ovine synthétique en rapport équimolaire (15). Un antisérum spécifique contre le SS-28 a également été développé (67) et des RIA pour le SMS 201-995 (5) et le RC-160 (83) ont également été établis.
c) Modèles expérimentaux
La plupart des études physiologiques réalisées chez l’homme ont été faites chez des volontaires sains masculins et féminins (30). Parmi les animaux expérimentaux, les études ont surtout été réalisées chez des chiens conscients avec des fistules gastriques et pancréatiques (146,147), chez des rats conscients avec des jus biliaires et pancréatiques détournés (25,127) et chez des rats anesthésiés (39). Pour l’effet chronique de la somatostatine sur le pancréas, des rats ont été traités quotidiennement par des injections s.c. de somatostatine (92). Les études in vitro ont été réalisées généralement avec des acini pancréatiques fraîchement préparés, des lobules isolés ou des pancréas perfusés isolés de rat, de souris ou de cobaye (65, 96, 139, 158). Le tableau 2 présente quelques données sur les espèces animales utilisées, les doses ou concentrations de somatostatine et d’analogues administrées et les effets.