myc, myb et transformation cellulaire
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Myc, Myb et transformation cellulaire Audrey Guillon-Munos post-doc, Equipe Télomérase et Lymphome Viro-Induit INRA, Tours-Nouzilly actuellement ATER, Université François Rabelais Unité INSERM 618 Protéases et Vectorisation Pulmonaire Faculté de Médecine, Tours M2 ICMV 27/10/2008 Myc, Myb et transformation cellulaire •Rappels : transduction de signal oncogène, définitions modes d’étude des oncogènes •C-Myc : sa régulation la transformation •C-Myb : sa régulation la transformation •Conclusions générales Les voies de transduction du signal Les voies de transduction du signal apoptose prolifération Dérèglement des voies de transduction par des oncogènes Oncogène : gène dont la présence et le fonctionnement dans la cellule contribuent à sa transformation maligne. Il existe dans toute cellule animale des proto-oncogènes, gènes cellulaires normaux et indispensables, désignés du terme génétique c-onc, par analogie aux proto-oncogènes viraux v-onc. Ces proto-oncogènes peuvent être activés en oncogènes et acquérir ainsi le pouvoir de transformer une cellule normale en cellule maligne. La transformation cancéreuse n’est pas un phénomène de tout ou rien lié à un événement unique; elle procède en plusieurs étapes. Dérèglement des voies de transduction par des oncogènes Oncogènes initialement identifiés par leur présence dans des rétrovirus transformants Oncogène Fonction du proto-oncogène Source du virus Tumeur induite abl kit src erb-B fms fos/jun myc myb rel raf ras sis prot kinase (tyrosine) prot kinase (tyrosine) prot kinase (tyrosine) récepteur EGF récepteur M-CSF facteur de transcription AP1 facteur de transcription facteur de transcription facteur de transcription (NKB) prot kinase (Ser/Thr) protéine G facteur de croissance PDGF souris et chat chat poulet poulet chat souris/poulet poulet poulet dinde poulet & souris rat singe leucémie préB/sarcome sarcome sarcome érythroleucémie/fibrosarcome sarcome ostéosarcome/fibrosarcome sarcome/myélome/carcinome myéloblastome réticuloendothéliose sarcome sarcome sarcome Dérèglement des voies de transduction par des oncogènes Coopération des oncogènes : l’étude des tumeurs humaines montre qu’un seul oncogène ne suffit pas à transformer les cellules, et qu’il existe en général plusieurs modifications des oncogènes dans une même tumeur. 100 myc ras 50 ras + myc 0 100 200 Age en jours Certains oncogènes ont une fonction d’immortalisation (protéine plutôt nucléaire) Et d’autres ont une fonction transformante (protéine plutôt cytoplasmique) Dérèglement des voies de transduction par des oncogènes Classe 1 : facteurs de croissance Classe 2 : récepteurs tyrosine-kinase membranaires Classe 3 : protéines G Classe 4 : tyrosine-kinases (non récepteurs) Classe 5 : serine/thréonine kinases cytosoliques Classe 6 : protéines adaptatrices Classe 7 : facteurs de transcription Dérèglement des voies de transduction par des oncogènes Classe 7 : facteurs de transcription Effet oncogène par surexpression, stabilisation, mutations ponctuelles - c-jun, c-fos : gènes de réponse rapide à la stimulation par des facteurs de croissance. Ils peuvent induire rapidement la transformation de fibroblastes lorsqu’ils sont surexprimés. - c-myc : facteur de transcription impliqué dans le contrôle du cycle cellulaire et la prolifération via de nombreuses cibles et dans différents types cellulaires. - c-myb : facteur de transcription présent dans les lignées hématopoïétiques et les cellules souches. Il n’est normalement pas exprimé dans les cellules différenciées. V-myb a un pouvoir oncogène beaucoup plus fort. Modes d’étude des oncogènes Evaluation du taux d’expression ou d’activation dans des cellules tumorales (lignées in vitro, ou échantillons prélévés in vivo) Mutagenèse, interférence, dans des systèmes in vitro et évaluation de l’effet sur la tumorigenèse/KO hétéro- ou homozygote, ou conditionnel in vivo Recherche des cibles, des partenaires et des voies activatrices ou inhibitrices en amont de l’oncogène étudié L’oncogène c-Myc L’oncogène c-Myc et sa régulation Structure de la protéine Liaison à l’ADN et à d’autres protéines HLH NLS I Zip NLS II NH2 COOH MB I MB II MB III Activation du gène et dégradation Fonctions variées Coopération avec h-ras pour la transformation de fibroblastes embryonnaires de rats in vitro MB IV Apoptose, transformation, liaison à l’ADN Répression transcriptionnelle, apoptose, transformation, lymphomagenèse L’oncogène c-Myc et sa régulation Des cibles multiples C-Myc régulerait 15% des gènes, de la drosophile à l’homme L’oncogène c-Myc et sa régulation Mode d’action 5’ MAX MAX MAD MYC CACGTG Boîte E 3’ -Un KO allélique conditionnel induit l’arrêt de la prolifération et la sortie du cycle cellulaire. -Un KO est létal à l’état embryonnaire -Sa surexpression par des animaux transgéniques ou des cultures cellulaires induit l’ arrêt de la différenciation et la transformation ou l’apoptose L’oncogène c-Myc et sa régulation Les MAPKs L’oncogène c-Myc et sa régulation La cascade p38 L’oncogène c-Myc et sa régulation La cascade MEK/ERK L’oncogène c-Myc et sa régulation Contrôle de la transition G1/S L’oncogène c-Myc et sa régulation Transition G1/S:réponse au PGDF PDGF Grb2 Shc Src Abl Ras Raf/MKK1/ERK Fos Myc Synthèse d’ADN (E2F) Rac/JNK et Rac/Nox L’oncogène c-Myc et sa régulation Myc et les microRNAs Let7a, suppresseur de tumeur 10058-F4 Dégradation de l’ARNm MAX MYC CACGTG MicroRNA Let-7a down-regulates MYC and reverts MYC-induced growth in Bürkitt lymphoma cells, Oct. 2007, Sampson et al, Cancer research:67 L’oncogène c-Myc et la transformation Historiquement : Premier homologue cellulaire de gène cloné à partir d’un rétrovirus oncogène aviaire (MC29) Premier site d’intégration provirale oncogène Premier oncogène correspondant à une translocation (lymphome de Bürkitt) Premier oncogène visiblement amplifié dans des tumeurs Impliqué dans 20% des cancers humains L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire Tumor type Hematological malignancies B-acute lymphocytic leukemia Burkitt’s lymphoma Diffuse large cell lymphoma Multiple myeloma Primary plasma cell leukemia Solid tumors Atypical carcinoid lung cancer Bladder cancer Breast cancer Cervix cancer Colon cancer Gastric cancer Glioblastoma Hepatocellular carcinoma Large cell neuroendocrine carcinoma Medulloblastoma Melanoma, nodular Melanoma, superficial spreading Oesophageal squamous cell carcinoma Osteosarcoma Ovarian cancer Prostate cancer Renal clear cell carcinoma Small cell lung carcinoma Frequency of Myc aberrations c-Myc rearrangement/amplification (47–52%) c-Myc translocation (100%) c-Myc overexpression (91%) c-Myc rearrangement/translocation (6–16%) c-Myc overexpression (10%) c-Myc translocation (15%) c-Myc rearrangement (13%) c-Myc amplification (17%) c-Myc amplification (33%) c-Myc amplification (9–48%) c-Myc overexpression (45%) c-Myc amplification (29%) c-Myc amplification (17%) c-Myc overexpression (67%) c-Myc amplification (15–30%) c-Myc overexpression (47%) c-Myc overexpression c-Myc amplification (33%) c-Myc amplification (23%) c-Myc amplification (5–15%) c-Myc overexpression (31%) c-Myc amplification (61%) c-Myc amplification (28%) c-Myc amplification (10–30%) c-Myc amplification (7–78%) c-Myc amplification (40%) c-Myc overexpression (44%) c-Myc amplification (30–50%) c-Myc overexpression (70%) c-Myc amplification (8%) c-Myc amplification (20%) L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire Mode d’activation Surexpression Activation de la transcription Protéine super-active, stabilisée Mutation ponctuelle ou délétion L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire Mode d’activation, exemple de mutation RAS RAF/MEK/ERK Myc-P-Ser62 PI3K/AKT/GSK3 Myc-P-Thr58 (mutée dans v-myc et Bürkitt, LANA) Stabilisation Dégradation L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire Mode d’activation Surexpression Insertion d’un enhancer viral (LTR, translocation) Surexpression Translocation et fusion avec un gène exprimé très fortement t(8;14) Surexpression Amplification Surexpression Transport dans le génome d’un rétrovirus L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire C-Myc et les microARNs MYC MiR-17 Promoteur cluster MiR17 E2Fde tumeurs Suppresseurs prolifération tumorigenèse Synergistic action of microRNA-17 and Myc2005, in aggressive cancer C-Myc-regulated microRNAs modulatepolycistron E2F1 expression, O’Donnell et al,development, Nature:435 Sep. 2007, Tagawa et al, Cancer Sci:98 L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire C-Myc et les microRNAs MiR-15a/16 Tumorigenèse MYC MiR-150 Exemple dans les lymphomes B Widespread microRNA repression by Myc contributes to tumorigenesis, 2008, Chang et al. Nature Genetics:40 L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire C-Myc et télomérase Boîte E (Myc/Max) Boîte GC (Sp1) promoteur minimal de hTERT B +1 A ATG L’activation de la télomérase est détectée dans 80% des cancers humains Coopération cellule-spécifique entre Sp1 et Myc/Max Expression de C-Myc et Sp1 induite dans des fibroblastes en cours d’immortalisation en corrélation avec l’activation de la télomérase La boîte E-A est un répresseur dans les cellules humaines normales hTERTet activateur dans des cellules hTERT+ Sp1 cooperates with c-Myc to activate transcription of the human telomerase reverse transcriptase gene (hTERT), Kyo et al., 2000, NAR:28 Downstream E-Box-mediated regulation of the human telomerase reverse transcriptase (hTERT) gene transcription:evidence for an endogenous Mechanism of transcriptional repression, Horikawa et al., 2002, MBC:13 L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire Une cible thérapeutique The myc oncoprotein as a therapeutic target for human cancer, 2006, Vita and Henriksson, Sem. in Cancer Biol.:16 L’oncogène c-Myc et la transformation cellulaire Conclusion C-myc est un acteur important de la tumorigenèse Les données obtenues sur des modèles animaux ou de culture cellulaire indiquent une variété de modifications impliquées dans la réponse oncogénique de ce facteur qui sont cellule-spécifiques. Myc est aussi un facteur pro-apoptotique dans certaines conditions, mieux connaître cet aspect peut être un atout en thérapie anti cancéreuse. L’oncogène c-Myb L’oncogène c-Myb et sa régulation Structure de la protéine Fixation sur l’ADN DBD (R1R2R3) NH2 Régulation négative par fixation de protéines (NRD) Leu Zipper COOH P Régulation négative par CKII Transactivation Un KO allélique montre que c-myb est essentiel pour la prolifération des cellules hématopoïétiques immatures et le développement précoce des cellules T. Le gène est très conservé dans différentes espèces et la protéine joue toujours un rôle dans le développement de différents lignées souches. L’oncogène c-Myb et sa régulation Mode d’action ? MYB MYB C/EBP AACNGN(AT/C) MRE L’oncogène c-Myb et sa régulation Des cibles multiples Mim-1 lysosyme GRP78 CD4m CD34h TCR et C-Myb C-Myc C-MYB Cdc2 (Cycline B1) Bcl-2 C-kit, c-erbB-2 L’oncogène c-Myb et sa régulation C-Myb et la différenciation Type cellulaire mature immature Cellules hématopoïétiques - +++ Lignées de cellules hématopoïétiques tumorales humaines et aviaires - Lymphocytes T et B - Cancers du sein et du côlon CEFs +++ (issues de cellules immatures) +++ activation par un antigène L’oncogène c-Myb et sa régulation C-Myb et les microARNs PU-1 MYB PROLIFERATION MiR150 DIFFERENCIATION MiR-150 controls B cell differenciation by targeting the transcription factor c-myb, 2007, Xiao et al, Cell:131 MiR-150 a micro RNA expressed in mature B and T cells, blocks early B cell development when expressed prematurely, 2007, Zhou et al., PNAS:104 Thrombopoietin regulates c-Myb expression by modulating miR-150 expression, 2008, Barroga et al., Exp. Hematol. L’oncogène c-Myb et sa régulation C-Myb et les microARNs MYB MiR-15a Promoteur cluster MiR15a ? MYB ARN c-myb 3’UTR dégradation The c-Myb protooncogene and microRNA (miR)-15a comprise an active autoregulatory feedback loop in human hematopoietic cells, 2008, Zhao et al., Blood L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire Historiquement : Oncogène v-myb décrit dans des rétrovirus leucémogènes aviaires (AMV et E26) Oncogène transformant spécifiquement les cellules précurseurs de la lignée hématopoïétique L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire Modes d’activation Surexpression Translocation et fusion avec un gène exprimé très fortement t(6;7) T-ALL Mutation ponctuelle ou délétion d’un site de phosphorylation Protéine super-active, stabilisée ou surexprimée Surexpression Duplication T-ALL L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire Wnt-1/frizzled TAK1/TAB1 dégradation HIPK2 NLK C-MYB P DIFFERENCIATION Wnt-1 signal induces phosphorylation of c-myb protein via TAK1, HPK2, and NLK, 2004, Kanei-Ishii et al, Genes & dev.:18 L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire Modes d’activation Surexpression Insertion d’un enhancer viral (LTR) Lymphome à cellules B insertion RAV-1 (ALV) Surexpression Transport dans le génome d’un rétrovirus Myeloblastome v-myb AMV, E26 L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire Particularités de v-myb DBD CKII (R1R2R3) c-myb NH2 Leu Zipper Transactivation P P COOH Régulation négative v-mybAMV P NH2 gag COOH env v-mybE26 NH2 P gag myb COOH ets L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire C-Myb et les microRNAs développement MiR150 C-Myb MiR15a (Bcl-2) prolifération MiR-150 et MiR15a ne sont pas détectés dans des lymphomes ou des lignées hématopoïétiques transformées Le locus MiR-15a est délété dans plusieurs cas de lymphomes Differential expression of microRNAs in hematopoietic cell lineage, 2008, Merkerova et al., Dev Cell:14 Frequent deletions and down-regulation of microRNA genes miR15 and miR16 at 13q14 in chronic lymphocytic leukemia, 2002, Calin et al., PNAS:99 L’oncogène c-Myb et la transformation cellulaire Une cible thérapeutique? Les cibles réellement impliquées dans la tumorigenèse ne sont encore pas bien décrites (exception bcl-2, c-myc) L’activité de myb nécessite une coopérativité avec des protéines différentes selon le type cellulaire/ces protéines ne sont pas définies pour tous les types de tumeurs dans lesquels myb est surexprimé L’inhibition de myb par inhibition de facteurs activant sa transcription ou l’activation de sa dégradation (MiR150) sont envisageables Des liens entre c-Myc et c-Myb MiR-15a MiR-150 C-MYC ARN c-myb C-MYB 3’UTR Conclusion générale En plus des oncogènes, il existe des gènes suppresseurs de tumeurs (p53, Rb) dont la perte est impliquée dans la tumorigenèse. La coopération entre les oncogènes oblige à combiner les cibles en thérapie pour une meilleure efficacité. De plus tous les tissus ne répondent pas de la même manière aux différents oncogènes, il faut adapter le modèle de tumorigenèse spécifiquement à chaque type cellulaire et chaque tissu. La définition d’oncogène devient floue par la multiplication des gènes, qui par de multiples moyens, contribuent à stimuler le prolifération, ne serait-ce qu’en favorisant l’expression d’oncogènes plus spécifiques. Quelques références Revues : 25 years of the c-Myc oncogene, 2006, Seminars in Cancer Biology:16 The Myb oncoprotein: regulating a regulator, 1996, SA Ness, BBA Myb proteins in life, death and differenciation, 1998, Weston, Cur Op in Gen & Dev:8
