Déficit de réparation de l’ADN dans les carcinomes colorectaux

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Déficit de réparation de l’ADN
dans les carcinomes colorectaux
DNA repair deficiencies in colorectal carcinomas
Jean-François Emile1, 2, Romain Ducoudray1
prédisposition génétique monogénique. Parmi les 3 prédispositions
les plus fréquentes, le syndrome de Lynch est dû à une mutation
inactivatrice d’un des gènes du système de réparation des
mésappariements (MMR), et la polypose associée aux mutations du
gène MUTYH est responsable d’un déficit du système de réparation
par excision de bases. Un dépistage des sujets atteints, qui est simple
et peu coûteux pour le syndrome de Lynch, permet une prise en
charge médicale adaptée. Par ailleurs, 10 à 15 % des carcinomes
colorectaux sporadiques ont un déficit du système MMR. Ce déficit
peut être détecté par immunohistochimie, et les carcinomes ont
un pronostic différent aux stades localisés ainsi qu’une sensibilité
particulière aux chimiothérapies adjuvantes.
Summary
RÉSUMÉ
»»Environ 5 % des carcinomes colorectaux sont liés à une
Mots-clés : Réparation de l’ADN – Mésappariements de bases –
Excision de bases – Syndrome de Lynch – MUTYH.
L
1
2
168
EA4340, université de
Versailles, Boulogne.
Service de pathologie,
hôpital Ambroise-Paré,
Boulogne.
es carcinomes colorectaux (CCR) figurent parmi
les 5 cancers les plus fréquents au monde. Leur
incidence était évaluée à 1,23 million de nouveaux cas par an dans le monde en 2008, et la mortalité à 600 000 personnes par an en 2002 (1). Bien que
les modalités du traitement médicochirurgical soient
très différentes entre les carcinomes coliques et rectaux, les données récentes d’analyse pangénomique
montrent que ces 2 tumeurs sont biologiquement
identiques (2).
Environ 30 % des CCR sont d’origine familiale (3), et
5 % sont d’origine monogénique (4). La prédisposition génétique la plus anciennement connue est la
polypose adénomateuse familiale liée à une mutation constitutionnelle du gène APC (4, 5). Ce gène code
pour une protéine inhibitrice de la voie Wnt, et joue
un rôle majeur dans la carcinogenèse colorectale, avec
des mutations somatiques dans 81 % des CCR sporadiques (2). Deux autres prédispositions génétiques se
sont aussi avérées être assez fréquentes, et toutes 2 se
About 5% of colorectal carcinomas are due to a Mendelian
inheritance. Among the 3 most frequent conditions, Lynch
syndrome results from a deficiency of DNA mismatched
repair (MMR), and MUTYH associated polyposis is due to a
base excision repair defect. Screening of affected individuals,
which is simple and inexpensive for Lynch syndrome, improves
medical care. Moreover, 10-15% of sporadic colorectal
carcinomas are MMR deficient. This deficiency can be detected
by immunohistochemistry, and carcinomas have a different
prognosis in localized stages and a specific sensitivity to
adjuvant chemotherapy.
Keywords: DNA mismatched repair – Base excision repair –
Lynch syndrome – MUTYH.
caractérisent par des anomalies de la réparation de
l’ADN. Le syndrome de Lynch (également dénommé
HNPCC [Hereditary Non Polyposis Colorectal Cancer])
est dû à des mutations constitutionnelles inactivant
le système de réparation des mésappariements de
l’ADN (MMR [MisMatched Repair]). Des altérations du
système MMR sont également assez fréquemment
observées dans des CCR d’origine sporadique. La polypose associée aux mutations du gène MUTYH (MAP
[MUTYH-Associated Polyposis]) est une prédisposition
de découverte plus récente, et concerne un déficit du
système de réparation de l’ADN par excision de bases
(BER [Base Excision Repair]). Cette revue ne traitera pas
du syndrome de Li-Fraumeni, une autre prédisposition
génétique aux CCR (6), car il n’est qu’indirectement lié à
la réparation de l’ADN. Ce syndrome est dû à une mutation germinale du gène codant pour la protéine p53.
Cette dernière est exprimée dans les cellules lorsque
des altérations importantes de l’ADN ne peuvent être
réparées, et induit l’arrêt du cycle cellulaire et l’apop-
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Déficit de réparation de l’ADN dans les carcinomes colorectaux
tose. Le syndrome de Li-Fraumeni est rare, mais les
altérations somatiques du gène TP53 sont observées
dans 60 % des CCR sporadiques (2).
Le syndrome de Lynch
Le syndrome de Lynch est une prédisposition monogénique autosomique dominante à pénétrance
variable (1). Les patients porteurs de cette prédisposition ont un risque accru de développement de plusieurs
types tumoraux, avec notamment 70 à 80 % de CCR dans
les 2 sexes, et 40 à 60 % de carcinomes de l’endomètre
chez la femme au cours de la vie (7). D’autres cancers
ont également une incidence accrue chez les porteurs
de cette prédisposition, notamment les carcinomes
urothéliaux (bassinet, uretère), de l’intestin grêle, de
l’ovaire, des voies biliaires et de l’estomac (8). Cette
augmentation de l’incidence des cancers justifie une
surveillance spécifique des patients présentant cette
prédisposition.
Le dysfonctionnement du système MMR est responsable
de l’accumulation de multiples altérations sur l’ADN
tumoral (figure 1). Ces altérations touchent notamment,
mais pas uniquement, de très nombreuses séquences
répétitives réparties sur une grande partie du génome
et appelées microsatellites. En cas de déficit du système
MMR, les microsatellites deviennent instables : c’està-dire que le nombre de répétitions nucléotidiques
varie. L’instabilité est simple à détecter après amplification par PCR (Polymerase Chain Reaction) et mesure
de la taille des microsatellites amplifiés. La méthode a
été standardisée avec l’utilisation de 5 microsatellites,
dont 2 mononucléotidiques (BAT25 et BAT26) et 3 dinucléotidiques (9). On préfère actuellement détecter les
déficits MMR par immunohistochimie (IHC) avec les
anticorps anti-MLH1, PMS2, MSH2 et MSH6 (10-12). En
effet, l’IHC est aussi sensible et spécifique que la biologie moléculaire, et peut même permettre de détecter
des déficits en MSH6 qui passent parfois inaperçus à
l’analyse des microsatellites. De plus, l’IHC est rapide et
peu coûteuse. Concrètement, l’analyse est réalisée sur
des coupes de tumeurs fixées et incluses en paraffine,
et consiste à détecter la perte d’expression nucléaire
par les cellules tumorales d’au moins 1 des 4 principales
protéines constituant le complexe de réparation. Dans
la grande majorité des CCR déficients, 2 de ces protéines sont absentes simultanément : MLH1 et PMS2,
ou MSH2 et MSH6 (figure 2, p. 170). Les faux négatifs
sont exceptionnels ; dans ces cas, l’une des protéines
est mutée et non fonctionnelle, mais reste exprimée
dans les cellules tumorales.
1. Mésappariement
2. Reconnaissance de l’erreur
par le complexe MSH2/MSH6
Réplication normale
MSH6
MSH2
3. Recrutement des
protéines MLH1 et PMS2
MSH6
MLH1
MSH2 PMS2
4. Incision-excision
des bases mésappariées
MSH6
MLH1
MSH2 PMS2
5. Action des polymérases
et ligases. Resynthèse
Figure 1. Système de réparation des mésappariements de l’ADN (MMR). Les couples de protéines
MSH2/MSH6 et MLH1/PMS2 jouent un rôle central.
En moyenne, 3 % des patients opérés pour un CCR ont
un syndrome de Lynch, et tous ont 3 apparentés ayant
également cette prédisposition aux tumeurs (13, 14).
Le dépistage du syndrome de Lynch chez les patients
atteints de CCR était jusqu’à présent fondé sur des
critères cliniques intégrant principalement l’âge au
moment du diagnostic de CCR, les antécédents personnels et familiaux de tumeurs et certaines particularités
histologiques des CCR (15). Le dépistage des patients
atteints d’un syndrome de Lynch permet une augmentation de la survie et de la qualité de vie, grâce à une
prise en charge adaptée (16, 17). Le dépistage diminue
aussi le coût global de la prise en charge (18, 19). Cela
justifierait une modification des pratiques et un dépistage systématique chez tous les patients atteints de
CCR (20). Les résultats de l’IHC et, le cas échéant, de la
recherche de mutations de BRAF permettent d’orienter
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les patients selon un algorithme simple (figure 3) et
de sélectionner les cas qui justifient une consultation
d’oncogénétique.
La polypose associée aux mutations
germinales du gène MUTYH (MAP)
Figure 2. Dépistage du syndrome de Lynch sur coupes histologiques. Sur ces coupes de carcinome fixées et incluses en paraffine, la coloration à l’HES montre une tumeur peu différenciée.
Il y a une perte d’expression de MSH2 et MSH6 par les cellules
tumorales, alors que les lymphocytes du stroma les expriment
normalement. Les expressions nucléaires de MLH1 et PMS2
sont normales. Ce patient présentait un syndrome de Lynch.
Immunohistochimie
MSI : instabilité des microsatellites.
MSS : stabilité des microsatellites.
Perte de
MSH2 ou
MSH6 ?
NON
Perte de
PMS2 ou
MLH1 ?
Consultation
d’oncogénétique
(MSI)
OUI
NON
Mutation
BRAF ?
MSS
OUI
Critères
cliniques pour
un syndrome
de Lynch ?
NON
MSI
sporadique
OUI
NON
Consultation
d’oncogénétique
(MSI)
OUI
Consultation
d’oncogénétique
Figure 3. Algorithme de détermination du statut MMR (système de réparation des mésappariements) des carcinomes colorectaux et de dépistage des syndromes de Lynch. Cet algorithme de
dépistage systématique permet de n’adresser en consultation d’oncogénétique que les patients
ayant un risque élevé d’avoir un syndrome de Lynch, avec une sensibilité élevée et un coût faible.
L’étude des mutations somatiques du gène APC dans
les CCR de patients atteints de polyposes familiales non
liées à des mutations germinales de ce gène est à l’origine de l’identification des MAP (21). En effet, les auteurs
ont observé qu’il existait dans certaines familles une
fréquence particulièrement élevée de mutations d’un
type particulier (transversion G:CT:A) [figure 4]. Ces
anomalies étaient évocatrices d’un dysfonctionnement
du BER ; ce qui a orienté les auteurs sur quelques gènes
potentiellement responsables, et permis l’identification des mutations germinales de MUTYH. Les patients
atteints de MAP ont généralement des polyposes moins
intenses que ceux atteints de polypose adénomateuse
familiale, avec un nombre de polypes de 10 à 500, et
un âge de découverte en moyenne plus avancé (22). Ils
présentent fréquemment, comme les patients atteints
de FAP, des adénomes duodénaux, qui nécessitent une
surveillance endoscopique et des résections itératives.
Il n’y a pas actuellement de dépistage systématique de
cette prédisposition génétique. Une MAP doit toutefois
être recherchée dans toutes les polyposes non liées à
une mutation du gène APC. La probabilité de détecter
cette affection dépend de l’âge de découverte du CCR
et/ou de la polypose, du nombre de polypes et des
antécédents familiaux, et peut atteindre jusqu’à 17 %
pour certains groupes de patients (22).
Les carcinomes colorectaux sporadiques
avec déficit du système MMR
Environ 15 % des CCR sporadiques ont un déficit du
système MMR, responsable d’une instabilité génétique
de ces tumeurs. La majorité de ces cas sont dus à des
altérations épigénétiques, consistant en une méthylation du promoteur du gène MLH1 à l’origine d’un
défaut d’expression de cette protéine du complexe
MMR. Dans ces CCR, la fréquence des mutations somatiques est 8 fois plus élevée que dans les autres (23).
L’identification de ces CCR déficients est réalisée par
IHC, comme indiqué précédemment (figure 3).
Les CCR localisés (stade II ou III) ayant un déficit MMR
sont de meilleur pronostic que les autres (24, 25). Les
déficits de la réparation de l’ADN sont à l’origine de
Déficit de réparation de l’ADN dans les carcinomes colorectaux
nombreuses altérations somatiques de l’ADN dans les
cellules tumorales, dont certaines induisent la synthèse
de séquences protéiques anormales. Ces néo-protéines
peuvent être immunogènes et induire une réponse
immune spécifique (26, 27). De fait, les CCR avec un
déficit MMR sont significativement plus souvent associés à une importante infiltration lymphoïde (28, 29).
Or, les CCR ayant un fort infiltrat lymphoïde ont un
meilleur pronostic (30-32). Il est très probable que le
meilleur pronostic des CCR déficients (24, 25) soit lié à
la bonne réponse immune antitumorale induite par les
nombreux néo-antigènes, qui eux-mêmes résultent de
l’accumulation de mutations somatiques.
La sensibilité des CCR ayant un déficit MMR aux chimiothérapies adjuvantes est particulière. En effet, le traitement par des combinaisons à base de 5-FU ne diminue
pas le risque de récidive (33, 34). Dans la mesure où
ces tumeurs ont également un meilleur pronostic,
une chimiothérapie adjuvante, qui est le traitement
de référence après résection des CCR à haut risque de
récidive, est, en cas de déficit MMR, non recommandée
pour les CCR de stade II et discutable pour ceux de
stade III. Cela pourrait toutefois être remis en cause si
les résultats concernant leur sensibilité au FOLFOX (35)
étaient confirmés dans des études prospectives.
Conclusion
Les déficits de la réparation de l’ADN sont à l’origine de
prédispositions familiales aux CCR, et sont également
assez fréquents dans des cas sporadiques. Au total,
environ 15 % des CCR sont associés à une instabilité
génétique. Le dépistage systématique des patients
à risque est indispensable pour la mise en place d’un
suivi adapté. Les CCR avec instabilité génétique ont
un pronostic meilleur que ceux avec instabilité chromosomique, probablement en raison de l’induction
d’une réponse immune spécifique ; les indications et
modalités de traitement adjuvant des formes localisées
doivent être discutées spécifiquement.
■
G
T
C
C
T
C
A
G
G
A
G
T
C
C
T
C
A
G
G
A
2. Transcription : erreur
d’appariement due à l’oxydation
 oxoG-A
G
T
A
C
T
C
A
G
G
A
3. MUTYH reconnaît
spécifiquement
le complexe oxoG-A
GProtéine
T
A
MUTYH
C A G
C
T
G
A
4. Excision de la base
mésappariée
GProtéine
T
MUTYH
C A G
C
T
G
A
5. Remplacement par la bonne
base (C) et recrutement
de la glycosylase OGG1
Protéine C C
MUTYH OGG1
G G
T
1. Dégât oxydatif, conduisant
à une base G oxydée (oxoG)
6. Excision de la base oxo-G
et remplacement par G
non oxydée
Protéine
MUTYH
C C
OGG1
G G
A
T
A
G
T
C
C
T
C
A
G
G
A
Figure 4. Système de réparation de l’ADN par excision de bases (BER). Le gène MUTYH joue
un rôle central.
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172
Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. I - n° 4 - octobre-novembre-décembre 2012
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