Importance de la région 11p15 dans diverses pathologies, dont le cancer

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

Progression tumorale multi-étapes

La cancérogenèse est un processus complexe qui, selon des données épidémiologiques, mathématiques, cliniques, moléculaires et expérimentales, résulterait de l’acquisition d’altérations génétiques, et donc de modifications fonctionnelles, progressives et cumulatives (Nordling, 1953 ; Armitage and Doll, 1954 ; Knudson, 1971 ; Kinzler and Vogelstein, 1996).
Dans les diverses tentatives d’établir une logique pour la succession des événements qui jalonnent le chemin de la cellule normale à la cellule néoplasique, éventuellement métastatique, Hanahan et Weinberg (2000) puis Hahn et Weinberg (2002) ont proposé que les altérations des processus fonctionnels sont limitées en nombre et communes à tous les types de tumeurs malignes. Afin de mieux délimiter l’hypothèse multi-étapes des cancers, ils définissent ainsi six caractéristiques nécessaires et suffisantes à la transformation cellulaire :
¾ Capacité proliférative illimitée ;
¾ Indépendance vis-à-vis des signaux stimulant la prolifération cellulaire ;
¾ Insensibilité aux signaux inhibiteurs ;
¾ Abolition de l’apoptose ;
¾ Capacité de susciter l’angiogenèse ;
¾ Acquisition d’un pouvoir invasif.
Ces propriétés seraient progressivement acquises au cours de trois étapes qui constituent le processus de tum origenèse : l’initiation, la promotion et la progression (Hanahan and Weinberg, 2000).

Initiation

La première étape du processus de tumorigenèse est qualifiée d’initiation (Figure 6).
L’initiation est la conséquence rapide de l’action d’un agent cancérigène qui altère des gènes, particulièrement ceux qui favorisent la croissance et la différenciation cellulaire (mutation du proto-oncogène H-Ras par exemple). Les possibilités de contrôle et de réparation à ce niveau dépendent de l’intégrité des gènes suppresseurs de tumeurs, en particulier du gène TP53 (Tumor Protein p53). Si l’ADN n’est pas réparé, une lésion définitive est produite.
Ce processus irréversible conduit à la formation de cellules dites initiées. Ces cellules ne sont cependant pas tumorales. Leur génotype est modifié, mais elles n’ont pas acquis une autonomie de croissance et sont morphologiquement non dissociables des cellules normales. Elles sont cependant définies comme immortelles, car incapables de rentrer en sénescence, processus d’arrêt irréversible de la prolifération cellulaire induit après un certain nombre de divisions (Campisi, 2001 ; Campisi et al., 2001). Les cellules initiées peuvent poursuivre leurs activités normales sans jamais former de tumeurs, mais renferment en elles le potentiel d’en former.

Promotion

Suite à l’initiation, les altérations ayant modifié les gènes régulant les mécanismes de la prolifération cellulaire peuvent conduire à la prolifération clonale des cellules initiées. Les agents promoteurs favorisant cette expansion clonale sont, par exemple, des hormones, l’inflammation chronique ou des facteurs de croissance (Figure 7). A ce stade de la promotion, le processus oncogénique commence à créer des conditions favorables à l’instabilité génomique. La prolifération étant incontrôlée, les altérations génétiques s’accumulent et conduisent à la formation de cellules tumorales agressives, caractérisées par une indépendance face aux facteurs de croissance et du stroma, une absence de réponse aux signaux de différenciation, et la capacité d’induire la néo-angiogenèse.
Les agents promoteurs, seuls, ne peuvent induire le processus tumoral ; ils doivent obligatoirement agir sur les cellules initiées pour pouvoir provoquer la prolifération anormale de celles-ci. De plus, lorsque cet agent est retiré, les effets sont réversibles, au moins jusqu’à un certain stade. La suppression du promoteur ou l’utilisation de substances qui empêchent son action (substances antipromoteur) semblent donc être des voies intéressantes pour tenter de bloquer l’évolution du processus tumoral.

Progression

La phase de progression ne s’applique pas à toutes les tumeurs. En effet, des cellules transformées au cours des étapes précédentes peuvent demeurer bénignes. Pour les tumeurs malignes, le caractère malin ne peut, en revanche, véritablement s’acquérir qu’au cours de cette étape (Figure 7). Se prolongeant dans le temps, la progression est caractérisée par une très forte instabilité génomique qui induit l’acquisition progressive de modifications qui confèrent aux cellules des caractéristiques de plus en plus malignes : capacités d’invasion, de dissémination métastatique ou de résistance aux antimitotiques.
Les processus d’invasion et d’acquisition d’un potentiel métastatique par les cellules cancéreuses nécessitent le passage séquentiel de nombreuses étapes. Les cellules doivent se détacher de la tumeur primitive et envahir le tissu environnant, intégrer la circulation systémique après passage à travers les vaisseaux lymphatiques ou sanguins, et envahir le site secondaire par prolifération et néo-vascularisation. Les cellules épithéliales tumorales subissent ainsi la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) caractérisée par l’acquisition d’un phénotype migratoire incluant la perte des contacts cellules/cellules et cellules/matrice extracellulaire, un remodelage du cytosquelette, et l’expression de marqueurs mésenchymateux (Thiery, 2003 ; Thiery and Sleeman, 2006).
Si nous ne pouvons aujourd’hui définir exactement quelles mutations ou pertes de gènes sont nécessaires et suffisantes à la tumorigenèse, nous savons que l’ordre d’acquisition des altérations n’est nullement aléatoire : il existe une sorte de fenêtre de permissivité, dans le temps et dans l’espace, dans laquelle une modification génétique apporterait un avantage sélectif à une cellule. Dans le cadre de la tumorigenèse colique par exemple, il est maintenant bien reconnu que les carcinomes sporadiques progressent par étapes, depuis une hyperprolifération du tissu épithélial, jusqu’à la formation d’un adénocarcinome invasif, résultat de l’accumulation d’altérations génétiques et épigénétiques dont l’ordre est très important. La séquence des événements lors du développement du carcinome colique est, par exemple : 1) inactivation de gènes suppresseurs de tumeurs, 2) activation des oncogènes, 3) mutations de multiples gènes, 4) inactivation d’autres gènes suppresseurs de tumeurs et 5) accumulation d’altérations dont la nature semble plus importante que l’ordre chronologique (Cho and Vogelstein, 1992) (Figure 8).

Quelques gènes importants dans la tumorigenèse humaine

Certaines altérations génétiques sont récurrentes dans de nombreux cancers humains. Les altérations du locus 11p15, porteur notamment du gène IGF-2, et les altérations des gènes Ras, TP53 et β-caténine, et de leurs voies de signalisation, nous ont plus particulièrement intéressées pour cette étude.

Ras

Les protéines Ras régulent le destin cellulaire en couplant l’activation de récepteurs, notamment de récepteurs à des facteurs de croissance, à des voies de signalisation qui contrôlent la prolifération, la différenciation ou encore la survie cellulaires (Bourne et al., 1990 ; Bourne et al., 1991).

Isoformes de Ras

Le génome humain code pour quatre isoformes protéiques de Ras : H-Ras (Harvey-Ras ; MIM 1900202), situé sur le locus 11p15.5, N-Ras (Neuroblastoma-Ras ; MIM 1647903), situé sur le locus 1p13.2, et deux formes de K-Ras (Kirsten-Ras ; MIM 1900704), K-Ras4A et K-Ras4B, produits par épissage alternatif de la région C-Terminale du gène situé en 12p12.1. Constituée de protéines de 21 kDa, appelées en conséquence p21, la famille Ras appartient à la superfamille des petites protéines G (Guanine nucleotide binding protein) qui inclue également les familles Rac, Rho, Rap et Rab (Bourne et al., 1991). Ces protéines, ubiquitaires et localisées à la membrane plasmique des cellules, sont liées au GDP/GTP et possèdent une activité GTPase intrinsèque (Gibbs et al., 1984) : la forme liée au GDP (Guanosine Diphosphate) est inactive, alors que celle liée au GTP (Guanosine Triphosphate) est active (Boguski and McCormick, 1993 ; Donovan et al., 2002).
La principale différence entre les quatre protéines Ras réside dans la partie C-Terminale de leurs gènes (Figure 9). Ces régions contiennent les résidus des modifications post-transcriptionnelles qui permettent l’ancrage des protéines Ras à la membrane. Les quatre protéines Ras sont notamment farnésylées sur un motif terminal CAAX où C est une cystéine, A généralement un acide aminé aliphatique et X n’importe quel acide aminé.

Régulation de l’activation des protéines Ras

La liaison d’un facteur de croissance à un récepteur à activité tyrosine kinase (RTK) résulte en la dimérisation du récepteur, son autophosphorylation et, consécutivement, en l’activation de complexes composés de protéines adaptatrices telles que SHC (SH2-containing protein), GRB2 (Growth factor Receptor-Bound protein 2) et Gab (GRB2-associated binding). Ces protéines recrutent et activent des facteurs d’échange des guanines (GEF ; Guanine nucleotide-Exchange Factor), tels que des membres de la famille SOS, qui catalysent l’échange du GDP en GTP, activant ainsi Ras par modification conformationnelle (Figure 10).
Les formes actives de Ras, Ras-GTP, sont négativement régulées par les protéines GAP (GTPase Activating Protein) ou NF-1 (Neurofibromatosis type 1) qui augmentent, environ d’un facteur 100, leur activité GTPase intrinsèque (Gibbs et al., 1984 ; Mitin et al., 2005) (Figure 10). Dans les cellules normales, les GAP favorisent le maintien des protéines Ras sous leur forme inactive, liée au GDP.

Voies effectrices de Ras-GTP

Les protéines Ras-GTP régulent un réseau complexe de voies de signalisation impliquées dans la prolifération, la différenciation ou la survie cellulaires (Bourne et al., 1990 ; Mitin et al., 2005), en interagissant activement avec plus de 20 effecteurs incluant Raf, PI3K (Phosphatidylinositol 3-Kinase) et Ral-GDS (Ral-Guanine nucleotide Dissociation Stimulator) (Figure 11).
™ Raf
La cascade Raf-MEK-ERK (MEK : MAPK-ERK Kinase ; ERK : Extra-cellular signal-Regulated Kinase) est la voie effectrice de Ras la mieux caractérisée (Repasky et al., 2004). Cette voie fait partie des quatre cascades de MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinase) les plus connues dans les cellules de mammifères (Johnson and Lapadat, 2002) (Figure 12).
Ces cascades sont constituées de trois enzymes qui relaient le signal via une série de phosphorylations : les MAPK finales sont activées par des MAPKK (MAPK Kinase), elles-mêmes activées par des MAPKKK (MAPK Kinase Kinase). Les MAPKKK sont activées par des protéines de la superfamille des petites protéines G telles que Ras, en réponse à des facteurs de croissance ou des signaux de stress.
La cascade Raf-MEK-ERK (Figure 12) débute par l’activation de trois Raf sérine/thréonine kinases (A-Raf, B-Raf et c-Raf-1) qui activent la cascade des kinases MEK-ERK. Les kinases ERK phosphorylent et régulent l’activité de très nombreux substrats à la fois cytosoliques et nucléaires (Yoon and Seger, 2006). Les substrats nucléaires sont cependant les principales cibles de ERK qui, activée, est transloquée dans le noyau où elle régule l’activité de facteurs de transcription tels que Elk-1 (Zuber et al., 2000 ; Schulze et al., 2004). Celui-ci est un membre de la famille des protéines Ets (E26 transformation-specific sequence) qui régulent l’expression de gènes porteurs de sites SRE (Serum Responsive Element) sur leur promoteur, dont fait partie Fos (Yordy and Muise-Helmericks, 2000). L’hétérodimère Jun-Fos constitue le facteur de transcription AP-1 (Activator Protein 1) qui stimule l’expression de gènes contrôlant le cycle cellulaire, tels que CCND qui code pour la cycline D (Pruitt and Der, 2001) ( Figure 13), ou des gènes codant pour des métalloprotéases matricielles (MMP) (Rutter et al., 1998 ; Brauchle et al., 2000), facteurs favorisant l’angiogenèse et l’invasion (Brinckerhoff et al., 2000).

Structure de la protéine p53

Le gène TP53 (Tumor Protein p53, MIM 1911705) est situé sur le bras court du chromosome 17, au niveau du locus 13.1 (17p13.1) (McBride et al., 1986). Il code pour une phosphoprotéine nucléaire de 393 acides aminés (AA) dont le poids moléculaire de 53 kDa, chez la souris, lui a valu son nom p53. Chez l’homme, cette protéine de 55 kDa est constituée de cinq domaines fonctionnels porteurs de cinq domaines très conservés correspondant aux motifs structuraux clés de la protéine, HCD I à HCD V (Highly Conserved Domain I à V) (Soussi et al., 1990) (Figure 16) :

Région N-terminale (résidus 1 à 42)

La région N-terminale contient le domaine de transactivation des gènes cibles (Candau et al., 1997) et le site de liaison à la protéine régulatrice mdm2 (Oliner et al., 1993). Cette région contient également un premier domaine très conservé, HCD I.

Domaine de régulation riche en proline (résidus 40-92)

Le second domaine est constitué de cinq motifs de type PXXP, où P est une proline et X n’importe quel autre acide aminé. Il comprend également un deuxième site de transactivation indépendant du premier (Candau et al., 1997). Cette région, indispensable à l’induction de l’apoptose dépendante de p53 (Baptiste et al., 2002), n’est toutefois pas directement nécessaire à l’action transactivatrice de p53 et participerait plutôt à la régulation de sa stabilisation (Dornan et al., 2003).

Domaine de liaison à l’ADN (résidus 101-306)

La région centrale correspond au domaine de liaison à l’ADN (Cho et al., 1994) et contient quatre des cinq domaines conservés (HCD II à V). Cette région possède également une activité 3’-5’ exonucléase impliquée dans les phénomènes de réplication et de réparation de l’ADN (Mummenbrauer et al., 1996).

Domaine d’oligomérisation (résidus 307-355)

p53 lie l’ADN sous forme de tétramères (dimères de dimères). Ce domaine d’oligomérisation consiste en un feuillet béta suivi d’une hélice alpha nécessaire à la dimérisation de p53. Les monomères de p53 se lient entre eux par interaction de leurs régions centrales. Un signal d’export nucléaire (NES ; Nuclear Export Signal) est également présent dans ce domaine (Pavletich et al., 1993).

Région C-Terminale (356-393)

La région C-Terminale contient trois signaux de localisation nucléaire (NLS ; Nuclear Localization Signal) indispensables au rôle suppresseur de tumeurs de p53 (Shaulsky et al., 1990), ainsi que des sites non spécifiques de liaison à l’ADN endommagé (Jayaraman and Prives, 1995). Cette région est également impliquée dans la régulation négative de la liaison du domaine central à l’ADN (Wang and Prives, 1995). La délétion de ce domaine ou la liaison à l’anticorps pAB421 permettent une liaison constitutive de la région centrale de p53 à l’ADN (Hupp and Lane, 1994).

Régulatio n négative de l’activité de p53

Bien qu’ubiquitaire, p53 est un facteur de transcription peu abondant, latent et inactif dans les cellules saines : son activité et sa stabilité sont finement régulées (Vogelstein et al., 2000) par un ensemble de modulateurs qui induisent différentes modifications post-traductionnelles (Xu, 2003). Ces modulateurs incluent mdm2, COP1 , pirh2 ou Jnk (Jun Kinase) (Fuchs et al., 1998a ; Fuchs et al., 1998b ; Mayo and Donner, 2001). mdm2 par exemple, est une ubiquitine ligase et le principal modulateur de p53. D’une part, en se fixant spécifiquement à la région N-Terminale de p53, mdm2 bloque son activité transcriptionnelle et, d’autre part, en ubiquitinylant la région régulatrice C-Terminale, mdm2 induit la dégradation de p53 par la voie ubiquitine-protéasome (Figure 17).
La plupart des gènes codant pour les protéines régulatrices, et c’est le cas de mdm2, est positivement régulée par l’activité transcriptionnelle de p53. Il existe ainsi une boucle de régulation qui favorise le maintien de la protéine p53 à un niveau faible dans les cellules normales : l’activation du gène mdm2 par p53 conduit à une répression de l’activité de cette dernière (Figure 17).

Table des matières

TABLE DES MATIÈRES
INTRODUCTION
REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
1. CORTEX SURRÉNAL
1.1 Glandes surrénales
1.2 Cortex surrénal
1.2.1 Histologie
1.2.2 Contrôle physiologique du cortex
1.2.3 Stéroïdogenèse
1.2.3.1 Régulation
1.2.3.2 Synthèse des stéroïdes corticosurrénaliens
2. PROCESSUS DE TUMORIGENÈSE
2.1 Généralités
2.2 Progression tumorale multi-étapes
2.2.1 Initiation
2.2.2 Promotion
2.2.3 Progression
2.3 Quelques gènes importants dans la tumorigenèse humaine
2.3.1 Ras
2.3.1.1 Isoformes de Ras
2.3.1.2 Régulation de l’activation des protéines Ras
2.3.1.3 Voies effectrices de Ras-GTP
2.3.1.4 Altération des voies Ras dans les cancers humains
2.3.2 p53
2.3.2.1 Structure de la protéine p53
2.3.2.2 Régulation négative de l’activité de p53
2.3.2.3 Activation de p53
2.3.2.4 Actions de p53
2.3.2.5 Inactivation de p53 dans les cancers humains
2.3.3 Locus 11p15 et IGF-2
2.3.3.1 Système des IGF
2.3.3.2 Régulation de l’expression des gènes du locus 11p15
2.3.3.3 Importance de la région 11p15 dans diverses pathologies, dont le cancer
2.3.4 ß-caténine
2.3.4.1 Fonctions de ß-caténine
2.3.4.2 Structure de la protéine ß-caténine
2.3.4.3 Implication de la voie Wnt/ß-caténine dans la tumorigenèse humaine
TABL
3. TUMEURS CORTICOSURRÉNALIENNES
3.1 Épidémiologie
3.2 Tumeurs corticosurrénaliennes bénignes
3.2.1 Adénomes
3.2.2 Hyperplasie macronodulaire
3.2.3 Aspects anatomo-pathologiques
3.2.4 Syndromes héréditaires
3.3 Carcinome corticosurrénalien
3.3.1 Aspects cliniques
3.3.2 Aspects anatomo-pathologiques
3.3.3 Syndromes héréditaires
3.4 Circonstances de découverte des lésions tumorales corticosurrénaliennes
3.5 Diagnostic et pronostic
4. TUMORIGENÈSE CORTICOSURRÉNALIENNE
4.1 Étude de la clonalité
4.2 Aberrations génomiques
4.3 Altérations génétiques des TCS sporadiques
4.3.1 Altérations en rapport avec les syndromes héréditaires
4.3.1.1 Locus 11p15
4.3.1.2 TP53
4.3.1.3 MEN1
4.3.1.4 Voie de signalisation AMPc
4.3.2 Voie de signalisation ACTH/AMPc/PKA
4.3.3 Gènes classiquement impliqués dans la tumorigenèse humaine
4.3.3.1 Ras
4.3.3.2 Wnt/ß-caténine
4.3.3.3 Acteurs du cycle cellulaire
4.3.3.4 hTERT
4.3.4 Facteurs de croissance
4.3.5 Autres gènes potentiellement impliqués
4.4 Études de puces à ADN
5. MODÈLES DE TUMORIGENÈSE CORTICOSURRÉNALIENNE
5.1 Xénotransplantation de cellules NCI-H295R
5.2 LHR et facteurs GATA
5.2.1 Souris sauvages gonadectomisées
5.2.2 Souris transgéniques gonadectomisées
5.2.3 Pertinence de ces modèles
5.3 Transplantation hétérologue de cellules : formation d’un néo-organe
OBJECTIFS DE L’ÉTUDE
RÉSULTATS ET DISCUSSION
1. PRÉSENTATION
2. SUREXPRESSION DE RASG12V ET/OU P53DD
2.1 Article soumis
2.2 Discussion
3. SUREXPRESSION DE IGF-2 ET ß-CATÉNINES37A
3.1 IGF-2 et RasG12V
3.2 ß-caténineS37A et p53DD
3.3 Discussion
3.3.1 Surexpression de IGF-2, seul ou associé à RasG12V
3.3.2 Surexpression de ß-caténineS37A, seule ou associée à p53DD
3.3.3 Conclusion
DISCUSSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
RÉFÉRENCES INTERNET

Télécharger le rapport complet