Meggetto F.
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Epigénétique (méthylation de l’ADN) et résistance aux inhibiteurs de tyrosine kinase Fabienne MEGGETTO Ph.D, DR2-CNRS Centre de Recherche en Cancérologie de Toulouse UMR 1037-INSERM / ERL 5294 / UPS Toulouse III Equipe 7 : Biologie des ARN dans les cancers hématopoïétiques Pr. Pierre Brousset Toulouse Epigénétique Génétique : étude des modifications de la séquence des gènes Epigénétique : - étude des changements de l’expression d’un gène sans modifications leur séquence d’ADN - « marques épigénétiques » programmées et imprimées au cours du développement embryonnaire - plastiques : directement influencées par notre environnement, notre mode de vie et nos habitudes ! - transmissibles à la descendance Jeltsch et al, 2014 Marques épigénétiques Vrais jumeaux : • Empreintes digitales différences mâle uniquement : entre 28 et 30°C mâle et femelle : entre 29 et 32°C : femelle uniquement : entre 30 et 33°C Inactivation du chromosome X Mécanismes moléculaires des marques épigénétiques Modifications chimiques apposées par des enzymes • sur certains nucléotides de l’ADN ou • sur les protéines associées à l’ADN : les histones Acétylation / histones et méthylation / histones et ADN Méthylation de l’ADN + CH3 en 5’ d’une cytosine d’un dinucléotide CG régions riches CpG (1kb) = ilots CpG ADN méthyltransférases : • DNMT1 : maintien méthylation • DNMT3A/DNMT3B : méthylation de novo Robertson et al, 2001 Méthylation de l’ADN et cancers Affecte l’expression des gènes : croissance, division, mort et différenciation cellulaire Contribue au développement et à la progression de maladies humaines, en particulier de cancers. Dans les cancers • Hypométhylation globale : séquences répétées • Hyperméthylation locales : ilots CpG promoteurs des gènes ; 1ier exon des gènes (60%) Hyperméthylation = marque répressive de l’expression des gènes De Carvalho et al, 2012 Cancers et thérapies épigénétiques Marques répressives / réversibles : DNMT_méthylation TETTen Eleven Translocation _déméthylation Thérapies épigénétiques : • agents hypométhylants de l’ADN : - analogues de la cytidine, - piègent les DNMT en s’intègrent dans l’ADN (5-Aza-2’-déoxycytidine/Décitabine/Dacogen) et l’ARN (5-Azacytidine/Azacitidine/Vidaza) Perturbation de la méthylation de l’ADN et cancers • Hyperméthylation des promoteurs des gènes suppresseurs de tumeurs Gene Function DNMT1 DNA methyltransferase DNMT3A DNA methyltransferase DNMT3B DNA methyltransferase Tumor Type Adenocarcinomes : colorectal, poumon, pancréas, gastrique, sein SMD ; LAM Adenocarcinomes sein et poumon TET1 5′methylcytosine hydroxylase LAM TET2 5′methylcytosine hydroxylase SMD, LAM, Gliomes Altérations génétiques Mutation Kanai et al.,2003 Overexpression Wu et al.,2007 Mutation Ley et al., 2010; Yamashita et al., 2010; Yan et al., 2011 Mutation Wijmenga et al., 2000 Mutation Shen et al., 2002 Chromosome translocation De Carvalho et al., 2010; Wu and Zhang, 2010 Mutation/silencing Tan and Manley, 2009 Agents hypométhylants et hémopathies malignes Etude internationale de phase III : Syndromes myélodysplasiques_SMD et Leucémie myéloïde aiguë_LAM Azacitidine / SMD sujets âgés : suivie globale augmentée vs chimiothérapie standard • SMD de haut risque (20 à 30% de blast dans la moelle) : médiane de survie 24,5 vs 15 mois Fenaux et al, Lancet Oncol, 2009 • SMD évolution moindre en LAM • LAM : Kantarjian et al, Cancer 2006 taux de survie globale à 2 ans de 50% Fenaux et al, ASH – 2008 ; Fenaux et al JCO, 2010 Janvier 2009 : AMM européenne SMD à haut risque : azacitidine/Vidaza® Agents hypométhylants et hémopathies malignes en tant que traitement • de première intention ou • de sauvetage (réfractaire/rechute) - seuls ou - associés à d'autres médicaments Ritchie et al, Leuk Lymphoma, 2013 ; Baer et al, Journal of the National Comprehensive Cancer Network, 2011 ; Robak et al, Curr Med Chem. 2011 Phase I/II : azacytidine + inhibiteurs tyrosine kinase Ravandiet al, Blood 2013 ; Stratiet al AJH 2014 Inhibiteurs tyrosine kinase, agents hypométhylants et hémopathies malignes PhasesI/II LAM réfractaire / rechute FLT3 LAM FLT3-ITD : ; - Azacytidine / Midostaurin : taux de réponse globale 26% Stratiet al AJH 2014 - Azacytidine / Serafenib : taux de réponse globale 46% Ravandiet al, Blood 2013 ; LMC phase avancée/rechute BCR-ABL LMC BCR-ABL muté : - Décitabine / Imatinib : taux de réponse globale jusqu’à 65% Kantarjian et al, Cancer, 2003, Issa, Blood, 2004 , Oki et al, Cancer, 2007 Agents hypométhylants de l’ADN si résistance aux ITK Coralie Hoareau-Aveilla, Thibaud Valentin, Camille Daugrois, Cathy Quelen, Géraldine Mitou, Samuel Quentin, Jinsong Jia, Salvatore Spicuglia, Pierre Ferrier, Monica Ceccon, Sylvie Giuriato, Carlo Gambacorti-Passerini, Pierre Brousset, Laurence Lamant, Fabienne Meggetto Lymphome anaplasique à grandes cellules _ ALCL t(2;5)(p23;q35) (80% des cas) domaine de dimérisation (DM) Protéine hybride NPM-ALK NPM DM DM domaine tyrosine kinase (TK) Cellule lymphomateuse ALK domaine TK-ALK P P domaine TK-ALK Tyrosine kinase oncogénique Ganglion Voies de signalisation STAT3 Lymphome T NPM-ALK(+) Immunohistochimie ALK Pr. L. Lamant, IUCT-O-Toulouse Morris et al, Science 1994 ; Lamant et al, JCO, 2010 ALCL NPM-ALK(+) et résistance Bon pronostic Première ligne de traitement : polychimiotérapie CHOP cyclophosphamide, doxorubicin, vincristine et prednisone 30% de rechutes (mauvais pronostic) Deuxième ligne de traitement : Crizotinib (Xalkori, Pfizer) 2011: approbation de US-FDA Cancer du poumon non à petites cellules EML4-ALK(+) Résistance par mutation du domaine tyrosine kinase de ALK Gambacorti Passerini et al , J Natl Cancer Inst, 2014 Mécanismes impliqués dans la résistance au Crizotinib ? Tumeurs primaires Réfractaires / Rechutes mRNA / Transcriptome array Multi-Omics miRNA genes / microRNA-array F. Meggetto L. Lamant Lignées cellulaires DNA / CGH arrays DNA promotor Methylation / MeDIP Souris transgéniques NPM-ALK Giuriato et al, Blood, 2010 collaborations : Drs P. Ferrier et S. Spicuglia, CIML, INSERM Marseille ; Pr. J. Soulier, IUH Saint Louis, Paris S. Dejean, Génome et Transcriptome (GeT) – Biopuces, LISBP, Toulouse miR-150 est sous-exprimé dans les cellules NPM-ALK+ 1- Souris transgéniques NPM-ALK conditionnel WT 2- Lignées cellulaires humaines ALCL NPM-ALK ON 3- Biospies humaines L’activité kinase de NPM-ALK est nécessaire pour la répression de miR-150 dans les ALCL Déplétion de NPM-ALK par RNAi Traitement par le Crizotinib : inhibiteur spécifique de l’activité kinase de ALK NPM domaine TK-ALK NPM domaine TK-ALK P P Sous-expression miR-150 NPM-ALK(+) NPM-ALK(-) NPM-ALK / STAT3 régulent la sous-expression de miR-150 via la méthylation de l’ADN (DNMT1) NPM domaine TK-ALK NPM domaine TK-ALK P P qPCR STAT3 DNMT1 Methylation ADN miR-150 Chromatine IP Hypermethylation du gène MIR150 dans les biopsies ALCL NPM-ALK+ Methylated DNA ImmunoPrecipitation (MeDIP) NPM domaine TK-ALK NPM domaine TK-ALK P P STAT3 DNMT1 Methylation ADN miR-150 MiR-150 : supresseur de tumeurs dans les cellules NPM-ALK(+)? NPM domaine TK-ALK P NPM P ARNm ribosome microARN AAAAAAA domaine TK-ALK Protéine STAT3 DNMT1 Cellules NPM-ALK(+) MYB GAPDH Methylation ADN miR-150 miR-150 MYB Bloque la prolifération Prolifération cellulaire cellulaire miR-150 est un supresseur de tumeur, régulateur négatif de la croissance des cellules NPM-ALK+ Injection sous–cutanée lignées NPM-ALK+ transfectées avec miR-CTL ou miR-150 NOD-SCID mice La réversion pharmacologique du « silence » épigénétique de miR-150, bloque la croissance des cellules NPM-ALK+ résistantes au crizotinib NPM domaine TK-ALK NPM domaine TK-ALK P P STAT3 Cellules NPM-ALK(+) crizotinib-resistantes DNMT1 Collaboration Pr Carlo Gambacorti-Passerini, Italie Ceccon et al., Mol Cancer Research 2013 Methylation ADN miR-150 miR-150 Décitabine Prolifération cellules NPM-ALK(+) résistantes au crizotinib NPM - ALK Crizotinib NPM - ALK phosphorylation Naïve/Sensitive cancer cells transcription activation ITK agents hymométhylants oncogène ALK STAT3 DNMT1 transcript ion inhibition ALCL NPM-ALK(+) Decitabine CpG methylation MIR150 NPM-ALK kinase-domain mutations miR-150 Crizotinib-resistant cancer cells post-transcriptional inhibition Cancer cell proliferation MYB Autres tumeurs ALK(+) ? Cancer du poumon non à petites cellules EML4-ALK(+) Méthylation aberrante des microARNs, tyrosine kinase ALK, tumorigénès et résistance des LAGC Fabienne MEGGETTO CRCT team 7 Pierre Brousset Coralie Horeau-Aveilla, post-doctorante Thibaud Valentin, M2R Laurence Lamant, PU-PH Géraldine MITOU Camille Daugrois Estelle Espinos Sylivie Giuriato Christian Touriol Marina Bousquet Ouafa Zaki Avédis Torossian Initiative de recherche européenne sur ALK Cathy QUELEN, AI, UPS Annabelle Congras, IR-Labex Toucan Nina Caillet, thèse MNERT
