Yoon Jiji et Rougès Albane 01 avril 2011 Hématologie, Oncogénèse

Yoon Jiji et Rougès Albane
01 avril 2011
Hématologie, Oncogénèse, Dr Fest
Le poly du cours est sur l'ordi de la corpo. Nous n'avons pas pu insérer tous les schémas utiles (car
le poly était en pdf), on vous conseille vivement de les consulter!
Oncogénèse : survenue et développement
des tumeurs
onkos en grec : grosseur, tumeur
génèse : formation, transformation
oncogénèse : transformation “maligne” d'une cellule
I. Oncogénèse virale
A. Généralités
A la fin du 19e siècle, les travaux menés sur l'infection virale ont montré qu'il existait une
proximité entre une infection virale et la survenue d'une tumeur. L'efficacité de l'infection variait en
fonction de l'environnement, de l'hôte, du temps de latence...
Une tumeur viro-induite correspond à un déréglement, un processus biologique cellulaire déréglé.
Dans les années 50, on observe que les virus à ARN sont directement oncogéniques : par
leur infection a lieu un développement tumoral.
Or, les infections virales chez l'homme ne sont pas les mêmes que chez les animaux! Et elle sont
exceptionnelles chez l'homme.
HIV = induction tumoral chez l'homme
Le développement tumoral n'est pas un évenement monoparamétrique, il met en jeu
plusieurs paramètres => hyperactivité et dérégulation => instabilité => métastase & cie. C'est la
rupture de l'homéostasie, avec autonomie de prolifération.
Il s'agit d'un processus multi-étapes : on est dans un tissu, et les cellules connaissent
différents types d'évènements (stress, environnement...). Ceci provoque une modification biologique
de la cellule. Chaque 'carré coloré' correspond aux différentes étapes où les évènements
s'accumulent et provoquent les étapes suivantes. Les premières évènements sont souvent externes,
indépendants et réversibles alors que les derniers sont internes à la cellule, interdépendants et
irréversibles. Au fil des étapes, l'état de la cellule devient de plus en plus critique : la cellule finit par
devenir apoptotique ou tumorale. Le retour en arrière est de plus en plus difficile.
1/12
B. Notion de gènes viraux transformants
Dans les virus, il y a de nombreux gènes (introns, exons..). Certains virus possèdent des
gènes particuliers qui ont la capacité de se transformer = v-onc
1911 : sarcome de Poulet Peyton Rous (pas de vaccination à l'époque, donc une virose = des
centaines de poulets morts)
1950 : visualisation de cette particule virale par la microscopie électronique
1965 : un autre type de virus rétroviral : Fried Poliomavirus
1970 : gène v-src = gène responsable de la tumeur (rous sarcoma virus)
1976 : mise en évidence d'un gène humain qui provoque la tumeur : c-src. Similitude avec v-src à
95%, ce gène participe à un fonctionnement normal d'une cellule (signalisation cellulaire) =
conservation lors de l'évolution
70's : oncogénèse : certains gènes normalement présents dans le génome ont la capacité de, en
fonction des circonstances, favoriser le développement tumoral.
La plupart du tps, les gènes transformants interviennet dans la signalisation cellulaire :
membranaire et génomique.
Il y a le gène de sarcome Rous mais aussi d'autres gènes comme MC29...
Certains gènes n'ont pas la capacité de se transformer spontanément mais peuvent s'insérer
dans le génome => déréglement des séquences en aval du site d'insertion.
ex/ leucose aviaire : insertion de c-myc aux différents sites. Si insertion au sein de l'exon 1,
accélération d'expression des exons 2 et 3 par stimulation des promoteurs.
Possibilité d'insertion en anti-sens : perturbation du cadre de lecture => non expression.
Conclusion 1
Les gènes cellulaires à activité oncogénique sont :
- des séquences oncogéniques de forte homologie avec d'autres espèces car fortement conservées.
- si non-expression en quantité optimale, dérégulation
- très souvent indispensables à la survie cellulaire : donc présents dans toutes les cellules
- fortement régulés
- situés très haut dans de nombreuses cascades réactionnelles
- leur dérégulation participe ou soutient ou initie la progression de la maladie tumorale
=> Ce sont des proto-oncogènes (déf : si mutation, délétion, truncation ou hyperexpression,
production oncogénique).
2/12
Il y a 200-300 oncogènes dans le génome.
Exemple : v-sis = v-onc de SSV (Simian Sarcoma Virus) : c'est un proto-oncogène humain qui
code pour un facteur de croissance sérique autocrine, le PDGF (Platelet-Derived Growth Factor). Si
dérégulation du PDGF, processus oncogénique.
Exemple 2 : v-myc = v-onc de virus myélocytomatose 29 chez le poulet. Son homologue humain
est le c-myc qui est un facteur de transcription impliqué dans la prolifération dans toutes les cellules
(très régulé)
Chez l'homme, les oncogènes interviennent à 6 niveaux :
- facteur de transcription : famillle multigénique, subit souvent une dimérisation et translocation
- facteur jouant sur la chromatine : modification indispensable à l'expression et à la réplication
- facteur de croissance : expression de façon constitutive, (PDGF) impliquée dans la
transformation maligne de la cellule
- récepteur de facteurs de croissance : si absence de ligand, activation constitutive, c'est-à-dire
signalisation.
Ex/ récepteur membranaire à activité tyrosine kinase. Si mutation du récepteur, dérégulation de
l'activité tyrosine kinase = excès de phosphorylation. C'est le cas de EGFR, HER2/Neu, c-kit
impliqués dans les K du poumon, sein et gastrique. Cette enzyme constitue une cible thérapeutique.
- transduction du signal : entre la membrane plasmique et ADN : surtout des kinases
- régulateur de l'apoptose/mort cellulaire : intervention aux différents points du cycle cellulaire :
bcl2(mitoch), récepteurs de la mort ( = au niveau de la membrane cellulaire, si stimulation de ces
récepteurs, mort cellulaire. (FAS, TRAIL, TNF) )
C. Exemple de c-myc de la famille MYC
Les gènes de la famille myc sont largement présents dans le règne animal, y compris dans de
différents tissus humains. Il existe plusieurs variétés : c-myc, N-myc, B-myc, S,-myc, L-myc...
Le c-myc est l'équivalent chez les mammifères du gène v-myc du virus de la leucémie
aviaire MC29 (myélocytomatose).
C'est un proto oncogène.
Le c-myc est un gène indispensable : si incorporation d'un c-myc dérégulé dans un embryon,
arrêt de l'embryogénèse.
Il favorise la prolifération ET l'apoptose : avec ce gène, la cellule prolifère très vite mais elle
devient très sensible à la mort.
C'est un facteur de transcription : liaison directe à l'ADN, il peut se lier à 15% des gènes.
Cette protéine doit se dimériser pour être active. Dimérisation avec elle-même ou avec une autre
prot = Max (formant ainsi un hétérodimère)
3/12
La protéine c-myc peut se fixer aux sites de promoteurs P0, P1, P2 ou P3.
Chaque protéine c-myc est consituée de plusieurs sites : transactivation du gène, adressage à l'ADN,
liaison à l'ADN.
4/12
L'hétérodimère myc-max se met sur un site particulier, en amont d'un gène (polymérase sur le
schéma). Il fait appel à un certain nombre de protéines. Fixation sur le site = ouverture du cadre de
lecture = transcription.
Max peut se lier à Mad aussi au niveau du même site (E-box) = blocage transcription donc pas de
synthèse d'ARN
MYC intervient à de différentes fonctions dont la glycolyse et le métabolisme. Pour pouvoir
proliférer, il faut de l'énergie, il active donc des gènes qui servent à synthétiser de l'ATP.
Rappel : MYC intervient aussi à la prolifération et à l'apoptose par sensibilisation de la cellule, de
la membrane mitochondriale en particulier.
Si ce gène était absent, la cellule ne fonctionnerait pas!!
La modification du gène c-myc peut être impliquée dans le développement d'une tumeur. Le
5/12
gène c-myc n'est pas systématiquement transformé dans toutes les tumeurs à l'état initial mais au
bout d'un certain temps, ce gène est forcément dérégulé.
II. Oncogènes : intervention dans les fonctions
cellulaires
croissance :
- augmentation de la densité
- augmentation des capacités métaboliques
- diminution de besoins en facteurs de croissance
- croissance sans support
cytosqul :
redistribution de microfilaments : les cellules tumorales ont une forme assez particulière car il y a
perte de différentiation pour devenir rondes et grosses
surface cellulaire :
- augmentation de l'agglutinabilité par lectines : on voit des pâtés de cellules
- modification de protéines transmembranaires
- augmentation de protéases de surface : elle tue tout ce qui gêne dans l'environnement
- diminution d'adhésion
matrice extracellulaire :
diminution de l'expression protéinique
Le cancer résulte de l'ensemble ces modifications fonctionnelles.
Il induit alors :
- une autonomie : croissance même dans des conditions non propices
- un déséquilibre de la balance prolifération/apoptose
- une atteinte de différenciation cellulaire
==>> Existance des anti-oncogènes = gènes suppresseurs de tumeur
Ils s'opposent aux proto-oncogènes. Leur inactivation provoque la prolifération
oncogénique. Une cellule devra toujours avoir avec elle des anti-oncogènes fonctionnels pour
s'opposer aux capacités prolifératives exagérées.
Conclusion 2
Cellule normale = équilibre entre proto et anti oncogènes.
6/12
Si déséquilibre en faveur de la prolifération cellulaire, tumeur.
Accumulation d'anomalies = expansion clonale = cellule devient autonome = K
III. Anti-oncogènes
Ce sont donc les gènes suppresseurs de tumeur sans homologie avec les séquences virales.
Ce sont des séquences géniques
- partiellement conservées
- non indispensable pour la cellule
- très nombreux (2000-3000 soit 10x plus que les proto-oncogènes) donc souvent redondance de
fonctions
- qui arrêtent la division cellulaire et permettent la réparation/sénéscence/apoptose
- inactivées par : perte allélique, mutation, liaison (virus), liaison épigénétique (au niveau du
promoteur : méthylation, acétylation...)
Ex/ protéine p53 : largement présente dans toutes les cellules. Capacité de répondre au stress
cellulaire : si anomalie de l'ADN, bascule vers l'apoptose. Dans plus de 50% de tumeurs,
invalidation de ce gène.
K lié au tabac : mutation du gène TP53 codant pour la protéine p53
Les anti-oncogènes contrôlent le cycle cellulaire. En effet, il existe des facteurs qui
favorisent l'avancée dans le cycle : facteurs de croissance, proto-oncogènes, cyclines et CDK; alors
7/12
que d'autres s'y opposent : bloqueurs du cycle
Ex/ virus HPV produit 2 protéines : E6 et E7 qui ont la capacité de se lier respectivement à p53 et
pRb : blocage de la fonction normale = développement du processus tumoral.
Cyclines : jeu de phosphorylation (hypo-hyper-déP) par kinases et phosphatases. Si
phosphorylation, activation versus déphosphorylation = inactivation.
On peut agir sur ces enzymes ou sur les cyclines et CDK.
Résumé
->
Anti-oncogènes = frein
Ils répondent au stress cellulaire et permettent de conserver l'intergrité du patrimoine. En plus,
ils participent à la réparation en cas de lésions.
Si les lésions sont trop importantes, basculement vers la mort cellulaire pour éviter le risque de
cancérisation.
(Bronzette : gros stress pour la peau!! du coup les cellules meurent car trop stressées =>
desquammation)
->
Les anti-oncogènes peuvent intervenir à de différents niveaux : balance cyclines/CDK,
kinases/phosphatases, réparation... leur but étant de limiter au maximum l'instabilité génomique.
Conclusion 3
Oncogène : pousse à la prolifération et induit potentiellement la mort cellulaire
Anti-oncogène : contrôle la prolifération, fragilise les voies de régulation
IV. Exemple de la mort cellulaire : intrication entre
facteurs proto et anti-oncogéniques dans de
nombreuses voies biologiques
p53 est la protéine Master Key, c'est la protéine maîtresse.
myc favorise la mort cellulaire en up-régulant la p53 : sensibilisation à la mort cellulaire.
bcl2 bloque la porosité mitochondriale donc bloque la mort cellulaire.
pRb contrôle le cycle cellulaire.
P53 conduit aussi à la sénescence : la cellule ne peut pas mourrir tout de suite, mais ne peut pas se
diviser. Elle meurt tout doucement, c'est le vieillissement.
8/12
Les cibles de traitement : p16 ou p53
Exemple animal : lymphome de Burkitt
C'est une prolifération brutale des LB. (Chez un sujet jeune, il peut y avoir une tumeur de
quelques kg d'un coup au dépens des LB.)
Si insertion du gène Eμ-myc dans les séquences de la chaîne lourde d'Ig (donc uniquement
exprimés dans les LB matures) :
- si la souris est âgée de moins d'1 an, ganglions palpables : masses de LB et des cellules mortes.
Les cellules se dirigent plutôt vers l'apoptose que la conversion tumorale.
- au dela d'un an, lymphome de Burkitt. Dans 50% des cas, les gènes p53 ou ARF sont inactivés :
1.insertion de myc -> 2. sélection de gènes -> 3. mort
Si inactivation de p53 ou surexpression de bcl2, la souris meurt très rapidement par
développement tumoral.
Le lymphome de Burkitt touche surtout les enfants+++ et les adultes jeunes.
Si traitement avant 15 ans, 90-95% de rémissence donc guérison.
Après 15 ans, 85% de survie.
Après 40-50 ans, 45% de survie. Si corticothérapie à 40 ans, il peut y avoir une fonte de ganglion
= guérison. Si pas de fonte, il meurt dans l'année. Ceci explique le phénomène de chimiorésistance.
En effet, la réponse est sous la dépendance de myc : plus on vieillit, plus le système devient
complexe et il y a bcp plus de protéines qui viennent intervenir. Chez l'enfant, il “n'y a que le myc”.
Cibles thérpeutiques : bloquer le développement tumoral ou restaurer les anti-oncogènes
V. Dommages à l'ADN : mécanismes de réponses
cellulaires, des cibles du K
L'ADN est soumis au stress quotidien par des attaques constantes (ROS, ionisation...)
- dommage à ADN par iode 131 = K thyroïde (Tchernobyl, Hiroshima, Fukushima)
- dommage à ADN : effet thérapeutique recherché par la chimiothérapie et Rγ
- certains oncogènes donnent des dommages à l'ADN par instabilité génomique = perturbation
- réponse cellulaire par machineries dédiées : anomalies de bases ou de l'ADN double strand breaks
(DSB)
Les DSB provoquent l'arrêt du cycle cellulaire aux différents checkpoints
=> puis évolution en réparation ou en mort cellulaire (apoptose ou sénescence)
On note la présence de p53.
L'instabilité génomique peut correspondre à un stade pré-malin qui peut donner plus tard une
9/12
prolifération.
Les foyers de cassures double brin (DSB) : liaison de protéines à l'ADN pour réparer =
'pansements' qui attirent des protéines comme les polymérases. Ces protéines sont trouvées mutées
et invalidées dans les K+++.
Tissu sain soumis aux stress
(DSB, foyers de cassures, réparation ou mort)
Etat précancéreux
(acti oncogénique donnant des instabilités génomiques, p53 limitant les capacités de prolifération)
Cancer
(invalidation p53, accumulation DSB, chimio-résistance...)
Un certain nombre d'oncogènes contrôle également la sénescence. Dans une cellule où on
met un oncogène avec un dommage à l'ADN, la cellule s'engage en voie de sénescence => blocage
du cycle cellulaire et apoptose.
Si un problème survient dans le mécanisme d'induction de la sénescence, apparition d'un K.
Les tissus adoptent chacun une stratégie de barrière à la tumorigénèse différente :
- K poumons : les cellulent préfèrent mourrir par apoptose
- mélanome : sénescence
- côlon : mixte
10/12
La flèche symbolise le passage de l'état N à la métastase = progression K
Conclusion 4
Les stress cellulaires donnent des atteintes au niveau génomique.
Au travers de ces stress, accumulation d'anomalies : voie de cellules K
Les cellules luttent alors contre la mort / apoptose = phénomène de résistance
=> c'est le phénomène que l'on rencontre dans les cas de survenue de tumorigénèse ou de
résistances aux drogues antimitotiques.
VI. 2 exemples (pas de questions dessus :) :) )
A. Exemple 1 : p16, ARF, vieillissement et résistance à la
transformation des progéniteurs lymphoïdes
La protéine BMI-1 :
- bloque le gène p16 codant la protéine Rb qui lui-même bloque le cycle et induit la sénescence
- bloque le gène ARF qui code pour la p53 qui bloque le cycle et induit l'apoptose
Les capacités de générer des lymphocytes diminuent avec l'âge.
11/12
On prend des souris à des âges différents. On regarde le taux de p16 et d'ARF dans de
différentes cellules progénitrices hématopoïétiques.
Chez les souris jeunes, il y a une expression ectopique de p16 et d'ARF dans les
progéniteurs B entraînant une baisse de lymphopoïèse.
Chez les vieux, c'est l'inverse : diminution d'expression de p16 et d'ARF et ↑ lymphopoïèse
Avec la diminution de l'expression de BIM, non blocage de p16 et ARF donc protection
contre la tumorisation. (Chez le sujet âgé, il y a plus de p16 et plus d'ARF, donc sénescence ou
apoptose+++ donc ajout d'oncogène ne fait pas grand chose car les cellulent allaient mourrir de
toute façon.)
En fait, l'expression ectopique de BMI-1 chez la souris jeune rend les progéniteurs
lymphoïdes susceptibles à la transformation maligne par oncogène BCR-ABL.
Chez le sujet jeune, tout oncogène, la moindre stimulation de prolifération peut donner des
réponses très amples et très rapides = K+++++
Ceci expliquerait pourquoi les leucémies aiguës lymphoblastiques sont plus fréquentes chez
l'enfant que chez l'adulte.
B. Exemple 2
Survenue d'une très grande quantité et variété de lésions génétiques dans une cellule, un
phénomène unique dans le temps qui peut promouvoir le développement du cancer. Tout cela est
possible grâce à la possibilité de séquençage complet et massif du génome. (progrès
informatiques+++)
La chromothripsis (thripsis : couper en petits bouts) est une anomalie qui consiste en une
coupure en plusieurs parties d'un ou plusieurs chromosomes. Elle est retrouvée dans 2-3% des
cancers, et dans 25% des K osseux!
Séquençage de 10 patients dont 1 femme de 65 qui présentait 42 réarrangements somatiques
du bras long du chromosome 4. Ces anomalies sont apparus brutalement à un instant
'catastrophique'. (Tout va bien jusqu'à l'instant T où toutes les anomalies apparaissent = c'est la
catastrophe!)
12/12