6 - AMPCfusion

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UE11 – Parcours biologie, gé né tique,
immunologie, microbiologie –
cours n°6
25/11/13
Patrizia Paterlini Bré chot
patriziapaterlini@gmail.com
RT : Hédi Arar & Amina Attia
RL : Damien Soutil
Mutagenèse insertionnelle et signalisation calcique
Plan :
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
Le cancer
A- Définition
B- Caractérisation des cellules tumorigènes
C- Mécanisme de formation d’un cancer
D- Etapes du développement tumoral
E- Facteurs de risque des cancers
Les leucémies
Les cancers induits par des virus
A- Exemples
B- Virus oncogènes
1)
Adénovirus
2)
SV40 et polyomavirus
3)
Virus herpès
4)
Rétrovirus et mutagenèse insertionnelle
5)
Papillomavirus
Les gènes impliqués dans les cancers
Le cancer du foie
A- Démonstration de la relation entre VHB et cancer du foie
B- Facteurs de risque
C- Symptômes
D- Le virus de l’hépatite B
1)
Epidémiologie
2)
Etude géographique
3)
Mode d’action du virus
4)
Mécanismes du développement du cancer
E- Le virus de l’hépatite C
La signalisation calcique
A-Introduction
B-Signalisation et régulation calcique intracellulaire
C-Effet sur les facteurs cellulaires
Mot du RT :
Les informations à connaître absolument sont notées « (+++) ».
I. Le cancer
A- Définition
Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire
anormalement importante, non contrôlée, au sein d'un tissu normal de l'organisme. Ces
cellules dérivent toutes d'un même clone à l’origine, cellule initiatrice du cancer qui a
cumulé des mutations et acquis certaines caractéristiques lui permettant de se diviser
indéfiniment.
Au cours de l'évolution de la maladie, certaines cellules peuvent migrer de leur lieu
de production et former des métastases, « tumeurs filles ».
B- Caractérisation des cellules cancérigène (+++)
Afin de caractériser des cellules cancérigènes à partir d’analyses réalisées in vitro, on
étudie leur caractère transformé et/ou tumorigène (une cellule peut être transformée
sans être tumorigène, une cellule tumorigène est généralement transformée).
-
Une cellule transformée présente différentes caractéristiques (+++) :
o Prolifération indépendante des facteurs de croissance (hormones,
protéines... in vitro, on utilise du sérum de veau fœtal, concentré de
facteurs de croissance)
o Prolifération sans inhibition de contact, insensibilité aux signaux et
mécanismes anti-prolifératifs
o Prolifération sans adhérence à un support solide : autres cellules de
l’organe, membrane basale, matrice extracellulaire (in vitro, le support
utilisé pour étudier cette caractéristique est l’agar mou).
o Capacité proliférative illimitée (croissance à l’infini, « immortalité »)
Cette caractéristique n’est pas valable pour les cellules sanguines.
-
Une cellule transformée est souvent tumorigène. Afin de tester cette hypothèse,
on injecte les cellules d’intérêt. Si l’injection est suivie de la formation d’une
tumeur, on peut dire que les cellules étudiées sont tumorigènes.
C- Mécanisme de formation d’un cancer
Les oncogènes sont les gènes impliqués dans la prolifération cellulaire. On
distingue d’une part les proto-oncogènes, qui stimulent la prolifération cellulaire, et
d’autre part les anti-oncogènes, qui l’inhibent. La dérégulation qualitative et/ou
quantitative de leur expression joue un rôle dans la transformation tumorale.
Le développement de la plupart des cancers implique l’existence de plusieurs
mutations, et non d’une seule.
Exemple : modèle génétique de génération d’un cancer colorectal (B. Vogelstein)
Le cancer du colon se dé veloppe en plusieurs é tapes : une hyperplasie de
l’épithélium intestinal est suivie de la formation d’un adénome (tumeur bé nigne), qui se
complique ensuite avec la formation de cellules de plus en plus atypiques. A la fin, on voit
apparaitre dans l’adé nome des cellules franchement tumorales qui vont prolifé rer. Ces
clones qui prolifè rent vont devenir capable de se dé tacher, d’aller dans le sang pour
ensuite coloniser des organes à distance où le cancer va se dé velopper.
Vogelstein a eu l’idé e d’é tudier ce cancer aux diffé rents stades en regardant les
mutations du gé nome.
Dè s le premier stade (hyperplasie de l’é pithé lium), il dé couvre une mutation au
niveau du gè ne APC. Ce gè ne, quand il est muté , est connu pour ê tre associé à une
pré disposition au cancer du colon. Or, ici, il a mis en é vidence cette mutation chez des
sujets non-pré disposé s.
Au niveau de l’adé nome, il met en é vidence une hypométhylation de l’ADN, puis
une mutation dans l’oncogè ne KRAS (gè ne jouant un rô le dans la prolifé ration
cellulaire), puis des pertes de sé quences au niveau du gè ne DCC.
Au niveau de la tumeur, il montre des mutations du gè ne p53.
D- Les étapes du développement tumoral (+++)
1) Stimulation de l’angiogenèse (= formation de microvaisseaux)
Une cellule ne peut pas devenir tumorale sans son microenvironnement. Elle envoie
donc des signaux, qui aboutissent à l’angiogenèse, indispensable au développement de la
tumeur. Sans angiogenèse, les cellules tumorales, non oxygénées, finiront par mourir.
2) Echappement à l’apoptose
3) Indépendance aux facteurs de croissance
4) Insensibilité aux signaux anti-prolifératifs (p53, Rb...)
5) Capacité des cellules à envahir le tissu et à former des métastases : une cellule
tumorale n’adhère plus aux cellules voisines, elle va se détacher et avancer dans la
matrice extracellulaire pour atteindre le sang, puis être transportée jusqu’aux organes et
y proliférer afin de former des métastases.
6) Capacité à proliférer de manière infinie
E- Facteurs de risque du cancer
1)
•
•
•
•
Facteurs endogènes
antécédent de radiothérapie ou de chimiothérapie pour un autre cancer ;
exposition à la radioactivité ;
exposition in utero aux rayons X ;
exposition à certains produits chimiques (benzène, les hydrocarbures
aromatiques) aux pesticides, fumée, alcohol, etc
2)
Facteurs exogènes
•
•
•
•
certaines anomalies génétiques comme la trisomie 21,
prédispositions génétiques (BRCA1, BRCA2, etc..)
âge
sexe (une femme sur deux et un homme sur trois meurent de cancer)
•
Certaines infections virales (cf partie III.)
II. Les leucémies
Les cellules souches de la moelle osseuse produisent quotidiennement des
milliards de globules rouges, de globules blancs et de plaquettes.
La leucémie est caractérisée par une prolifération anormale et excessive de
précurseurs des globules blancs, bloqués à un stade de différenciation, qui finit par
envahir complètement la moelle osseuse puis le sang.
Cela engendre une insuffisance médullaire, avec production insuffisante
• De globules rouges (source d'anémie),
• De globules blancs normaux, polynucléaires principalement (neutropénie, source
d'infections graves)
• De plaquettes (thrombopénie, source d'hémorragies provoquées ou spontanées).
Les cellules leucémiques peuvent également envahir d'autres organes, comme les
ganglions lymphatiques, la rate, le foie, ou le système nerveux central.
Comment se manifeste la leucémie ?
• Très grande sensibilité aux infections : fièvre, aphtes, pneumopathies.
• Risque hémorragique important : saignements, hématomes, pétéchies (petits
points rouges sur la peau).
• Anémie : faiblesse, essoufflements, fatigue, vertiges.
III. Les virus oncogènes
A- Exemples
Virus
VHB, VHC
EBV (Epstein-Barr virus)
HPV
HTLV1, HTLV2 (Human Tlymphotropic virus)
HHV-8
Polyomavirus des cellules de Merckel
Cancer
Carcinome hépatocellulaire
Lymphome de Burkitt,
Lymphome d Hodgkin,
Carcinome du nasopharynx
Cancer du col de l’utérus
Cancer de l’oropharynx
Leucémie des lymphocytes T, chez les adultes
Sarcome de Kaposi (sarcome = cancer des
cellules mésenchymateuses)
Carcinome des cellules de Merckel
B- Virus oncogènes
L’étude des virus oncogène est historiquement et conceptuellement très importante,
puisqu’elle a permis la compréhension les mécanismes de contrôle de la prolifération
cellulaire et de la formation tumorale.
1)
Adénovirus
Les adénovirus constituent une large famille de virus à ADN, dont la taille du génome
est de 35kb.
Comme SV40 et les polyomavirus, les adénovirus sont des virus lytiques. Leur action
est différente selon la cellule hôte infectée :
- les cellules permissives sont lysées par les adénovirus, ce qui permet la
multiplication virale.
- les cellules non persmissives sont transformées par les adénovirus. Cette
transformation résulte de l’expression de deux gènes viraux, E1A et E1B (requis
pour la multiplication virale dans les cellules permissives). Les protéines virales
codées par les gènes E1A et E1B se fixent sur des protéines anti-oncogènes,
respectivement Rb (protéine du rétinoblastome) et p53, et les inactivent.
Rappel sur le cycle cellulaire :
p53 (« gardienne du génome ») et Rb régulent la prolifération cellulaire et la
progression du cycle. Leur inhibition entraîne une prolifération cellulaire anormale et
donc la formation de cancers.
2)
SV40 et polyomavirus
Les génomes de SV40 et polyomavirus sont divisés en régions « précoces » et
« tardives ».
 La région « précoce » est exprimée directement après infection et est nécessaire à la
synthèse de l’ADN viral. Chez le virus SV40, elle code pour deux protéines, l’antigène
petit T et l’antigène grand T. Ces antigènes se fixent sur Rb et p53 et les inactivent.
Chez le polyomavirus, elle code pour l’antigène petit T, l’antigène moyen T et
l’antigène grand T.
La transfection de cellules par un vecteur contenant un ADNc codant pour ces protéines
a montré que l’antigène grand T exprimé par SV40 est suffisant pour induire la
transformation, alors que chez le polyomavirus, l’antigène moyen T est le principal
inducteur.
 La région « tardive » n’est pas exprimée avant la réplication de l’ADN virale, et inclus
des gènes codant pour la composante structurale de la particule virale.
3)
Virus herpès
Les virus de l’herpès sont des virus à ADN dont le génome à une taille de 100 à 200 kb.
Plusieurs virus de l’herpès sont tumorigènes chez plusieurs espèces animales, incluant
les grenouilles, les poulets et les singes.
Deux membres de la famille des virus à herpès, le virus à herpès associé au sarcome de
Kaposi ainsi que le virus d’Epstein-Barr, sont associées à des cancers chez l’homme.
Le virus d’Epstein-Barr est capable de transformer des lymphocytes B en culture.
4)
Rétrovirus et mutagenèse insertionnelle
Les rétrovirus, virus à ARN, sont oncogènes chez un bon nombre d’espèces animales,
incluant les humains.
La première étape de la multiplication virale est la rétrotranscription.
Le virus a une reverse transcriptase, enzyme qui permet de fabriquer, à partir de
l’ARN, une molé cule d’ADN spé culaire qu’on appelle ADN pro-génome. Cette ADN progé nome va ê tre capable de s’inté grer dans le gé nome des cellules infecté es.
On distingue deux types de rétrovirus :
 Les rétrovirus tumorigènes lents : ils ne contiennent que trois gènes (gag, pol et env)
requis pour la réplication virale, mais dont l’expression n’induit pas directement la
transformation de la cellule hôte en cellule tumorale. Ils n’induisent donc de tumeur qu’à
condition que l’ADN proviral soit intégré dans des oncogènes, ou de manière adjacente.
 Les rétrovirus tumorigènes rapides : ils contiennent des gènes pouvant induire
directement la transformation de la cellule. Un exemple de rétrovirus tumorigène rapide
est le Rous sarcoma virus (RSV), d’abord isolé chez un poulet atteint de sarcome par
Peyton Rous (1911). Plus de 50 ans plus tard, les études du RSV ont mené à
l’identification du premier oncogène viral, qui a constitué un modèle pour comprendre
les aspects du développement des tumeurs à l’échelle moléculaire. Le gène SRC du RSV
est responsable de l’induction tumorale.
On connaît deux rétrovirus chez l’homme :
 HTLV-1 (Human T-cell lymphotropic virus type 1) induit la leucémie à lymphocytes T
chez les adultes (épidémiologie : Japon, Caraïbes, Afrique).
La transformation tumorale des lymphocytes T par le virus HTLV-1 résulte de
l’expression du gène viral tac, qui encode une protéine régulatrice affectant l’expression
de plusieurs gènes contrôlant la prolifération cellulaire.
 HIV induit quant à lui le SIDA. Au contraire de HTLV-1, HIV n’induit pas le cancer en
convertissant directement une cellule normale en une cellule tumorale. Toutefois, la
prévalence de certains cancers, comme les lymphomes ou le sarcome de Kaposi, est
supérieur chez les patients atteints du SIDA.
5)
Papillomavirus
Les papillomavirus sont de petits virus à ADN (la taille de leur génome est d’environ 8
kb) pouvant induire des tumeurs bénignes et malines dans un bon nombre d’espèces
animales.
Environ 60 types de papillomavirus humains, infectant les cellules épithéliales de divers
tissus, ont été identifiés.
Certains de ces virus n’induisent que des tumeurs bénignes (ex : verrue), tandis que
d’autres sont impliqués dans la formation de tumeurs malignes, comme le cancer de
l’utérus ou d’autres cancers ano-génitaux. La mortalité liée au cancer du col de l’utérus
est relativement basse dans les pays occidentaux, notamment grâce à la détection
précoce de cette maladie par le test Pap. Toutefois, dans certaines parties du monde, le
cancer du col de l’utérus reste courant et représente 5 à 10 % de l’incidence mondiale du
cancer.
Comme SV40 et les adénovirus, les papillomavirus induisent la transformation des
cellules infectées par le même mécanisme : l’altération du cycle cellulaire en agissant sur
les activités de Rb et p53.
La transformation médiée par le papillomavirus résulte de l’expression de deux gènes
localisés dans une région précoce : E6 et E7.
Comme les antigènes T de SV40, E6 et E7 inhibent l’action de p53 et Rb : E6 stimule la
dégradation de p53 par le système ubiquitine-protéasome, E7 se fixe sur Rb.
V. Les gènes impliqués dans les cancers
Les oncogènes
Ils sont activés à partir de proto-oncogènes. Ils activent la prolifération cellulaire.
Les gènes suppresseurs de tumeurs
(ex : p53, Rb)
Ils sont inactivés par des mutations ou délétions.
Ils bloquent la prolifération cellulaire.
Ex : l’inactivation de Rb rend la cellule insensible aux signaux antiprolifératifs.
Les gènes régulateurs de l’apoptose (Ex : Bax, PCL2, p53)
Ex : l’inactivation de p53 permet à la cellule d’échapper à l’apoptose.
Les gènes régulant la capacité de la cellule tumorale à former des
métastases
Le gène de la télomérase
Les extrémités des chromosomes, ou télomères, raccourcissent à chaque division
cellulaire. Ainsi, après plusieurs cycles, les télomères sont tellement raccourcis que les
chromosomes s’emmêlent et que la cellule meurt par apoptose (ce mécanisme est
impliqué dans le vieillissement cellulaire). La télomérase est une enzyme dont le rôle
est de limiter le racourcissement des télomères, et donc le vieillissement. Dans les
cellules tumorales, cette enzyme est surexprimée de manière constitutive, la longueur
des télomères ne changent pas, d’où l’immortalité.
Les gènes régulateurs de l’autophagie
Les gènes qui régulent l’autophagie sont aussi impliqués dans le cancer.
Selon le contexte, l’autophagie peut avoir un effet différent (rien n’est tout noir ou tout
blanc en biologie)
- L’autophagie peut être impliquée dans la progression tumorale :
o Survie en cas de stress métabolique (carence nutritionnelle, hypoxie...)
o Effet anti-apoptotique
o Cytoprotection en réponse à des agents anticancéreux
- L’autophagie peut également être impliquée dans la suppression tumorale :
o Restriction de la prolifération cellulaire
o Limitation du taux de radicaux libres et de l’instabilité chromosomique
o Prévention de l’inflammation
o Induction de la mort autophagique par des agents anticancéreux
 Des études ont montré qu’en bloquant l’autophagie grâce à un antimalarien,
la chloroquine, les cellules en cours de transformation tumorale
(angiogenèse en cours) meurent. Des études de phase 1 sur des femmes
américaines présentant des prédispositions génétiques au cancer du sein ont
montré l’efficacité de ce traitement in vivo.
Les gènes impliqués dans la réparation de l’ADN
Chaque jour, l’ADN de chaque cellule subit entre mille et un millions de
mutations, pouvant être causées par des facteurs endogènes (métabolisme cellulaire,
erreurs au cours de la réplication) ou exogènes (exposition aux UV, radiations
ionisantes, expositions à des produits chimiques).
La plupart de ces mutations touchent des parties non codantes de l’ADN mais, si
une mutation atteint un gène important pour la croissance cellulaire, les conséquences
peuvent être majeures.
Le contrôle de la réplication de l’ADN a à la fois un impact dans
le vieillissement et dans le cancer. Le nombre de cancer augmente à partir de 50 ans car
les mécanismes de réparation de l’ADN deviennent moins efficaces.
VI. Le cancer du foie
A-
Démonstration de la relation entre VHB et cancer du foie
Les premières démonstrations de la relation entre l’infection par le virus de l’hépatite B
(VHB) et le cancer du foie ont été faites dans les années 1980. En effet, l’étude de
patients atteints de cirrhose alcoolique et de carcinome hépatocellulaire a montré que, si
seulement une partie d’entre eux présentaient les marqueurs sérologiques de l’infection
au VHB, tous avaient, dans le génome des hépatocytes néoplasiques, l’ADN du VHB.
Southern Blot, les sondes utilisées sont complémentaires à l’ADN viral. Les fragments
d’ADN révélés ont une longueur supérieure à celle de l’ADN viral, une hypothèse
plausible est donc que l’ADN viral est intégré dans l’ADN des cellules tumorales.
B-
Facteurs de risque du cancer du foie
Les principaux facteurs de risque du cancer du foie sont l’infection par le VHB ou le VHC
et la consommation d’alcool.
La première réaction du foie à ces agressions est la mort des hépatocytes. Ces
hépatocytes sont renouvelés, régénérés, mais redonnent des lobules peu ou pas
fonctionnels : c’est la cirrhose. La fonction hépatique baisse. Les nouveaux hépatocytes,
moins bien vascularisés, manquent de nutriments et déclenchent l’autophagie, ce qui
peut mener à la formation d’un cancer (sous forme de nodules).
Le foie cirrhotique est un foie « miné » : en effet, même si le chirurgien retire un foyer
cirrhotique, une tumeur peut tout de même se développer à partir d’un autre foyer.
D’autres facteurs peuvent augmenter le risque de cancer du foie : prédispositions
génétiques, facteurs hormonaux, molécules cancérigènes...
C-
Symptômes du cancer du foie
perte de poids
saignements, sang dans les selles (le foie ne produit plus de facteurs de
coagulation)
ictère
fatigue
ascite (le foie ne remplit plus sa fonction correctement, ce qui entraîne une
hypertension portale et l’accumulation de liquide dans la cavité péritonéale, c’està-dire l’ascite)
D-
Le virus de l’hépatite B
1)
Epidémiologie.
Il y a dans le monde entre 300 et 350 millions de porteurs chroniques du virus de
l’hépatite B.
Monde : 300 350 millions de
porteurs
chroniques
Parmi ceux
atteints d'une
infection aiguë
80% sont
asymptomatique
s
30% des patients
seront des
porteurs sains
20% ont une
hépatite aiguë
95% guérissent
0,1% ont une
hépatite
fulminante
-
Dans 5% des cas,
l'infetion devient
chronique
70%
développeront
une hépatite
chronique
Parmi eux, 20%
développeront
une cirrhose et 3
à 5% / an un
cancer
La prévalence de l’antigène HBs est plus forte chez les malades avec carcinome
hépatocellulaire que dans la population générale.
Le risque relatif de développer un carcinome hépatocellulaire est plus important chez
les sujets AgHBs (+) que chez les sujets AgHBs (-)
La vaccination contre le VHB induit une diminution de l’incidence du carcinome
hépatocellulaire (Taiwan).
2) Etude Géographique
On s’est rendu compte qu’il y avait une concordance des zones géographiques
entre la prévalence de l’infection par le HBV (détectée par la présence de l’antigène HBs
dans le sang) et l’incidence de cancer du foie. L’incidence est le nombre de cancer pour
100 000 habitants, on considère ici que le cancer touche majoritairement les hommes
donc l’incidence est le nombre de cancer pour 100 000 sujets hommes. En France, 0,3%
de la population est HBs positif, mais d’autres régions comme le sud est asiatique ou
l’Afrique ont prêt de 20% de leur population HBs positif.
En conclusion, on s’est aperçu que le risque d’avoir un cancer du foie est plus élevé dans
la population HBs positif que dans la population HBs négatif.
cf. diapo ci-dessous.
La protéine HBs est une protéine de l’enveloppe du virus. Elle est fabriquée en quantité
« astronomique » par la cellule du foie sous commande du génome viral. Ainsi, chez les
sujets infectés, qui ont une infection active, on retrouve dans le sang cette protéine qui
est appelée protéine antigène HBs. Elle a permis de mesurer la prévalence à l’échelle
mondiale de l’infection par HBV.
3) Mode d’action du virus (+++)
Quand le virus infecte les cellules du foie, il y a une multiplication importante du
virus. On retrouve de l’ADN viral dans le sang, ainsi que les protéines HBe et HBs
produites par le virus lors de la phase de multiplication virale. C’est l’infection aigue. A la
prise de sang, le sujet infecté est donc :
- antigène HBs positif
- ADN HBV positif
- antigène HBe positif.
Au cours du temps, la multiplication virale baisse. L’ADN viral s’intègre lors de plus en
plus dans l’ADN des cellules hépatiques. Il s’établit un équilibre entre le virus et les
cellules.
On dit d’une cellule qu’elle est permissive quand elle permet au virus de se multiplier
(formation de virions). Une fois l’ADN viral intégré, la cellule n’est plus permissive, elle
devient tumorigène.
Au début de l’infection, les cellules hépatiques sont permissives, il y a formation de
nombreux virions. Puis, la multiplication virale baisse au cours de temps alors que le
nombre de séquences de virus intégrés dans le génome de la cellule augmente. Le risque
d’une intégration à proximité de gènes importants pour la croissance cellulaire (gène
oncogène) est alors élevé. Ce qui constitue une étape du chemin qui conduit la cellule à
devenir une cellule tumorale.
Dans la phase d’hépatite chronique d’une cirrhose, il n’y a plus de multiplication virale.
On ne retrouve dans le sang du sujet infecté, ni ADN viral, ni HBe, ni HBS. Par contre, on
retrouve des anticorps anti HBs et anti HBe. Le virus est donc bien présent. Ces sujets
qui n’ont donc pas de trace d’infection ont pourtant un risque accru de cancer car les
séquences virales ont été intégrées dans le génome des cellules hépatiques.
Attention pour autant le cancer du foie de ne se développe pas uniquement chez les
sujets infectés par HBV. On observe des cancers qui surviennent donc chez des sujets qui
avaient rencontrés le virus mais qui semblaient guéris. Ils ne présentaient plus
d’antigène et seulement des anticorps. Il existe aussi des cas où l’on ne retrouve même
pas d’anticorps, et pourtant l’ADN viral est retrouvé dans le génome des cellules
cancéreuses.
Dans les cancers des sujets qui sont HBs positifs, on retrouve une copie par cellule. En
revanche, chez les sujets HBs négatifs, on observe une copie en moyenne chaque 100
cellules (Non visible en Southern Blot, mais détecté grâce à la PCR). On peut se
demander alors quel rôle joue le génome viral dans le développement du cancer?
En comparaison avec des modèles de cancers animaux ou le génome viral s’intègre
toujours à coté du même gène oncogène (ras). Dans le cas du virus HBV, on observe que
le virus s’intègre n’importe où dans le génome.
Pour savoir où s’est intégré le génome viral, les chercheurs ont fait une PCR utilisant
une amorce sur génome virale et une amorce dans des séquences de génome humain
répétées (séquences alu). Puis, la jonction entre ADN virus et cellulaire a été séquencée.
On a découvert que le génome viral s’intègre à coté de plusieurs types de gènes, tous
impliqués dans la prolifération cellulaire.
En conclusion, quel que soit le type de patient HBs positif ou HBs négatif, le
génome viral peut s’intégrer à coté de gènes de la prolifération cellulaire et donc
induire un cancer. HBV se comporte comme un virus oncogène lent.
Les gènes impliqués sont les gènes :
 coopérant avec Rb
 de récepteurs hormonaux
 Ras et de la signalisation intracellulaire
 de la réplication
 de télomèrases
 3 gènes impliqués dans la signalisation calcique,
Ces derniers n’étaient pas considérés comme des oncogènes. Ce qui a amené les
chercheurs à s’intéresser au lien entre signalisation calcique et la cancerogénèse.
4) Mécanisme de développement du cancer
Le virus HB agit selon 3 mécanismes (+++) :
1) VOIE INDIRECTE. L’infection virale hépatique provoque la mort des cellules
hépatocytaires avec nécrose, inflammation puis régénération. C’est la cirrhose. Celle-ci
est associée à la production de facteurs de croissance pro-prolifératifs. On peut alors
avoir un clone tumoral qui se détache. Le virus n’est donc pas oncogène directement
mais induit la mort cellulaire. C’est lors de la régénération des cellules hépatiques qu’un
clone prolifératif peut se détacher et devenir tumoral.
2) VOIE DIRECTE. Elle a lieu après intégration du génome viral dans le génome
cellulaire, et est caractérisée par plusieurs mécanismes :
 Le réarrangement chromosomique qui est dû à l’intégration du génome viral
(même si elle ne se fait pas à côté d’un gène important pour la croissance
cellulaire). Cette intégration peut provoquer une cassure chromosomique et
entrainer une mutation qui va jouer un rôle dans le processus de formation du
cancer.
 La transactivation. L’intégration du virus dans le génome humain peut créer des
protéines virales tronquées, notamment les protéines d’enveloppe. Ces protéines
tronquées ont un rôle transactivateur, c’est-à-dire qu’elles sont capables d’aller
activer l’expression de gènes à distance par rapport au site où le génome viral
s’est intégré.
 La mutagénèse insertionnelle, c’est-à-dire le génome du virus s’intègre à côté
d’un gène important pour la prolifération cellulaire et dérégule son expression.
Par exemple, les promoteurs du génome viral peuvent stimuler l’expression de
gènes cellulaires situés à proximité.
3) PAR UNE PROTEINE VIRALE X (deuxième voie directe). Cette protéine est
dite tumorigène et transformante. En effet, in vitro elle peut conduire à l’apoptose. In
vivo, à forte concentration, elle conduit à l’apoptose et à faible concentration, dans les
phases chroniques, elle rend la cellule tumorale. Cette protéine peut aussi se lier à des
protéines cellulaires comme la protéine p53.
Conclusion : HBV est un des plus petit virus que l’on connaisse (seulement 3,2 kb) et
représente un facteur de risque important de développer le cancer du foie. Ce cancer
peut se déclencher selon 3 mécanismes. Ceci explique l’analogie entre infection virale et
cancer du foie sur les cartes géographiques vues précédemment.
Diapo récapitulative des 3 mécanismes :
5) Questions récapitulatives
1) Caractéristiques d’une cellule transformée ? Pas d’inhibition de contact / Pas
d’adhérence nécessaire à la matrice extra cellulaire / Prolifération illimitée / Pas
besoin de facteur de croissance
2) Quels sont les facteurs de risque du cancer ? Facteurs exogènes : RX,
radiations, infections virales, facteurs chimiques et facteurs endogènes comme la
prédispositions.
3) Quels sont les mécanismes qui doivent être modifiés pour qu’une cellule
devienne tumorale ? Activation de l’angiogenèse / l’apoptose / la sensibilité
signaux de croissance / l’invasion / la prolifération illimitée.
4) Pouvez-vous nommer des virus oncogène ?
Virus à ADN : Adenovirus /Papillomavirus/Herpes Virus/SV40/HB virus
Virus à ARN : Rétrovirus et HTLV
Virus HBV est un virus à ADN qui passe par un ARN avant de s’intégrer dans le
génome.
5) Quels sont les gènes impliqués dans les cancers ? Oncogènes/Suppresseurs
de tumeurs/Gènes de réparation de l’ADN/gènes impliqués dans
l’apoptose/gènes impliqués dans l’autophagie / gènes de métastase.
6) Quels sont les facteurs de risque de cancer primitif du foie ? HB et HC et
alcool.
7) Comment se développent les cancers du foie dans notre zone
géographique ? 98 % se développe sur un terrain de cirrhose.
8) Comment a été établi que l’infection par HBV est un facteur de risque du
cancer du foie ? les études d’épidémiologiques avec corrélation de la prévalence
de l’infection virale et l’incidence du cancer.
9) Quels sont les mécanismes de carcinogénèse hépatique liée au virus de
l’hépatite B ? (Cf. cours ci-dessus)
Voie indirecte par inflammation et régénération lors de la cirrhose/Voie
directe lié à l’intégration du virus dans le génome cellulaire/voie directe via la
protéine X du virus.
E – Le virus de l’hépatite C
Le professeur n’a que très peu développé cette partie :
Le virus de l’hépatite C est un virus ARN qui ne s’intègre pas ! Il agit par le
mécanisme indirect. Il induit une hépatite. Il code pour la protéine Core de la capside,
qui est oncogène. (Analogue de Proteine X de l’HBV).
VI. La signalisation calcique
A- Introduction
Le calcium est un cation (Ca2+ ), c’est l’élément le plus représenté dans le corps
humain, il est surtout présent dans l’os. L’organisme ne peut pas tomber en panne de
calcium car il est vraiment important pour la vie de la cellule. Il n’y a pas beaucoup de
fonctions de notre vie qui ne dépendent pas du calcium.
Le calcium peut être considéré comme « un chef d’orchestre », il fonctionne par
élévation de sa concentration dans le cytoplasme. Ces élévations calciques diffèrent par
leur fréquence, leur amplitude, leur localisation et leur durée. Selon ces élévations et
leurs caractéristiques, il y a activation de certains gènes.
On a 20 à 30 grammes de Ca2+ par kilogramme de masse corporelle. Au niveau de la
cellule, certains compartiments ont une concentration en Ca2+ très précisément définie.
La cellule est très sensible aux variations de concentration Ca2+ et peut faire entrer la
cellule en apoptose en cas d’anomalies de concentration.
Exemples de fonction où intervient le calcium : mitose / prolifération / Contraction
cardiaque / Apoptose / excitabilité neurale / mémoire…
(+++) A l’état basal, dans le cytoplasme cellulaire, [Ca2+]=0,1-0,2 μmol (10-7 mol)
Après stimulation, [Ca2+]= 10-6 mol
L’apoptose est déclenchée à partir de [Ca2+]=10-5 mol.
A l’extérieur de la cellule [Ca2+]= 1-2 mmol (10-3 mol). La concentration est beaucoup
plus élevée.
B-Signalisation et régulation calcique intracellulaire
Il faut bien comprendre que le milieu extracellulaire est une source importante
de calcium pour la cellule et qu’à l’intérieur de la celle-ci il existe des organelles de
stockage de calcium. En tête de liste desquels on trouve le RE mais aussi les
mitochondries, l’appareil de Golgi et le noyau.
Lors d’une stimulation, par exemple d’un RCPG ou d’un récepteur à Tyrosine Kinase à la
membrane plasmique, une cascade moléculaire qui implique la phospholipase C (PLC) se
produit. La PLC est à l’origine de production d’IP3 qui réagit avec son récepteur sur la
membrane du RE, le canal s’ouvre et permet la fuite du calcium dans le cytoplasme, ce
flux de calcium est appelé entrée capacitative de calcium.
(+++) 2
types de transporteurs de calcium aussi appelés pompes calciques transportent
le calcium contre son gradient de concentration en consommant de l’énergie sous
forme d’ATP :
 PMCA à la membrane plasmique, qui transporte Ca2+ du milieu intracellulaire
vers le milieu extracellulaire.
 SERCA à la membrane du réticulum qui transporte Ca2+ du cytosol vers RE.
(+++) Par
ailleurs, les canaux calciques permettent eux le transport de Ca2+ dans le
sens de son gradient de concentration (ce transport ne nécessite pas d’énergie). Les
deux exemples suivant permettent la sortie de Calcium du RE vers le cytosol.
 Canal récepteur IP3, majoritairement dans les cellules épithéliales.
 Canal à la Ryanodine, majoritairement dans les cellules musculaires.
Sur la membrane plasmique, on trouve également des canaux du même type.
Grace à ces canaux et pompes, la concentration calcique est régulée très finement. En
effet, si les pompes n’existaient pas la concentration calcique serait telle qu’elle
déclencherait l’apoptose.
C- Effets sur les facteurs cellulaires (+++)
Les Protéines Ca2+ binding protein (CBP) sont des protéines cellulaires pour
lesquels le calcium est un cofacteur. Ce sont des facteurs de transcription. Une fois liées
au Ca2+, elles vont être activées et vont entrer dans le noyau pour stimuler certains
gènes. Quand il y a une élévation calcique, selon le type d’élévation (Fréquence, durée,
localisation, amplitude), un type de facteur de croissance va être activé et donc un type
de gènes stimulés (Parallèle avec la musique ou chaque élévation calcique correspond à
une note).
Les élévations calciques, si elles sont importantes peuvent déclencher une vague
calcique qui se propage d’un pôle à l’autre de la cellule. C’est ce qui se passe lors de la
fécondation par exemple, une vague calcique submerge la cellule œuf et permet ainsi
d’activer des gènes importants pour le développement de l’œuf et de l’embryon.
Ces vagues peuvent éventuellement stimuler les cellules voisines. Par exemple, dans le
foie, plusieurs hépatocytes synchronisés par des vagues calciques se mettent tous à
produire de l’albumine.
La protéine Core de l’HCV (oncogène) se situe à la membrane du RE et peut stimuler
l’apoptose ou la prolifération cellulaire, en facilitant la sortie du calcium vers le
cytoplasme. Une élévation calcique limitée peut stimuler les gènes de prolifération
cellulaire mais si la stimulation est trop importante cela déclenche l’apoptose. De façon
similaire, la protéine X pour l’HBV se localise sur la membrane de la mitochondrie.
Il faut savoir que, la mitochondrie et le RE fonctionnent ensemble. Ils sont très proches
dans la cellule (Bien visible en microscopie). Lorsqu’ils sont vraiment à proximité, il
peut y avoir un passage direct de calcium du RE à la mitochondrie. On parle de microdomaine dans le cytoplasme où la concentration de calcium sera différente de celle dans
le reste du cytoplasme.
Pour quantifier la concentration de calcium dans les différents compartiments
cellulaires, les chercheurs ont fusionné le gène d’une protéine nommée Ecorine
(sensible au calcium) avec des signaux qui vont ancrer la protéine à des endroits
spécifiques de la cellule (Mitochondrie, sous la membrane plasmique, noyau, RE..). En
présence d’une autre molécule, l’Ecorine est capable d’emmètre de la lumière lorsque
elle est liée au calcium. L’émission est d’autant plus importante que la concentration
calcique est forte.
Les chercheurs ont remarqué, chez une femme atteinte du cancer du foie, sans cirrhose
mais ayant été en contact avec le virus de l’hépatite que l’ADN viral étais intégré au
niveau d’un gène clef de la prolifération cellulaire (gène de la cycline A). Ils se sont alors
demandés si le virus pouvait cibler spécifiquement des gènes importants de la
prolifération pour s’intégrer. On a ensuite trouvé des cancers liés à une intégration
virale dans le gène codant SERCA. La protéine SERCA mutée s’associe alors en dimère à
la membrane du RE et forme un canal calcique qui fait fuir le Ca2+ vers le cytoplasme
(Rôle inverse de SERCA physiologique).
Ainsi le calcium est impliqué dans la prolifération cellulaire et les gènes qui sont
impliques dans la signalisation calcique sont donc des oncogènes.
D- Questions récapitulatives
1) Quels sont les types de gènes impliqués dans la signalisation calcique ?
Gène des protéines transporteurs : SERCA et PMCA et canaux calciques types
récepteurs IP3 et Ryanodine.
Gènes des CBP
2) Que se passe-t-il si la concentration calcique n’est plus du tout régulée ?
Apoptose.
3) Que se passe-t-il en cas seulement d’augmentation de la concentration
calcique ? Prolifération plus importante.
Abréviations :
CHC : carcinome hépatocellulaire
AgHBs (+)/(-) : antigène HBs positif/négatif
VHB/C = HBV /HBC (In English please)= virus de l’hépatite B/C
RE : Réticulum Endoplasmique
IP3 : Inositol Tri-phosphate
FICHE RECAPITULATIVE
I. Le cancer
A-Définition
Le cancer :
•prolifération cellulaire anormalement importante, non contrôlée au sein d’un tissu normal
•cellules dérivant du même clone d’origine ayant accumulé mutations et caractéristiques pour
se diviser indéfiniment
•peut donner des tumeurs filles = métastases
B-Caractérisation des cellules tumorigènes
Cellule transformée, 4 caractères testés in vitro :
•prolifération indépendante des facteurs de croissance
•prolifération sans inhibition de contact
•prolifération sans besoin d’adhésion à un support
•capacité proliférative illimitée (sauf cellules sanguines)
Cellule tumorigène : prolifère in vivo (test sur modèle murin par ex)
C-Mécanisme de formation d’un cancer
•dérégulation qualitative et/ou quantitative des oncogènes (gènes impliqués dans la
prolifération cellulaire) : proto-oncogènes = stimulants, anti-oncogènes = inhibiteurs.
•la plupart des cancers se développent à partir de plusieurs mutations, et non une seule
•exemple du cancer colorectal (Vogelstein) : plusieurs étapes ; hyperplasie de l’épithélium
intestinal, formation d’un adénome (bénin), formation de cellules atypiques, prolifération
cellulaire, métastases. Vogelstein a identifié différents gènes : stade hyperplasique avec gène
APC muté, stade adénomique avec hypométhylation de l’ADN, puis gène KRAS muté, puis
pertes de séquence du gène DCC et enfin gène p53 muté au stade tumoral.
D-Etapes du développement tumoral
1) Stimulation de l’angiogenèse (= formation de microvaisseaux)
2) Echappement à l’apoptose
3) Indépendance aux facteurs de croissance
4) Insensibilité aux signaux anti-prolifératifs (p53, Rb...)
5) Capacité des cellules à envahir le tissu et à former des métastases
6) Capacité à proliférer de manière infinie
E-Facteurs de risque des cancers
Facteurs endogènes :
•antécédent de radiothérapie ou de chimiothérapie pour un autre cancer ;
•exposition à la radioactivité ;
•exposition in utero aux rayons X ;
•exposition à certains produits chimiques (benzène, les hydrocarbures aromatiques) aux
pesticides, fumée, alcohol, etc
Facteurs exogènes :
•certaines anomalies génétiques comme la trisomie 21,
•prédispositions génétiques (BRCA1, BRCA2, etc..)
•âge
•sexe (une femme sur deux et un homme sur trois meurent de cancer)
•certaines infections virales (cf partie III.)
II. Les leucémies
•cellules circulantes (globules rouges et blancs, plaquettes) sont produits par milliards chaque
jour par les cellules souches de la moelle osseuse
•leucémie = prolifération anormale et excessive des précurseurs des globules blancs,
envahissant moelle osseuse et sang.
•engendre une insuffisance médullaire avec production diminuée de globules rouges
(anémie), blancs (neutropénie, risque d’infection), plaquettes (thrombopénie, hémorragies)
•les cellules leucémiques peuvent également envahir d'autres organes, comme les ganglions
lymphatiques, la rate, le foie, ou le système nerveux central.
•signes cliniques : très grande sensibilité aux infections (fièvre, aphtes, pneumopathies), risque
hémorragique important (saignements, hématomes, pétéchies {petits points rouges sur la
peau}), anémie (faiblesse, essoufflements, fatigue, vertiges).
III. Les cancers induits par des virus
A-Exemples
Virus
VHB, VHC
EBV (Epstein-Barr virus)
HPV
HTLV1, HTLV2 (Human Tlymphotropic virus)
HHV-8
Polyomavirus des cellules de Merckel
Cancer
Carcinome hépatocellulaire
Lymphome de Burkitt,
Lymphome d Hodgkin,
Carcinome du nasopharynx
Cancer du col de l’utérus
Cancer de l’oropharynx
Leucémie des lymphocytes T, chez les adultes
Sarcome de Kaposi (sarcome = cancer des
cellules mésenchymateuses)
Carcinome des cellules de Merckel
B-Virus oncogènes
Historiquement très importants, ils ont permis la compréhension des mécanismes de
prolifération cellulaire et de formation tumorale.
1) Adénovirus
Large famille de virus à ADN, de 35 kb. Virus lytique (comme SV40 et polyomavirus). Action
différente selon que la cellule soit permissive ou non. Si la cellule est permissive, elle est lysée
= multiplication virale. Si elle est non permissive, transformation par expression de 2 gènes
viraux E1A et E1B, dont les protéines se fixent respectivement sur Rb et p53, 2 protéines antioncogènes, pour les inactiver (pour rappel, p53 a quatre fonctions au sein du cycle cellulaire :
blocage de la réplication de l’ADN, blocage du cycle cellulaire par action indirecte sur les
complexes cycline-cdk, amélioration de la réparation de l’ADN et dans les cas extrêmes
induction de l’apoptose).
2) SV40 et polyomavirus
Leurs génomes ont des parties « précoces » et « tardives ». La région précoce est nécessaire à
la synthèse de l’ADN viral et code pour des antigènes fixant Rb et p53. SV40 code pour les
antigènes grand T (suffisant pour inactiver les protéines cellulaires) et petit T, et le
polyomavirus code pour les antigènes grand T, moyen T (principal inducteur) et petit T. La
région tardive n’est pas exprimée avant la réplication de l’ADN viral, et inclus des gènes
codant pour la composante structurale de la particule virale.
3) Virus herpès
Virus à ADN, de 100 à 200 kb. Plusieurs sont tumorigènes chez des animaux tels que le poulet,
la grenouille et le singe. Le virus à herpès associé au sarcome de Kaposi et le virus d’EpsteinBarr sont associés à des cancers chez l’homme.
4) Rétrovirus et mutagenèse insertionnelle
Les rétrovirus sont oncogènes pour beaucoup d’animaux dont l’Homme. Ils s’intègrent au
génome ciblé par rétrotranscription grâce à leur reverse transcriptase fabriquant à partir de
l’ARN viral de l’ADN pro-génome. Il y a 2 types de rétrovirus : les tumorigènes lents n’induisant
de tumeur que s’ils intègrent leur génome dans un oncogène ou de manière adjacente, et les
tumorigènes rapides pouvant induire directement la transformation cellulaire (comme le Rous
Sarcoma Virus). Chez l’Homme on connait 2 rétrovirus : l’HTLV1 induisant une leucémie à
lymphocytes T, et le VIH induisant le SIDA qui augmente la prévalence de certains cancers.
5) Papillomavirus
Petits virus à ADN (8 kb) pouvant induire des tumeurs bénignes et malines dans un bon
nombre d’espèces animales. On connait environ 60 types de papillomavirus humains, infectant
les cellules épithéliales de divers tissus. Certains induisent des tumeurs bénignes (verrues),
d’autres des tumeurs malignes (cancer de l’utérus, autres cancers ano-génitaux). La mortalité
liée au cancer du col de l’utérus est basse en Occident, grâce à la détection précoce (test Pap).
Représente toutefois 5 à 10 % de l’incidence mondiale du cancer. Comme SV40 et les
adénovirus, les papillomavirus altèrent le cycle cellulaire en agissant sur Rb et p53 (possible
apparition de tumeurs). Transformation médiée par le papillomavirus -> expression de deux
gènes localisés dans une région précoce : E6 et E7. E6 stimule la dégradation de p53 par le
système ubiquitine-protéasome, E7 se fixe sur Rb.
IV. Les gènes impliqués dans les cancers
•les oncogènes : proto-oncogènes activés +++
•les gènes suppresseurs de tumeur : (ex p53 et Rb) inactivés par mutation ou délétion (plus
de Rb = cellule insensible aux antiprolifératifs)
•les gènes de l’apoptose : (ex BAX, PCL2, p53) inactivés
•les gènes régulant la capacité de la cellule tumorale à former des métastases
•le gène de la télomérase : activé (télomérase = enzyme permettant le maintien des télomères)
•les gènes de l’autophagie : l’autophagie est impliquée dans la progression tumorale (Survie en
cas de stress métabolique {carence nutritionnelle, hypoxie...}, effet anti-apoptotique,
cytoprotection en réponse à des agents anticancéreux) et dans la suppression tumorale
(restriction de la prolifération cellulaire, limitation du taux de radicaux libres et de l’instabilité
chromosomique, prévention de l’inflammation, induction de la mort autophagique par des
agents anticancéreux)
•gènes impliqués dans la réparation de l’ADN : altérés
V. Le cancer du foie
A-Démonstration de la relation entre VHB et cancer du foie
Premières démonstrations (1980, faites au Southern Blot) ayant mis en évidence la présence
d’ADN VHB dans les hépatocytes néoplasiques des patients ayant été infectés au VHB et ayant un
cancer du foie, et ce avec ou sans marqueurs sérologiques du VHB (avec : infection récente,
sans : infection ancienne).
B-Facteurs de risque
•Principaux : le VHB, le VHC et la consommation d’alcool.
•Première réaction = mort des hépatocytes.
•Puis, hépatocytes = renouvelés, régénérés, mais nouveaux lobules peu ou pas fonctionnels =
cirrhose = baisse de la fonction hépatique. Les nouveaux hépatocytes, moins vascularisés
déclenchent l’autophagie, pouvant mener à la formation d’un cancer (sous forme de nodules).
•Foie cirrhotique = « miné » : les tumeurs peuvent se déclarer à différents foyers dans tout le
foie.
•Autres facteurs de risque : prédispositions génétiques, facteurs hormonaux, molécules
cancérigènes...
C-Symptômes
•perte de poids
•saignements, sang dans les selles (le foie ne produit plus de facteurs de coagulation)
•ictère
•fatigue
•ascite (le foie ne remplit plus sa fonction correctement, ce qui entraîne une hypertension
portale et l’accumulation de liquide dans la cavité péritonéale, c’est-à-dire l’ascite)
D-Le virus de l’hépatite B
1) Epidémiologie
Monde : 300 - 350 millions
de porteurs chroniques
80% sont
asymptomatiques
Parmi ceux atteints
d'une infection aiguë
20% ont une hépatite
aiguë
0,1% ont une
hépatite fulminante
95% guérissent
Dans 5% des cas, l'infetion
devient chronique
30% des patients seront des
porteurs sains
70% développeront une hépatite
chronique
Parmi eux, 20% développeront une
cirrhose et 3 à 5% / an un cancer
2) Etude géographique
Concordance des zones géographiques entre la prévalence HBV (antigène HBs sanguin) et
l’incidence de cancer du foie. Incidence = nb de cancer pour 100000 habitants, ce cancer touche
majoritairement les hommes. En France, 0,3% de la pop est HBs positif, Sud Est asiatique et
Afrique 20% de leur pop HBs positif.
Risque d’avoir un cancer du foie = plus élevé dans la population HBs positif que dans la
population HBs négatif.
HBs = protéine de l’enveloppe du virus qui induit son expression dans la cellule hôte de manière
astronomique. On la retrouve dans le sang des individus infectés, d’où son dosage pour évaluer
la prévalence HBV.
3) Mode d’action du virus
•Après infection, multiplication importante. ADN viral, HBe et HBs (de la phase de
multiplication) présent dans le sang. C’est l’infection aigue.
• Sujet infecté = antigène HBs positif, ADN HBV positif, antigène HBe positif.
•Baisse de la multiplication virale avec le temps. ADN s’intégrant progressivement au génome
hôte, établissement d’un équilibre.
•La cellule devient non permissive et l’intégration virale qu’elle subit peut toucher des protooncogènes = la cellule devient tumorigène.
•Hépatite chronique = plus de multiplication virale. Ni ADN viral, ni HBe, ni HBS dans le sang
MAIS présence d’Ac anti-HBs et anti-HBE = présence du virus = ADN viral intégré = risque
accru de cancer.
•Cancers des sujets HBs positifs =une copie par cellule ; sujets HBs négatifs = une copie chaque
100 cellules (Non visible en Southern Blot, mais détecté grâce à la PCR). Rôle du génome viral
dans les cancers ?
•Chez l’homme le génome viral s’intègre à coté de plusieurs types de gènes, tous impliqués dans
la prolifération cellulaire.
•HBV = virus oncogène lent.
•Les gènes impliqués sont les gènes :
-coopérant avec Rb
-de récepteurs hormonaux
-Ras et de la signalisation intracellulaire
-de la réplication
-de télomèrases
-3 gènes impliqués dans la signalisation calcique (pas des oncogènes)
4) Mécanismes du développement du cancer
Trois voies : une voie indirecte (infection chronique au VHB), deux voies directes (intégration du
VHB dans le génome; action de la protéine virale X)
E-Le virus de l’hépatite C
HCV ne s’intègre pas au génome hôte ; son mécanisme est indirect = code pour la protéine Core
de la capside = oncogène (comme prot X de l’HBV)
VI. La signalisation calcique
A-Introduction
•Ca2+= élément le + représenté de l’organisme (os surtout) car très important pour la vie
cellulaire.
•Calcium = « un chef d’orchestre » : élévations calciques d’une fréquence, amplitude,
localisation et durée propre pouvant activer des gènes.
•20 à 30 g de Ca2+ par kg chez l’homme. Certains compartiments cellulaires ont une [Ca2+] très
précise. Anomalie [Ca2+] peut engendrer apoptose.
•Calcium intervient dans : mitose / prolifération / Contraction cardiaque / Apoptose /
excitabilité neurale / mémoire…
• (+++) A l’état basal, dans le cytoplasme cellulaire, [Ca2+]=0,1-0,2 μmol (10-7 mol)
•Après stimulation, [Ca2+]= 10-6 mol
•L’apoptose est déclenchée à partir de [Ca2+]=10-5 mol.
•A l’extérieur de la cellule [Ca2+]= 1-2 mmol (10-3 mol).
B-Signalisation et régulation calcique intracellulaire
•RE, mitochondries, Golgi et noyau = capacité de stockage du Ca2+
•stimulation RCPG ou récepteur à Tyrosine Kinase (membrane plasmique) -> cascade
moléculaire (avec phospholipase C)
•PLC -> productiond’IP3 qui active son récepteur au RE (canal) -> fuite du Ca2+ dans le
cytoplasme = entrée capacitative de Ca2+
•(+++) 2 pompes calciques transportent le calcium contre son gradient de concentration en
consommant de l’ATP : PMCA à la membrane plasmique, qui transporte Ca2+ du milieu
intracellulaire vers le milieu extracellulaire ; SERCA à la membrane du réticulum qui transporte
Ca2+ du cytosol vers RE.
•(+++) les canaux calciques permettent eux le transport de Ca2+ dans le sens de son gradient
de concentration (sans besoin d’énergie). Les deux exemples suivant permettent la
•Sortie de Ca2+ du RE vers le cytosol avec : Canal récepteur IP3 (cellules épithéliales ++) ; Canal à
la Ryanodine (cellules musculaires ++).
• [Ca2+] finement régulée, sinon apoptose.
C-Effet sur les facteurs cellulaires
•Ca2+ binding protein (CBP) = protéines cellulaires utilisant Ca2+ comme cofacteur = facteurs de
transcription. Liée à Ca2+ -> entrée dans le noyau -> gènes stimulés en fonction du facteur de
transcription lui-même déterminé par la nature de l’élévation de [Ca2+] // musique
calcique
•Elévations calciques importantes -> vague calcique dans toute la cellule (ex lors de la
fécondation)
•Ces vagues peuvent stimuler les cellules voisines (ex foie et synchronisation production
d’albumine)
•La protéine Core de l’HCV (oncogène) à la membrane du RE et peut stimuler l’apoptose ou la
prolifération cellulaire, en facilitant la sortie du calcium vers le cytoplasme. Elévation calcique
limitée = prolifération ; élévation calcique forte = apoptose.
•Mitochondrie et RE fonctionnent ensemble (proximité). Il peut y avoir un passage direct de
Ca2+ du RE à la mitochondrie = microdomaine cytoplasmique.
•Quantification [Ca2+] par compartiment cellulaire grâce à la protéine Ecorine (luminescente
quand fixée au Ca2+) adressable aux différents compartiments.
• Certains cancers sont liés à une intégration virale dans le gène SERCA -> la protéine SERCA
mutée s’associe en dimère à la membrane du RE = canal calcique de fuite vers le cytoplasme
(Rôle inverse de SERCA physiologique) -> altération de la prolifération.
•Ainsi le calcium est impliqué dans la prolifération cellulaire et les gènes qui sont
impliques dans la signalisation calcique sont donc des oncogènes.
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