Hypothèses physiopathologiques dans les tumeurs épithéliales de l
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Hypothèses physiopathologiques dans les tumeurs épithéliales de l’ovaire C. Borg et E. Guardiola Les tumeurs épithéliales de l’ovaire représentent la première cause de mortalité par cancer gynécologique chez la femme. Le cancer de l’ovaire représente en France, chaque année, 4 000 patientes dont 70 % des cas sont diagnostiqués à des stades tardifs. Le traitement des tumeurs épithéliales de l’ovaire de stade III ou IV, essentiellement basé sur la chirurgie et l’administration de chimiothérapies associant le plus souvent des sels de platine et des taxanes, ne permet la guérison que de 20 % à 30 % des patientes. 90 % des cancers de l’ovaire sont décrits comme ayant une origine épithéliale. L’ovaire est une structure complexe constituée de nombreux types cellulaires, assurant les fonctions de l’ovulation et une production hormonale. L’épithélium ovarien se différencie à partir de l’épithélium cœlomique, au cours de la phase précoce de l’embryogenèse. De nombreuses études ont permis de mieux comprendre les processus de l’oncogenèse des cancers. Les travaux de Fearon et Volgenstein ont permis d’établir un modèle de cancérogenèse multi-étapes, montrant que la transformation de lésions bénignes de l’épithélium colique en cancer est le fait de l’accumulation d’altérations génétiques (1). Cependant, si ces travaux ont suscité de nombreux progrès dans la biologie du cancer, les mécanismes spécifiques de l’oncogenèse des tumeurs épithéliales de l’ovaire restent méconnus et ces cancers sont toujours actuellement de mauvais pronostic. Une meilleure compréhension des mécanismes de l’oncogenèse des tumeurs épithéliales de l’ovaire reste nécessaire pour l’introduction de thérapies ciblées dans cette pathologie. Néanmoins, l’étude de la biologie de ces cancers est entravée par leur découverte clinique tardive, la diversité des présentations histologiques et l’absence de modèles animaux. Ainsi, ce chapitre est dédié à la synthèse des données qui permettent l’identification des principaux gènes impliqués dans la genèse des cancers de l’ovaire. Dans un premier temps, nous rapporterons quels sont les gènes « candidats » identifiés dans les principales formes de cancers héréditaires de l’ovaire, puis nous exposerons quelles sont les anomalies génétiques récurrentes dans les formes sporadiques de cancers de l’ovaire, et enfin, nous décrirons les modèles 48 Les cancers ovariens murins élaborés récemment où sont analysées les différentes étapes impliquées dans l’oncogenèse des cancers de l’ovaire. Existe-t-il des lésions ovariennes tumorales de différents stades de malignité ? L’histoire naturelle des tumeurs épithéliales de l’ovaire explique en partie la complexité de l’étude des mécanismes oncogénétiques. On distingue cinq types histologiques distincts : les tumeurs séreuses papillaires, les tumeurs endométrioïdes, les tumeurs mucineuses, les tumeurs à cellules claires, les carcinomes à cellules transitionnelles. Par ailleurs, on peut également distinguer plusieurs catégories de tumeurs de l’ovaire correspondant à des lésions de différents stades de malignité : les tumeurs bénignes, les tumeurs « borderline » et les tumeurs malignes. Une filiation entre une prédisposition à des lésions pré-cancéreuses ou à faible degré de malignité et des lésions malignes invasives n’a jamais été démontrée. Resta et al. ont étudié une cohorte de 200 patientes opérées de cancers ovariens unilatéraux et observé la présence de lésions hyperplasiques ou métaplasiques de l’épithélium de surface des ovaires controlatéraux dans 92 % des cas, suggérant la possibilité de l’existence de lésions prédisposant aux cancers ovariens (2). L’analyse comparative des remaniements génétiques des tumeurs ovariennes de différents stades de malignité pourrait permettre l’identification des anomalies communes aux différentes entités nosologiques. Cette approche pourrait orienter la recherche des altérations génétiques impliquées dans l’oncogenèse des cancers ovariens. Ainsi, l’étude génétique des cancers ovariens à l’échelle chromosomique par technique d’hybridation génomique comparative (CGH) a mis en évidence des gains ou des pertes de matériel génétique récurrents dans les grandes entités des tumeurs épithéliales. Cheng et al. ont montré qu’il existait une perte d’hétérozygotie affectant le bras q du chromosome X, dans les tumeurs « borderline ». L’étude de la méthylation de l’ADN a montré que cette perte d’hétérozygotie affectait le chromosome X inactivé (3). Ce profil de CGH différait des observations élaborées à partir de l’analyse de tumeurs épithéliales invasives, suggérant que ces entités ont des histoires naturelles distinctes. Ainsi, les techniques d’analyse des remaniements chromosomiques n’ont pas abouti à l’identification d’altérations génétiques communes aux tumeurs ovariennes de différents stades de malignité. Les mécanismes de l’oncogenèse des tumeurs épithéliales de l’ovaire sont longtemps restés méconnus. La caractérisation des mécanismes physiopathologiques des cancers ovariens a nécessité la synthèse de données émanant de trois axes différents : – l’étude des anomalies génétiques germinales prédisposant aux cancers de l’ovaire ; Hypothèses physiopathologiques dans les tumeurs épithéliales de l’ovaire 49 – l’observation anatomo-pathologique par immuno-histochimie ou biologie moléculaire des altérations moléculaires récurrentes, dans les tumeurs sporadiques ; – les données apportées par les modèles murins. Les formes héréditaires de cancers ovariens. L’étude des cancers ovariens familiaux permet d’identifier des candidats impliqués dans l’oncogenèse de ces tumeurs. En effet, si 90 % des tumeurs épithéliales de l’ovaire sont sporadiques, 10 % d’entre elles sont héréditaires. On distingue, parmi ces dernières, deux maladies héréditaires à transmission autosomique dominante. Syndrome des cancers héréditaires du sein et de l’ovaire. Les cancers du sein et de l’ovaire héréditaires sont associés le plus souvent à des mutations des gènes BRCA1 (Breast Cancer 1) et BRCA2 (respectivement dans 65 % et 75 % des cancers ovariens héréditaires). BRCA1 (chromosome 17q) et BRCA2 (chromosome 13q) sont deux gènes suppresseurs de tumeurs. La probabilité de développer un cancer de l’ovaire pour des patientes porteuses de mutations de ces gènes est de 10 à 63 %. La variabilité de cette pénétrance rend compte de l’importance de facteurs environnementaux, hormonaux ou de l’acquisition d’événements génétiques supplémentaires (4). Des mutations de BRCA1 sont aussi identifiées dans les formes sporadiques de cancer de l’ovaire, suggérant une fonction suppressive de tumeur dans ce contexte (5). BRCA1 et BRCA2 ont majoritairement une activité d’activateur transcriptionnel et de régulateur de la réparation de l’ADN. BRCA1 est une protéine impliquée dans la détection des anomalies nucléotidiques, des cassures simple-brin et double-brin. BRCA1 intègre le complexe de l’ARN polymérase II pour identifier précocement les anomalies de la réplication de l’ADN. BRCA2 pourrait interagir avec la protéine RAD51 impliquée également dans la réparation de l’ADN. Le syndrome des cancers colorectaux non polypoïdes héréditaires (HNPCC) Le syndrome HNPCC (hereditary non polyposis colorectal cancer) est caractérisé par l’apparition de cancer du cadre colique droit, de l’endomètre et des ovaires. Ce syndrome implique des anomalies des gènes codant pour le système de réparation des mismatch (MMR) (6). La plupart des cancers ovariens de ces 50 Les cancers ovariens syndromes héréditaires sont des tumeurs séreuses. Les tumeurs « borderline » et mucineuses sont rarement observées dans ce contexte. Ces données suggèrent encore une distinction dans l’initiation de l’oncogenèse entre ces différentes entités. Le syndrome HNPCC implique une anomalie germinale d’un gène impliqué dans la réparation de l’ADN comme MSH2, MLH1, MSH6, PMS1 ou PMS2. La perte de fonction de ces gènes est associée à une instabilité du génome tumoral, caractérisée par l’insertion ou la délétion de nucléotides dans des loci du génome comprenant des séquences répétées. Cette instabilité génétique favorise l’accumulation de mutations favorables à l’évolution maligne des processus tumoraux. L’altération des fonctions contrôlées par ces gènes pourrait être importante pour l’oncogenèse ovarienne. Anomalies génétiques observées dans les cancers sporadiques de l’ovaire D’une manière générale, l’oncogenèse associe des remaniements génétiques permettant la perte de la fonction d’un gène suppresseur de tumeur, l’activation d’un oncogène et l’apparition d’un phénotype d’instabilité génétique favorisant l’accumulation de mutations au sein de certains gènes qui peuvent conférer aux cellules tumorales les capacités de prolifération, d’invasion, de migration, d’angiogenèse et de résistance à l’apoptose. Perte de gènes suppresseurs de tumeur L’étude de marqueurs polymorphiques permettant l’analyse de la perte d’allèles dans les tumeurs a révélé de fréquentes pertes d’hétérozygotie affectant les régions chromosomiques 6p, 11p, 13q, 14q, 17p, 17q, 18q, 22q et Xp. Cela peut signifier l’implication de nombreux gènes suppresseurs de tumeurs dans l’oncogenèse des tumeurs épithéliales de l’ovaire ou une instabilité chromosomique (3, 7). On note la fréquence des altérations du bras court du chromosome 17 dans la séquence codant pour p53 dans les tumeurs épithéliales de l’ovaire à fort potentiel de malignité, contrairement aux formes bénignes ou « borderline » (8). De même, les altérations du locus 17q22-23 codant pour BRCA1 sont fréquentes. Pieretti et al. ont montré que l’absence du chromosome 17 dans des tumeurs épithéliales séreuses de l’ovaire était associée à un haut grade nucléaire. Ces données suggéreraient que la perte du chromosome 17 pourrait conférer aux cellules tumorales un avantage sélectif lors de la progression tumorale correspondant à un phénotype tumoral plus agressif (9). A l’inverse, les pertes du chromosome 17 ne sont pas fréquentes dans les tumeurs mucineuses de l’ovaire. Hypothèses physiopathologiques dans les tumeurs épithéliales de l’ovaire 51 Les pertes d’hétérozygotie observées sur d’autres chromosomes ont permis de suspecter que la perte d’autres gènes suppresseurs de tumeur pourrait être impliquée dans l’oncogenèse des tumeurs épithéliales de l’ovaire. Ainsi, PTEN, une phosphatase codée par un gène sur le locus 10q23.3, est mutée dans un certain nombre de cancers endométrioïdes. PTEN contrôle négativement l’activation de la voie AKT/mTOR. On a également observé des mutations des gènes codant pour les protéines contrôlant négativement les cyclines, qui permettent la progression du cycle cellulaire. Ainsi, il est possible d’observer des délétions homozygotes de P16 dans 15 % des tumeurs épithéliales de l’ovaire (10). P16 est une protéine de la famille INK4 (cyclin-dependent kinase-4 inhibitor genes), qui contrôle négativement la progression du cycle cellulaire. D’autres inhibiteurs du cycle cellulaire comme P15, P18 et P19 peuvent être altérés dans les cancers ovariens. Disabled homolog 2 (DAB2) est une protéine impliquée dans l’organisation des cellules épithéliales ovariennes. Des études immuno-histochimiques ont montré la perte de l’expression de DAB2 dans 80 % des cancers ovariens (11). Gain d’un oncogène Les oncogènes codent pour des molécules favorisant la transformation et la progression des cellules cancéreuses. Ces molécules peuvent être des peptides ou protéines interagissant avec des récepteurs aux facteurs de croissance, des molécules de signalisation intracellulaire ou des facteurs de transcription favorisant la prolifération, la survie ou la migration des cellules tumorales. Le récepteur c-erb2 est surexprimé dans moins de 25 % des cancers de l’ovaire. Cependant, une étude comparant les tumeurs primitives et les lésions obtenues au décours de la progression de ces cancers sous forme d’ascite, montre que la majorité des maladies évolutives expriment c-erb2 (12). Ceci peut signifier que l’acquisition de c-erb2 est corrélée à un avantage sélectif pour la prolifération de certaines cellules tumorales. Néanmoins, l’implication de l’expression de c-erb2 dans le pronostic et la prédiction de la réponse thérapeutique est toujours un point controversé. La protéine RAS est une protéine intracytoplasmique liée à la membrane plasmique. RAS a une activité GTPasique. Certaines mutations de RAS induisent une activation constitutive de cette molécule qui engendre la phosphorylation de la sérine thréonine kinase sous-jacente et l’activation chronique des voies de signalisation intracellulaire. Des mutations activatrices des gènes de la famille RAS ont été observées dans les tumeurs mucineuses de l’ovaire (13). Ortiz et al. ont étudié les mutations survenant dans le gène codant pour K-RAS dans une cohorte de tumeurs à faible potentiel de malignité et de tumeurs épithéliales séreuses invasives survenant secondairement. Ces auteurs décrivent des mutations de K-ras différentes dans ces deux entités. Ces données suggèrent que l’oncogenèse des tumeurs séreuses « borderline » et 52 Les cancers ovariens invasives est distincte et confirment l’absence de filiation évidente entre ces deux maladies (14). AKT1 et 2 sont des serine threonine kinases activées en réponse à des facteurs de croissance et stimulées par la PIK3C (phosphatidyl inositol kinase 3C). L’expression de AKT1 et 2 est augmentée dans les cancers ovariens et associée à un haut grade nucléaire et à un mauvais pronostic (15). Certains oncogènes codant pour des facteurs de transcription peuvent également être impliqués dans l’oncogenèse des cancers ovariens. Ainsi, les oncogènes de la famille MYC peuvent être surexprimés ou amplifiés dans 25 à 35 % des tumeurs épithéliales de l’ovaire (16). Une autre voie potentiellement impliquée dans l’oncogenèse des tumeurs épithéliales de l’ovaire est la voie de signalisation de WNT induite par la libération de la β-catenin, qui interagit normalement avec la E-cadhérine. La β-catenin est codée par le gène CTNNB1. La voie de signalisation induite par WNT permet la transcription d’élément génomique du groupe TCF (T-cell factor). Ces éléments comprennent, entre autres, APC et la cycline D1. Dans les cancers de l’ovaire de type endométrioïde, des mutations de CTNNB1 et une localisation nucléaire de la β-catenin ont été observées (17). Les anomalies géniques associées aux tumeurs ovariennes peuvent être liées aux mécanismes d’inactivation du chromosome X Il existe une répartition inégale des protéines codées par les gènes des chromosomes X entre les hommes (XY) et les femmes (XX). Des mécanismes d’inactivation du chromosome X permettent la régulation du dosage génique des molécules codées par le chromosome X. Ces mécanismes impliquent la reconnaissance d’un des chromosomes X par un ARN non codant (Xist), qui se lie à un chromosome X pour initier des remaniements épigénétiques. Ainsi, l’inactivation du chromosome X repose sur des processus de méthylation et l’intervention d’histones spécialisés (Macro H2A) qui bloquent l’expression de nombreux gènes sur ce chromosome X. Ganesan et al. ont montré que BRCA1 pouvait interagir spécifiquement avec le chromosome X inactif. Les cellules dépourvues de BRCA1 perdent l’expression de Xist et de MacroH2A, ce qui signifie l’absence du mécanisme permettant l’inhibition d’un chromosome X et l’altération possible du contrôle du dosage génique des allèles portés par les chromosomes X (18). Ainsi, les femmes portant des mutations de BRCA1 pourraient être exposées préférentiellement au développement de cancers liés à une augmentation de l’expression de protéines oncogéniques portées par le chromosome X (19). Cheng et al. (3) ont rapporté que les pertes d’hétérozygotie observées dans les cancers ovariens affectent préférentiellement le chromosome X inactivé. Hypothèses physiopathologiques dans les tumeurs épithéliales de l’ovaire 53 Ainsi, l’étude des fonctions antioncogéniques des gènes portés par le chromosome X et spécifiquement régulés par les mécanismes d’inactivation pourrait permettre de mieux comprendre la biologie des cancers de l’ovaire. Contribution des modèles tumoraux à la définition des mécanismes de l’oncogenèse ovarienne Des modèles physiopathologiques suggérant une origine inflammatoire ou traumatique du cancer de l’ovaire ont longtemps résumé nos connaissances dans le domaine de l’oncogenèse des tumeurs épithéliales de l’ovaire (20, 21). Les données permettant la démonstration formelle de l’implication d’oncogènes ou de gènes suppresseurs de tumeurs sont récentes et reposent sur l’élaboration de modèles murins. Ces modèles constituent une avancée majeure dans la compréhension de l’oncogenèse des tumeurs épithéliales de l’ovaire et dans le développement des thérapies ciblées. Orsulic Sandra et al. ont utilisé un modèle murin exprimant un récepteur pour un Rétrovirus aviaire. Les cellules ovariennes de souris wild type ou déficientes pour p53 furent infectées ex vivo avec les oncogènes c-myc, K-ras, AKT seuls ou en combinaison, puis réinjectées à des souris. Ces auteurs rapportent d’abord que la perte de fonction de p53 est nécessaire à l’initiation de la transformation en tumeur épithéliale ovarienne. L’intégrité de p53 prévient la transformation en cancer ovarien quelle que soit la combinaison d’oncogènes transférée aux souris. Ces travaux incluent l’oncogenèse des tumeurs ovariennes dans le cadre du modèle de cancérogenèse multi-étapes décrit par Volgenstein. La transformation en cancer de l’ovaire nécessite, dans ce modèle, l’absence de p53 et l’augmentation de l’expression de deux oncogènes (c-myc, K-ras ou AKT) (22). Dans les cancers endométrioïdes, Dinulescu DM et al. ont identifié le rôle de PTEN et K-ras. Ces auteurs ont modulé l’expression du gène suppresseur de tumeur PTEN ou de l’oncogène K-ras par injection d’Adénovirus dans l’environnement ovarien murin (23). Dans ce modèle, la perte de PTEN ou l’augmentation de l’expression de K-ras engendre des lésions dysplasiques. L’association de la perte de la fonction de PTEN et de l’activité oncogénique de K-ras induit l’apparition de tumeurs malignes endométrioïdes. Le développement de tels modèles est indispensable pour analyser au mieux l’intérêt des thé-rapeutiques ciblées. Ainsi, les délétions de PTEN étant associées à une augmentation de l’activité PI3K, AKT, mTOR, les tumeurs endométrioïdes pourraient être des cibles de la rapamycine. Des inhibiteurs de PI3K peuvent également cibler ces voies de transduction. D’autres molécules inhibant le récepteur à l’EGF (epidermal grow factor) et le VEGF sont en cours de développement clinique. 54 Les cancers ovariens Conclusion Les récents progrès émanant de l’élaboration de modèles murins pertinents montrent que l’oncogenèse des tumeurs de l’ovaire répond à un modèle multiétapes. L’altération de la fonction de p53 est probablement un événement oncogénique précoce, suivi de l’activation d’un oncogène. Ces modèles vont permettre de rechercher et d’évaluer des thérapeutiques ciblées. L’analyse protéomique des tumeurs épithéliales de l’ovaire permettra la description fonctionnelle des voies de signalisation activées et la prescription adaptée de ces thérapeutiques ciblées. L’inhibition de la transduction des signaux moléculaires d’activation peut également se concevoir en association avec les traitements cytotoxiques pour prévenir les mécanismes de chimiorésistance. Références 1. Fearon ER, Vogelstein B (1990) Genetic model for colorectal tumorigenesis. Cell 61: 759-67 2. Resta L, Russo S, Colucci GA, Prat J (1993) Morphologic precursors of ovarian epithelial tumors. Obstet Gynecol 82: 208-18 3. Cheng PC, Gosewehr JA, Kim TM et al. (1996) Potential role of the inactivated X chromosome in ovarian epithelial tumor development. J Natl Cancer Inst 88: 510-8 4. Ford D, Easton DF, Stratton M et al. (1998) Genetic heterogeneity and penetrance analysis of the BRCA1 and BRCA2 genes in breast cancer families. The Breast Cancer Linkage Consortium. Am J Hum Genet 62: 676-89 5. Russel SE, Hickey GI, Lowry WS et al. (1990) Allele loss from chromosome 17 in ovarian cancer. Oncogene 5:1581-3 6. 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