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Facteurs modificateurs
Fin des années 80 alors que la recherche génomique sur les tumeurs commence à peine, plusieurs consortia internationaux ont été créés pour étudier les facteurs modificateurs du risque de cancer chez les femmes porteuses d’une mutation du gène BRCA1 ou BRCA2. Tel est le cas du consortium IBCCS (The International BRCA1/2 Carrier Cohort Study) initié en 1997 par David Goldgar à l’Agence Internationale de Recherche sur le Cancer, dont la composante française d’IBCCS est la cohorte GENEPSO (Gène Etude Prospective Sein Ovaire) coordonnée par Catherine Noguès (Institut Curie, St Cloud). L’objectif de l’étude IBCCS est d’étudier de façon prospective les facteurs modificateurs non génétiques du risque de cancer du sein et de l’ovaire chez des femmes porteuses d’une mutation du gène BRCA1 ou BRCA2. Une série d’analyses sur les données rétrospectives ont donné lieu à de nombreuses publications qui, aujourd’hui, font référence dans la recherche de facteurs modificateurs [147,172-176].
Parmi ces études, on peut également noter le consortium CIMBA (Consortium of Investigators of Modifiers of BRCA1/2) créé en 2005 dans le but d’étudier les potentiels facteurs génétiques modifiant le risque de cancer des femmes porteuses d’une mutation du gène BRCA1 ou BRCA2. Ce consortium a également donné lieu à de nombreuses publications qui font référence aujourd’hui [139,145,177,177-193]
Le type et la localisation des mutations
Compte tenu du fait que les mutations peuvent donner des effets différents au niveau de la protéine, l’expressivité du phénotype peut être variable. Ainsi, une quinzaine d’études ont étudié la variation du risque de cancer du sein en fonction du type et de la localisation des mutations dans les gènes BRCA1 et BRCA2.
– BRCA1
En 1995, Easton et al. [142] décrivaient deux types d’allèles du gène BRCA1 conférant des risques de cancer du sein et de l’ovaire différents. Cependant, Gayther et al. [194] ont été les premiers à décrire clairement une hétérogénéité du rapport de risque cancer de l’ovaire/cancer du sein en fonction de la localisation des mutations sur le gène BRCA1 (cf. Figure 11). En effet, Gayther et al. [194] mettent en évidence une diminution significative de la proportion de cancer de l’ovaire pour les mutations localisées en 3’ du gène BRCA1 par rapport aux mutations localisées en 5’. Trois autres études portant sur ce même rapport de risque de cancer du sein trouvent aussi un ratio cancer de l’ovaire/cancer du sein plus important en 5’ qu’en 3’ [195-197]. En 2001, Risch et al. [198] estiment non pas le rapport de risque cancer de l’ovaire/cancer du sein, mais directement le risque de cancer du sein et décrivent une augmentation de ce risque relatif associée aux mutations situées après le 1238ème nucléotide. Dans une seconde étude publiée en 2006, Risch et al. [199] confirment cette augmentation progressive du risque de cancer associée aux mutations situées de l’extrémité 5’ à l’extrémité 3’ du gène BRCA1. Cette augmentation ne fait cependant pas l’objet d’un consensus. En effet, en 2002, Thompson et al. [200] mettent en évidence une région centrale du gène BRCA1 où le rapport de risque cancer de l’ovaire/cancer du sein est augmenté par rapport aux extrémités du gène. Après avoir défini cette région centrale, Thompson et al. ont étudié la variation du risque de cancer du sein associée à la localisation des mutations à l’intérieur ou à l’extérieur de cette région. Ils ont ainsi mis en évidence un risque de cancer du sein significativement plus faible pour les porteurs d’une mutation située dans la région centrale que pour ceux dont la mutation est située aux extrémités du gène BRCA1. En 2003, Scott et al. [201] trouvent une région similaire à celle de Thompson et al. [200]. Plus récemment, Al-Mulla et al. [202] ont montré que les porteurs d’une mutation localisée dans l’exon 2, avaient un risque de cancer du sein moindre (HR=0,29 [IC95%=0,15-0,53]) que ceux dont la mutation est située dans les exons 11 (HR=0,64 [IC95%=0,37-1,11]) et 13 (HR=0,98 [IC95%=0,40-2,42]). Cette même étude montre que l’âge au diagnostic diffère en fonction de la localisation des mutations et que les porteurs d’une mutation localisée dans l’exon 2 développaient un cancer du sein beaucoup plus tardivement que les autres (47 ans versus 41 ans). Il faut tout de même citer les quelques études qui ne trouvent quant à elles aucune variation du risque de cancer associée à la localisation des mutations sur le gène BRCA1 [103,203-206]. Les différences observées entre ces études pourraient être expliquées en partie par la diversité des approches utilisées, les populations sélectionnées, les effectifs et le nombre de mutations différentes étudiées.
– BRCA2
Gayther et al. [207] furent les premiers à décrire une hétérogénéité de risque en fonction de la localisation de la mutation dans le gène BRCA2 (cf. Figure 12). Ils décrivent alors une région centrale du gène dans laquelle le rapport de risque cancer de l’ovaire/cancer du sein est significativement plus élevé que dans le reste du gène et la nomment OCCR pour « Ovarian Cancer Cluster Region », qui correspond en fait à l’exon 11. Cette région centrale a fait l’objet d’une dizaine d’études dont celle menée par Thompson et al. en 2001 [148]. Thompson et al. ont utilisé les bornes de la région OCCR définies par Gayther et al. [207] pour estimer le risque de cancer du sein en fonction de la localisation des mutations. Ils décrivent ainsi une diminution du risque de cancer du sein pour les porteurs d’une mutation située dans la région OCCR. D’autres études ont également estimé le risque de cancer associé à la région OCCR toujours en utilisant les bornes suggérées par Gayther et al. [207] tandis que 3 études ne trouvent aucune association significative [201,203,204]. Six études retrouvent une diminution du risque relatif de cancer du sein associée à la région OCCR [103,148,198,199,205] ou un âge plus tardif au diagnostic [208].
Malgré le scepticisme des biologistes moléculaires, compte tenu du peu d’explications biologiques proposées, ces variations du risque relatif de cancer du sein font aujourd’hui consensus, même si les régions et amplitudes de risque restent imprécises.
Des tentatives d’explications ont été proposées pour expliquer ces variations, comme celle de mutations soumises ou non au phénomène NMD (Nonsense-mediated decay). Bien que ce phénomène soit connu depuis plus d’une vingtaine d’années, il n’a été que récemment étudié dans le cadre des mutations sur les gènes BRCA1 et BRCA2. Le NMD est un processus de surveillance de l’ARNm [209,210] identifié chez tous les organismes eucaryotes, de la levure à l’homme [211]. Le NMD est déclenché par la présence d’un codon stop prématuré sur l’ARN messager et détruit cet ARN permettant ainsi de protéger la cellule contre les effets potentiellement néfastes des protéines tronquées. Le NMD n’est pas uniquement restreint à ce rôle de protection contre les effets des mutations, mais semble également réguler l’expression de certains transcrits produits de façon physiologique dans la cellule. Cependant, selon leur localisation, les mutations tronquantes n’induisent pas toutes ce phénomène. En effet, dans la plupart des gènes, les mutations tronquantes situées dans le dernier exon ou à moins de 50 nucléotides en amont de la dernière jonction exon-exon, ne déclenchent pas le NMD [212,213]. De plus, il a été montré sur certains gènes que des mutations tronquantes très précoces ne déclenchent pas le NMD, probablement du fait d’une réinitiation de la traduction [214]. Il a été également montré que le NMD, si activé, ne détruisait pas 100% des protéines tronquées produites. En effet, une quantité de protéines résiduelles a pu être mesurée en présence de NMD dans le cas d’une mutation tronquante du gène codant pour le collagène X [215].
Le NMD n’a pas été mis en évidence pour tous les gènes, mais a pu être décrit récemment pour le gène BRCA1 [216] ainsi que pour le gène BRCA2 [217].
Compte tenu de la grande quantité de mutations décrites et de l’ignorance de leur statut vis-à-vis du NMD pour la plupart, aucune étude, à ma connaissance, n’a recherché les variations du risque de cancer en fonction des mutations soumises ou non au NMD. Cependant, Sinilnikova et al. [139] ont proposé une classification des mutations en fonction de la présence ou de l’absence d’une protéine aberrante et tronquée. Cette classification a été utilisée dans ce travail de thèse.
Les SNPs
Les SNPs identifiés dans la population générale ont été étudiés chez les porteurs d’une mutation du gène BRCA1 ou BRCA2 par le Consortium CIMBA (Consortium of Investigators of Modifiers of BRCA1/2). Ce consortium dispose d’un large échantillon de porteurs de mutation sur les gènes BRCA1 (15 000 porteurs) ou BRCA2 (10 000 porteurs) et s’est intéressé aux polymorphismes de gènes candidats trouvés comme étant associés au cancer du sein dans la population générale, et aux polymorphismes issus de GWAS en population générale [218].
Des effets significatifs ont été identifiés pour certains variants. Globalement, les allèles rares des SNPs à risque de la population générale ont un effet mais d’amplitude différente chez les porteurs d’une mutation de BRCA1 ou BRCA2.
Au total, CIMBA a permis la mise en évidence 4 loci modifiant le risque de cancer du sein chez les porteuses de mutations sur le gène BRCA1. La modification du risque est particulièrement évidente pour deux SNPs (rs2046210 et rs9397435) situés près du gène ESR1. L’allèle mineur de ces deux SNPs augmente le risque de cancer chez les porteuses de mutations sur le gène BRCA1 [218]. D’autres études GWAS réalisées à partir du consortium CIMBA ont mis en évidence deux SNPs indépendants (localisés en 19q13) associés à une augmentation du risque de cancer du sein pour le rs8170 (HR=1,26 [IC95%=1,17-1,35]) et à une diminution du risque de cancer du sein pour le rs2363956 (HR=0,84 [IC95%=0,80-0,89]) chez les femmes porteuses d’une mutation du gène BRCA1 [219]. Chez les porteuses de mutations sur le gène BRCA2, CIMBA a mis en évidence 9 SNPs modifiant le risque de cancer du sein [218]. L’effet le plus important rapporté est celui de l’allèle rare du SNP localisé dans le gène FGFR2 qui augmente le risque de cancer du sein de 1,32 [IC95%=1,20-1,45 ; p=2×10-8] [145]. Ce consortium a également mis en évidence un SNP localisé en 5’ du gène RAD51 modifiant le risque de cancer du sein associé au gène BRCA2. Le gène RAD51 joue un rôle important dans la réparation de l’ADN et interagit avec les gènes BRCA1 et BRCA2. Chez la majorité des individus, le 135ème nucléotide du gène RAD51 est une guanine (G), de rares personnes présentent cependant une cytosine (C) à ce 135ème nucléotide. Le consortium CIMBA décrit une variation du risque de cancer du sein associé au gène BRCA2 en fonction de la nature du 135ème nucléotide du gène RAD51. En effet, les porteurs d’une mutation dans le gène BRCA2 hétérozygotes GC pour le 135ème nucléotide de RAD51 ne présentent pas d’augmentation du risque de cancer du sein (HR=1,17 [IC95%=0,91–1,51]), contrairement aux homozygotes CC qui présentent un risque multiplié par 3 par rapport aux homozygotes GG (HR=3,18 [IC95%=1,39–7,27) [139].
Comme dans la population générale, l’effet d’un seul SNP en termes de risque relatif de cancer du sein des personnes prédisposées est relativement modeste. Seulement, leurs effets sur le risque absolu est beaucoup plus important puisque ce risque est beaucoup plus élevé que dans la population générale. De plus, la combinaison de plusieurs SNPs a également été associée à des risques relatifs plus élevés. Par exemple, chez les porteurs d’une mutation du gène BRCA2, l’effet combiné des polymorphismes à risque de FGFR2 et TOX3/TNRC9 (1% des porteurs) augmente de manière significative le risque de cancer du sein : il est alors de 82% à l’âge de 80 ans alors qu’il n’est que de 54% pour ceux qui ne portent aucun des allèles à risque (20% des porteurs) [145]. De manière encore plus complexe, il a été quantifié au moyen de simulations, l’effet de la combinaison de 7 SNPs chez les porteurs d’une mutation de BRCA2 sur le risque de cancer du sein [188]. Ainsi, il a été calculé que les 5% des femmes qui portaient les allèles les plus à risque avaient entre 80% et 96% de chance de développer un cancer du sein alors que les 5% qui portent les allèles les moins à risque ont « seulement » entre 42 et 50% de chance de développer un cancer du sein (Figure 13).
Facteurs gynéco-obstétriques
Les gènes BRCA1 et BRCA2 étant impliqués à différents niveaux de la carcinogénèse, et notamment dans la réparation des lésions de l’ADN et dans la régulation du cycle cellulaire, un effet carcinogène des œstrogènes plus important chez les porteurs d’une mutation du gène BRCA1 et/ou BRCA2 que dans la population générale peut être envisagé. De plus, au moins quatre études ont montré que le gène BRCA1 était également impliqué dans la répression de l’activité des récepteurs œstrogéniques [220-223].
Age aux premières règles et à la ménopause
Peu d’études concernant les facteurs de risque non génétiques chez les porteurs d’une mutation du gène BRCA1 ou BRCA2 ont été publiées. Alors qu’en population générale un âge tardif aux premières règles est souvent retrouvé associé à une diminution du risque de cancer, ce facteur n’est pas reconnu de façon consensuelle comme étant associé à un risque diminué de cancer du sein dans ce type de population. En effet, sur 5 études, 2 décrivent un effet protecteur d’un âge tardif aux premières règles, tandis que 3 ne mettent en évidence aucune association. Kotsopoulos et al. [224], Gronwald et al. [225] et Lee et al. [226] mettent en évidence une diminution du risque de cancer associé à un âge aux premières règles croissant uniquement chez les porteuses d’une mutation du gène BRCA1 et pas chez les porteuses d’une mutation du gène BRCA2. Lee et al. [226] mettent en évidence une diminution significative du risque de 30% chez les porteuses d’une mutation du gène BRCA1 ayant eu leurs premières règles après l’âge de 14 ans versus 11 ans (HR=0,31 [IC95%=0,11-0,87]). En revanche, le Consortium IBCCS [176] ne trouve aucune association significative ni pour le gène BRCA1, ni pour le gène BRCA2. Tryggvadottir et al. [227] n’ont également trouvé aucune interaction entre l’âge aux premières règles et le fait d’être porteur d’une mutations dans le gène BRCA2.
Chang-Claude et al. [176], dans le cadre d’IBCCS, ont été les premiers à étudier l’effet de la ménopause sur le risque de cancer du sein chez les porteuses d’une mutation du gène BRCA1 ou BRCA2. Contrairement à ce qui est observé en population générale, ils n’ont pas mis en évidence de différence significative du risque en fonction de l’âge à la ménopause. En revanche, leurs résultats suggèrent un effet protecteur de la ménopause chez les porteuses d’une mutation du gène BRCA2, tout particulièrement pour les ménopauses provoquées par une ovariectomie bilatérale prophylactique.
Grossesses menées à terme
A ma connaissance, sept études ont étudié l’effet de la parité sur le risque de cancer du sein chez des femmes porteuses d’une mutation du gène BRCA1 ou BRCA2. Contrairement à ce qui est observé en population générale, l’effet protecteur de la parité est loin de faire consensus. Les résultats diffèrent énormément d’une étude à l’autre, certaines mettant en évidence une diminution du risque de cancer associée à un nombre de grossesses menées à terme croissant [228], d’autres ne trouvant aucune association [147,226,229,230], ou encore une association positive [225]. Par ailleurs, dans le cadre d’IBCCS, Andrieu et al. [147] rapportent un effet différentiel d’un âge précoce à la première grossesse suivant le gène muté. En effet, leurs résultats montrent une augmentation du risque de cancer du sein associé à un âge « tardif » (supérieur à 30 ans) à la première grossesse chez les porteuses d’une mutation du gène BRCA2, tandis que l’estimation ponctuelle du risque montre une association inverse chez les femmes porteuses d’une mutation du gène BRCA1.
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Table des matières
Chapitre I : Introduction
I. Le cancer du sein dans l’histoire
II. Anatomie de la glande mammaire
III. Le cancer du sein
IV. Epidémiologie descriptive du cancer du sein
V. Facteurs de risque du cancer du sein
A. Facteurs gynéco-obstétriques
1. Age aux premières règles et à la ménopause
2. Densité mammaire
3. Grossesses menées à terme
4. Allaitement
5. Interruptions de grossesse
6. Prise de contraceptifs
7. Prise de traitements hormonaux substitutifs
B. Facteurs environnementaux et de mode de vie
1. Indice de masse corporelle (IMC)
2. Consommation de tabac
3. Consommation d’alcool
4. Expositions aux radiations ionisantes
C. Facteurs génétiques
1. La découverte des gènes BRCA1 et BRCA2
2. Les gènes syndromiques
3. Les SNPs
4. Les gènes BRCA1 et BRCA2
VI. Implications en oncogénétique
VII. Objectif de ma thèse
Chapitre II : Matériels et méthodes
I. La cohorte GENEPSO
A. Le recrutement des cas et des témoins
B. Le questionnaire
C. Les Facteurs étudiés
D. Recherche de mutations
II. Analyse des données de la cohorte GENEPSO
A. La censure
B. Modèle « général » de régression
C. Le modèle de Cox
D. Variation du risque de cancer du sein associée à la localisation des mutations dans les gènes BRCA1 et BRCA2
1. Approche gnostique
2. Approche agnostique
E. Stratégie d’analyse
Chapitre III : Résultats
I. Facteurs gynéco-obstétriques et de « style de vie »
A. Les facteurs exogènes
1. Les radiations ionisantes thoraciques
2. La consommation de tabac
3. La consommation d’alcool
B. L’indice de masse corporelle
C. Les facteurs gynéco-obstétriques
1. L’âge aux premières règles et la durée des cycles
2. Les traitements contraceptifs
3. Les grossesses menées à terme et allaitement
4. Les grossesses interrompues
5. Le score « Mitotic Activity during Pregnancies » (TMAP)
6. La ménopause
7. Traitements hormonaux substitutifs
II. Type et localisation des mutations
A. Type des mutations
B. Localisation des mutations tronquantes
1. Méthode gnostique
2. Méthode agnostique
3. Test de sensibilité
III. Résultats des analyses menées sur la cohorte pseudo-incidente
IV. Interaction facteurs de risque/localisation des mutations
Chapitre IV : Discussion
I. Rappel des résultats les plus importants
II. Limites
III. Résultats
A. Facteurs non génétiques
1. Exposition thoracique aux rayons X
2. Consommation de tabac et d’alcool
3. Indice de masse corporelle
4. Age aux premières règles et la ménopause
5. Utilisation de traitements hormonaux substitutifs
6. Grossesses menées à terme
7. Interruptions de grossesses
8. Score TMAP
B. Localisation des mutations
C. Variation du risque associé aux facteurs non génétiques en fonction de la localisation
des mutations dans les gènes BRCA1 et BRCA2
IV. Conclusion
V. Perspectives
Annexes
I. Publications issues de ce travail de thèse
II. Du gène à la protéine
Première étape : la transcription
Deuxième étape : l’épissage
Troisième étape : la traduction
III. Indications de recherche de mutation sur les gènes BRCA1 et BRCA2
IV. Questionnaire d’inclusion
V. Distribution des mutations dans la cohorte GENEPSO
VI. Programme Excel pour le calcul des poids
VI. Programme stata pour permutations
Références
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