Mutations et addictions à l`oncogène

18/04/17
MUTATIONS
ET ADDICTIONS A L’ONCOGENE
I. Quel ques définiti ons
Addiction : l’addiction ou dépendance désigne tout attachement nocif à une substance ou à une activité.
Désigne l’asservissement d’un sujet à une substance ou une activité.
L’addiction d’une cellule est le fait qu’elle devient totalement dépendante de l’oncogène.
Oncogène : Gène normal mais qui va être modifié par l’acquisition de mutation ou qui va être dérégulé par rapport au cycle normal d’une
cellule (plus de contrôle des phases G1/S ...).
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Un oncogène est un gène dont l’expression favorise la survenue d’un cancer
L’oncogène résulte de la modification ou de la surexpression d’un gène normal : proto-oncogène qui engendre une transformation
physiologique de la cellule
Il peut s’agir d’un gène dont les propriétés des produits sont modifiées par mutation ou dont l’expression n’est pas corrélée au cycle cellulaire
normal (gènes impliqués dans le contrôle de la division cellulaire).
Addiction oncologique : l’addiction oncogénique est la dépendance de la cellule tumorale vis-à-vis des modifications générées par l’oncogène
en terme de prolifération, de survie et d’invasion.
La suppression de l’oncogène induit une restauration partielle des propriétés natives de la cellule.
On parle également de « driver oncogénique ».
A. La leucémie myéloïde chronique (LMC)
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600 nouveaux cas par an en France
Hémopathie maligne du groupe des syndromes myéloprolifératifs chroniques
Prolifération myéloïde monoclonale sans blocage de maturation prédominant sur la lignée granuleuse
Anomalie acquise monoclonale d’une cellule souche pluripotente
Translocation t(9 ;22) ou chromosome Philadelphie avec assemblage du gène ABL (chr9) avec le gène BCR (chr22)
= Le rapprochement de ces deux gènes va donner une nouvelle fonction a la cellule
B. Transcrits de fusion BCR-ABL
BCR : Fonction :
localisation cytoplasmique
serine/thréonine kinase possédant un domaine d’oligomérisation
activation cellulaire passant par les protéines Ras
ABL : Fonction : localisation nucléaire et cytoplasmique
1- nucléaire rôle majeur dans la régulation l’apoptose après dommages de l’ADN
2- cytoplasmique : fonction possible dans les signaux d’adhésion cellulaire
Point de cassure présent dans les LMC : rapprochement de l’exon 1 BCR avec exon 2 ou 3 d’ABL.
Dans les leucémie myéloïdes chroniques, d’autres points de cassure.
Va donner une nouvelle protéine qui va pouvoir s’oligomériser.
Oligomérisation de la protéine de fusion BCR-ABL  augmentation activité kinase d’ABL
1 – induction de la prolifération cellulaire (Ras/MAPK)
2 – inhibition de l’apoptose (augmentation de la production de Bcl2)
3 – anomalie d’adhésion cellulaire : perte d’adhérence aux cellules stromales (prolifération anarchique des progéniteurs leucémiques)
C. L’imatinib (glivec) : inhibiteur de l’activité tyrosine kinase
1996 : identification d’un inhibiteur des molécules à activité tyrosine kinase (TK)
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agit au niveau de la poche ATP de la portion ABL de BCR-ABL
aucun effet inhibiteur sur l’activité TK d’autres récepteurs (VEGFR et EGFR)
1998 : introduction de cet inhibiteur (initialement appelé CGP57148, STI571 puis l’imatinib mésylate) en clinique
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Les patients atteints de LMC ne meurent plus de la LMC en elle même mais d’autres pathologies. En ciblant l’oncogène et parce que la cellule de
la LMC est « addict » à son oncogène, on peut contrôler la maladie.
Pendant des années, pas de molécule aussi efficace que l’imatinib dans les LMC. BCR-ABL uniquement exprimé par les cellules anormales.
(Pour les geeks=> http://fr.wikipedia.org/wiki/Imatinib)
II. Le mélanocyte et s on environnement
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Le mélanocyte : cellule à l’interface derme/épiderme responsable de la synthèse de mélanine. Réponse au stress génotoxique UV
induit.
« Dialogue » entre le mélanocyte et son micro environnement est essentiel à l’homéostasie tissulaire
Rupture du dialogue, signature du début du processus oncogénique.
Mélanocyte : petite cellule dendritique dont le rôle majeur va être de synthétiser de la mélanine de manière à lutter contre le stress
génotoxique que représentent les UV.
Les UV vont casser l’ADN de la façon la plus efficace (par exemple pour nettoyer dans les laboratoires moléculaire on utilise des UVs).
Ces mélanocytes se trouvent à l’interface du derme et de l’épiderme et dialoguent sans arrêt avec les kératinocytes.
Quand il y a un stress UV, les kératinocytes vont synthétiser des facteurs de stress, de croissance pour dire aux mélanocytes de sécréter plus de
mélanine pour se protéger.
Le mélanome est une rupture de ce dialogue : le mélanocyte décide de proliférer en absence de stimulation par les kératinocytes.
L’exposition UV crée des dommages à l’ADN : il y a augmentation de la P53 (protéine en réponse au stress génotoxique des UV : synthétisée dès
qu’il y a des anomalies/fractures de l’ADN)
L’expression de cette protéine va faire que le kératinocyte en réponse à cette protéine 53 va se mettre a synthétiser des facteurs de croissance
qui va stimuler le mélanocytes.
III. Du mél anocyte au naevus au mélanome
Quand il y a formation des naevus bénin (grain de beauté) et naevus malin : le dialogue se rompt.
Naevus bénin : prolifération ponctuelle. Mais ces mélanocytes peuvent proliférer plus que la normale, on parle alors de prolifération radiale ou
horizontale et devient non contrôlé, on peut alors envisager une exérèse.
La forme maligne est une dissémination verticale, envahit le derme l’hypoderme et les tissus sous jacents : processus anormal de prolifération
oncogénique.
 Rupture : absence de relation entre l’environnement et le mélanocyte.
Le mélanocyte devient indépendant de son environnement => début du phénomène de cancérisation.
Ce n’est pas un phénomène immédiat : en général la cellule tumorale commence a avoir des anomalies, répond moins bien à l’environnement
puis progressivement s’en affranchit.
Processus qui peut s’étaler sur des 10aines d’années. A partir d’une cellule on peut avoir ce phénomène de genèse d’une tumeur.
Processus d’accumulation de mutation successive (P53, M RAS, C KIT etc.) : va générer une cellule tumorale.
A. Les étapes
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L’oncogenèse se caractérise initialement par l’affranchissement progressif de la cellule de son environnement tissulaire.
B. Comment s’établit le processus oncogénique ?
L’apparition d’un cancer = processus qui s’étend sur de nombreuses années. C’est une maladie génétique des cellules somatiques
La tumeur a pour origine une unique cellule qui s’est « déréglée ».
Acquisition progressive par la cellule de mutations successives lui conférant des propriétés nouvelles (résistance, proliférative…)
La carcinogenèse = phénomène à plusieurs étapes, par un processus cumulatif d’évènements mutationnels interdépendants.
Par activation d’oncogènes (gènes intervenant ans les voies d’activation et/ou le contrôle de la prolifération cellulaire) et par inactivation d’anti
oncogènes (gènes suppresseurs de tumeur, contrôlant l’intégrité du génome).
Le développement oncogénique reste un événement rare comparé au nombre d’agressions subies par les cellules au cours de leur vie
IV. Instabilité génétique : une c aractéristi que du mélanome ?
Le mélanome est caractérisé par l’abondance et la variété des mutations somatiques
Les cibles de ces mutations sont les gènes codant des protéines kinases, des facteurs des voies de signalisation majeures intracellulaires, des
facteurs de transcription ou des suppresseurs de tumeurs.
Les mutations ponctuelles (plus que les délétions ou duplication) semblent les aberrations les plus décisives pour la progression.
De nombreuses mutations des mélanomes ont souvent une signature UV et concerne les gènes codant pour les protéines de réparation de
l’ADN
Caractéristique du mélanome est la multiplicité des mutations :
Elles affectent aussi bien les voies de signalisation des cellules, que récepteurs, que facteurs de transcriptions… seul cancer où il y a autant de
cibles mutées !
Ce qui semble prédominer dans le mélanome sont des mutations ponctuelles : avec une signature UV. Mutations qui vont affecter les protéines
de réparation de l’ADN.
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La vie d’une cellule : fonctions, survie, prolifération et apoptose cellulaire
A. Les voies de signalisation passant par KIT et les récepteurs de type HER
BRAF NRAS
KIT : récepteur
Toutes ces protéines sont liées à la réponse de la cellule.
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récepteurs de la famille KIT
récepteurs de la famille HER : récepteurs aux facteurs de croissance épidermique
 assurent le contact et la prolifération du mélanocyte en réponse a la stimulation des kératinocytes
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Voies des MAP kinases
 stimulation de NRAS, BRAF…
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Progression dans le cycle cellulaire en stimulant la voie PI3Kinase AKT
 prolifération mais aussi poursuite du cycle cellulaire
Grâce à son deuxième récepteur qui fixe facteur de croissance type EGF, voie STATS : permet tout ce qui va être régulation transcriptionnelle
(stimulation synthèse de mélanine).
La cellule répond en proliférant, en assurant la transcription de certains gènes, en entrant pas en apoptose de façon ponctuelle.
La cellule va réussir à échapper à ces stimulations et à la réponse aux kératinocytes en mutant un certain nombre de ces facteurs.
Mutation la plus fréquente est celle de BRAF : cible privilégié des nouvelles thérapies développées dans le mélanome
KIT : fait l’objet de nombreux essais cliniques, comme toutes les protéines impliquées dans les voies de stimulation de la cellule.
 Le mélanocyte en mutant ces facteurs va pouvoir échapper aux contraintes de son environnement
Normalement quand une cellule reçoit un signal physiologique, elle va générer un message au niveau de son noyau qui va assurer prolifération,
inhibition, apoptose, synthèse protéique… etc
Soit par mutation du récepteurs soit des protéines des voies de signalisation, la cellule n’a plus besoin de fixer son ligand pour activer toutes ces
voies.
B. Dérégulations et conséquences
Conduit à des proliférations cellulaires anarchiques avec perte de contrôle du cycle, indépendance vis-à-vis des facteurs de croissance, peuvent
se dé différencier, vont sécréter des facteurs angiogéniques, vont être protégées vis-à-vis de l’apoptose et enfin vont avoir des modifications de
leur cytosquelette qui va leur permettre de perdre leur adhérence vis-à-vis des autres cellules et se propager dans la circulation : métastases.
Cibler ces voies de signalisation et les mutations qui affectent ces cellules sont les thérapies ciblées qui sont les thérapies de demain dans le
cancer.
-
Autonomisation du récepteur
Activation constitutive des protéines de signalisation en absence de signal en amont
Exemple du récepteur KIT.
1)
Structure et mutation
Énormément de sites qui sont mutés (L576P très mutée).
Où qu’il soit muté, ce qui va être généré par ces mutations est a résultat identique : elles vont favoriser l’activité tyrosine kinase.
C’est le fait qu’un récepteur va pouvoir grâce a un système phosphorylation, déphosphorylation va activer les différentes voies.
En ayant ces mutations, le récepteur n’a plus besoin du ligand, va s’oligomériser, l’activité tyrosine kinase augmenté : augmentation de la
prolifération, du cycle cellulaire et inhibition de l’apoptose
2)
Traitement ciblant les mélanomes avec mutation de KIT
Imatinib agit comme analogue de l’ATP et bloque le site tyrosine kinase. En particulier de kit.
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En fonction du type de mélanome et du site de mutations, réponses différentes mais objectives sur plus de 100 mutations :utiliser l’imatinib
comme thérapie ciblée sur un patient possédant une muta KIT donne un gain ++ de vie
Exemple de BRAF
1)
BRAF : facteurs de la voie de signalisation des MAPK
BRAF :
-
protéine 766 aa 84.4 kDA
famille des serine/threonine kinases (superfamille RAF)
BRAF intervient dans la voie RAS/RAF/ERK/MAPK responsable de la transduction des signaux mitogéniques (des récepteurs membranaires vers
le noyau).
2)
BRAF activation
Dans + de 50% des mélanomes, remplacement de la valine en position 600 par l'acide aspartique (super important... )
Fait que cette protéine n’a plus besoin d’être activée par la protéine en amont de la cascade de signalisation mais va s'auto-stimuler donc plus
besoin de recevoir un signal par NRAS et stimulation immédiat de la cascade des MAP kinase => prolifération et activation du cycle cellulaire.
Les patients qui avaient un mélanome présentaient une mutation de BRAF de type V600 dans plus de 50% des cas : molécule qui cible BRAF et
spécifiquement les protéines BRAF ayant la mutation V600E.
3)
Patients BRAFV600E : 50% des mélanomes cutanés
Zelboraf : caractéristique de pouvoir se loger dans le domaine kinase de BRAF uniquement quand ce domaine est muté avec remplacement de
la valine par un acide aspartique.
Quand on fait un scan d ‘un patient avant et après juste 15j de traitement : régression massive des tumeurs et parfois même disparition.
Seul soucis est que les cellules sont « vicieuses » : quand on s’attaque a BRAF elles vont sélectionner des cellules qui vont avoir fait des
mutations plus en aval.
Quand on traite ces patients, répondent bien pendant plusieurs mois puis un moment, plus de réponse : les cellules vont muter plus en aval du
site de mutation initial.
 Efficace ponctuellement.
CONCLUSION
La tumeur est classée non plus uniquement selon des critères cliniques, radiologiques et anatomopathologiques traditionnels mais aussi selon
des critères biologiques ou moléculaires +++ caractéristiques de la transformation tumorale.
Importance d’une cartographie génétique de la tumeur
Les oncogènes, un avantage pour la tumeur mais aussi un potentiel atout thérapeutique pour le clinicien
Traitement adapté en fonction de la « carte d’identité » de la tumeur.
Thérapies ciblées données en combinaison avec une chimio : l’objectif est de combiner plusieurs thérapies ciblées.
(anti BRAF anti MEK) = prise en charge de demain
–5–/5