Surrénales : nouvelles approches

SSurrénales
u rrénn a l e s :
nnouvelles
o u v e l l e s aapproches
pprocc h es
dossier
thématique
Progrès récents dans la classification
des corticosurrénalomes à l’heure
de la génomique
Advances in the classification of adrenal cancer in the genomics area
Jérôme Bertherat1,2,3, Anne Jouinot1, Olivia Barreau1,2, Guillaume Assié1,2
» L'application à divers cancers fréquents des techniques de
The application to frequent cancers of the genomics
methods to study the gene expression recently allowed a
better understanding of tumorigenesis and to define new
classifications.
génomique permettant d’étudier le profil d’expression des gènes,
a récemment permis de mieux comprendre la tumorigenèse et
de définir de nouvelles classifications.
» Cette même approche est maintenant appliquée à des tumeurs
The same approach is now being applied to rare cancers as
the tumors of the adrenal cortex.
» Différentes approches de génomique ont permis d’identifier un
profil d’expression génique spécifique des tumeurs malignes
de la corticosurrénale. À l’intérieur de ces tumeurs malignes,
des sous-groupes définis sur la base d’altérations génétiques
et épigénétiques ont pu être décrits : ils sont associés à des
évolutions tumorales différentes.
» Ces progrès récents ouvrent de nouvelles perspectives pour le
développement de marqueurs moléculaires visant à améliorer
le diagnostic et le pronostic des TCS dans l’optique d’offrir une
prise en charge spécifique.
Highlights
p o i nt s f o rt s
plus rares comme les tumeurs de la corticosurrénale (TCS).
Mots-clés : Corticosurrénale – Cancer – Transcriptome – Méthylome
– Génomique.
L
1
Inserm U1016, CNRS
UMR 8104, Institut
Cochin, Paris.
2 Université ParisDescartes Sorbonne
Paris cité.
3 Département
d’endocrinologie, centre
de référence pour les
maladies rares de la
surrénale, AP-HP, hôpital
Cochin, Paris.
214
es tumeurs de la corticosurrénale (TCS) sont fréquentes dans la population générale, souvent
découvertes fortuitement sur l’imagerie médicale (incidentalome). La majorité sont diagnostiquées
comme adénome corticosurrénalien, le plus souvent
non hypersécrétant. Une minorité de TCS peut être
maligne et/ou responsable d’une hypersécrétion de
cortisol imposant un traitement. Le cancer de la corticosurrénale (corticosurrénalome, ou CC) a une prévalence
estimée entre 4 et 12 par million. Le pronostic global
du CC est très sombre, avec, à 5 ans, un taux de survie
inférieur à 35 % dans la plupart des études (1). Malgré
ce pronostic, il existe une hétérogénéité importante du
profil évolutif de chaque tumeur. L’extension tumorale
au moment du diagnostic est un facteur important. La
Different genomic approaches led to the identification of
specific gene expression profile in adrenal cancer. Among
these malignancies, subgroups defined on the basis of genetic
and epigenetic alterations have been described: they are
associated with different tumor outcome.
These recent developments offer new opportunities
for the development of molecular markers to improve
diagnosis and prognosis of adrenal cancer with the goal
to offer a personalized management of patients with these
malignancies.
keywords: Adrenocortical tumor – Cancer – Transcriptome –
Methylome – Genomics.
survie des patients atteints de tumeurs localisées à la
glande surrénale (stades ENSAT 1 & 2) est meilleure.
Cependant, après l’ablation chirurgicale complète de
tumeurs localisées, le taux de récidive est variable. De
même, les patients ayant une tumeur métastatique
présentent une survie globale très variable. Cette
hétérogénéité suggère l’existence de plusieurs classes
tumorales qui pourraient être dues à diverses altérations moléculaires induites par différents mécanismes
oncogéniques. Le diagnostic de malignité peut être
difficile dans les TCS localisées en pré-opératoire. Après
chirurgie, même pour l’anatomopathologiste, le diagnostic de malignité, comme pour d’autres tumeurs
endocrines, peut parfois être délicat. Pour surmonter
cette difficulté, le score de Weiss a été développé il y
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Progrès récents dans la classification des corticosurrénalomes à l’heure de la génomique
a 25 ans et est considéré comme un outil de diagnostic assez fiable (2). Toutefois, établir ce score prend du
temps et nécessite une expertise difficile à acquérir et
à maîtriser car il s’agit d’une tumeur rare. Le pronostic
du CC est aussi difficile à prédire pour le pathologiste.
L’index mitotique, ou la présence de mitoses atypiques,
ainsi que la positivité de différents immunomarquages
(Ki-67, SF-1, ß-caténine, etc.) ont été décrits comme
étant associés à un moins bon pronostic.
Le développement d’un cancer est clairement dû à
l’accumulation d’altérations génétiques et/ou épigénétiques, souvent multiples pour une même tumeur.
La biologie moléculaire permet aujourd’hui de décrire
dans les cancers divers sous-types. Cette connaissance
est importante pour comprendre l’oncogenèse et développer de nouvelles approches thérapeutiques.
Malgré la rareté du CC, le développement de réseaux
nationaux (COMETE en France) et internationaux (ENSAT
en Europe) ont permis ces 10 dernières années le développement d’études d’importantes cohortes de CC par
des outils de génomique. Cela permet maintenant de
décrire à l’échelle pan-génomique les profils d’expression de gènes (transcriptome), de miRNA (miRNome),
les anomalies chromosomiques (CGH array), et les altérations épigénétiques de la méthylation (méthylome)
[figure 1].
Transcriptome
L’étude du transcriptome des TCS a débuté il y a un peu
plus de 10 ans (3). Depuis, 12 études de taille significative ont été publiées (3-8). Il ressort de façon très nette
que le transcriptome différencie très bien les tumeurs
bénignes des tumeurs malignes (CC). Ces résultats ont
été aussi confirmés par 2 méta-analyses récentes. Trois
études ont également démontré que le profil d’expression génique défini par le transcriptome des CC avait
une valeur pronostique. De plus, l’étude des profils
d’expression permet de différencier dans les corticosurrénalomes agressifs des profils associés respectivement
aux mutations des gènes TP53 et ß-caténine (CTNNB1).
Des outils moléculaires reposant sur la quantification
en RT-PCR d’un nombre limité de gènes ont pu être
développés à partir de ces études du transcriptome
(figure 2, p. 216). Compte tenu des limites actuelles de
l’anatomopathologie, ces marqueurs moléculaires seront
d’une grande utilité. Le pouvoir pronostique du transcriptome semble au moins en partie indépendant de
l’extension tumorale au moment du diagnostic. En effet,
dans l’étude de T. Giordano et dans la nôtre (5, 6), la classification par le transcriptome restait significative après
Génétique
Altérations
chromosomiques :
gains/pertes/amplifications
ADN
Transcription
Mutations
Méthylation
de l’ADN
ARNm
Épigénétique
miRNA
Traduction
Figure 1. Représentation schématique des différents éléments moléculaires ayant été étudiés
par les outils de génomique dans les tumeurs de la corticosurrénale.
stratification sur l’extension tumorale. Nous avons proposé 2 marqueurs moléculaires, un pour le diagnostic de
malignité, prédisant la récidive des TCS, et l’autre pour la
prédiction de la survie globale des CC. Ces marqueurs ont
été validés dans une cohorte indépendante du réseau
COMETE. Par la suite, de façon indépendante, un groupe
collaboratif canadien et brésilien a confirmé la valeur de
ces marqueurs (6, 9). Reposant sur une RT-PCR (Reverse
Trancriptase-Polymerase Chain Reaction) quantitative
ciblant 3 gènes, ils peuvent en théorie être proposés dans
différents centres d’oncologie moléculaire. Cependant,
ils ne sont pas très répandus, en raison de la rareté de
la maladie, et devraient être validés par les réseaux de
recherche internationaux tels que l’ENSAT en Europe.
Altérations chromosomiques
Les altérations chromosomiques ont été décrites en
utilisant la technique de CGH (Comparative Genomic
Hybridization) [1]. Ces études ont identifié de nombreuses aneuploïdies chromosomiques, dont une majorité de gains, principalement sur les chromosomes 5, 7,
12 et 17, et moins de pertes, notamment sur les chromosomes 1p, 2 et 3. Cependant, la résolution de ces études
est faible, et les résultats sont parfois inconstants (par
exemple, la perte de 8q est retrouvée dans les 3 études
initiales mais pas dans les suivantes). Des profils plus
consensuels ont été identifiés plus récemment avec
des techniques de meilleure résolution fondées sur les
CGH arrays. Les gains des chromosomes 5, 7, 12 et 19
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/
Cancers (C1)
Adénomes (C2)
/ C1B
C1A
Transcriptome
IGF-2
p53
?
β-caténine
Anomalies chromosomiques
Méthylation
Figure 2. Classification des tumeurs de la corticosurrénale à partir des études de génomique.
Sur la base du transcriptome de plus de 90 TCS regroupées selon leur profil d’expression génique en haut (le miRNome donnant
des résultats proches), les cancers sont rassemblés dans le groupe C1 et les adénomes dans le groupe C2. Le sous-groupe C1 A
est de mauvais pronostic et comprend les tumeurs mutées pour P53 et CTNNB1 (ß-caténine). La surexpression d’IGF-2 est
indiquée. La fréquence des anomalies chromosomiques et les niveaux de méthylation des îlots CpG sont représentés en dessous.
et les pertes du chromosome 22 sont ainsi observés de
façon plus reproductible. Ce profil différencie très bien
les TCS malignes (CC) des TCS bénignes (adénomes).
Il est apparu plus récemment que les altérations chromosomiques définies par ces techniques de CGH array
de haute résolution ont également une valeur pronostique en termes de récidive et de survie (10, 11).
Cependant, à la différence du transcriptome à partir
duquel a pu être identifié un nombre de gènes limité
mais suffisant pour établir un outil moléculaire, il semble
plus difficile de définir le nombre d’altérations chromosomiques à étudier pour établir un outil diagnostique
moléculaire. De plus, une grande combinaison de modifications est nécessaire pour prédire le pronostic, ce
qui oblige à utiliser des puces pan-génomiques pour
obtenir l’information.
Malgré ces limites, nous avons récemment pu simplifier l’information pronostique de récidive d’une
TCS à la mesure de 6 loci par PCR quantitative. La
sensibilité et la spécificité étaient respectivement
de 100 % et 80 % sur une cohorte de validation indépendante (11).
À la différence de l’ARN, qui est étudié par le transcriptome et qui est une molécule fragile, travailler avec
l’ADN est commode dans la pratique clinique. En effet,
l’ADN est assez stable, du moins beaucoup plus que
216
l’ARN. L’avenir est probablement plutôt à l’utilisation
de puces à ADN (SNP ou CGH arrays) plutôt qu'à la
mesure du nombre de copies d’ADN en PCR, qui est
complexe, moins instructive, et probablement pas
beaucoup moins coûteuse. De plus, l’application des
techniques de séquençage de nouvelle génération
devrait également fournir des informations sur les anomalies chromosomiques.
miRNome
Les microARN (miR) sont des petits ARN double brin
(environ 20 nt), qui régulent l’expression des gènes au
niveau post-transcriptionnel, ciblés par leur complémentarité avec la séquence du miR. Il y a près de 2 000
miR. Certains de ces miR peuvent être de bons biomarqueurs pour le diagnostic du cancer et l’appréciation
du pronostic. Six études significatives ont porté sur le
profil d’expression de miR dans les TCS.
Plusieurs miR sont différentiellement exprimés entre
adénome et cancer de la corticosurrénale (12-14). Parmi
toutes les études, la surexpression de miR-483-5p dans
les CC est la plus nette. Il est intéressant de noter que
le locus de ce miR se situe dans celui d’IGF-2, l’un des
gènes montrant la plus forte expression dans les CC.
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L’expression de miR-483-5p est corrélée à l’expression
d’IGF-2. Ce miR est donc susceptible de présenter une
valeur diagnostique. Cependant, la valeur de ce marqueur par rapport à l’anatomopathologie ou à d’autres
marqueurs moléculaires reste à déterminer.
Le profil d’expression de l’ensemble du miRNome
montre, comme pour le transcriptome, une bonne
capacité de celui-ci à différencier adénome et cancer
de la corticosurrénale.
Deux études suggèrent que le miRNome pourrait aussi
aider à la prédiction de la survie. La confirmation sur de
plus grandes cohortes indépendantes est importante
pour conclure à la valeur de cet outil moléculaire pour
la prise en charge des patients.
Dans une perspective de médecine personnalisée,
l’étude des miR peut présenter un avantage important par rapport à l’étude des ARNm. En effet, les miR
sont plus stables que l’ARNm, donc plus adaptés à une
utilisation en routine clinique.
O. Chabre et al., dans le cadre du réseau COMETE, ont
récemment étudié les taux circulants de miR (15). Ils
ont pu montrer qu’un taux faible du miR-195 et un
taux élevé du miR-483-5p dans le sérum des patients
avec CC sont associés à une survie moins bonne. Ce
résultat, très intéressant car offrant la perspective d’un
marqueur sanguin, mérite une validation sur une large
cohorte indépendante.
Méthylation
L’épigénétique fait référence aux changements héréditaires dans l’expression des gènes qui se produisent
indépendamment des changements dans la séquence
primaire d’ADN. Parmi ceux-ci, la méthylation de l’ADN
semble avoir un rôle crucial dans la régulation transcriptionnelle et peut conduire à diverses maladies, dont
le cancer. Deux types de changements dans les profils
de méthylation de l’ADN peuvent être observés dans
le cancer :
✓ une hypométhylation globale de l’ensemble du
génome induisant une instabilité génomique, la perte
d’empreinte parentale et la réactivation des éléments
transposables ;
✓ une hyperméthylation de régions spécifiques, doublets de base appelés îlots CpG, situés dans les régions
promotrices de gènes suppresseurs de tumeur.
Dans les tumeurs corticosurrénales, des anomalies de
méthylation de l’ADN ont été décrites pour la première
fois avec l’étude du locus d’IGF-2 (en 11p15), qui est
soumis à l’empreinte parentale. L’allèle paternel est
méthylé et exprime l’IGF-2, qui est un marqueur impor-
tant du CC, régulé à la hausse dans 90 % des cas, alors
que l’allèle maternel est normalement non méthylé et
exprime H19. Dans le CC, la méthylation du promoteur
de H19 est associée à une sous-expression de H19 et à
une surexpression d’IGF-2.
Trois études récentes portent sur les profils de méthylation en pan-génomique des TCS (16-18). N.S. Rechache
et al. ont étudié près de 500 000 régions de l’ADN,
principalement les régions intergéniques (16). Ils ont
pu montrer que le CC est globalement hypométhylé.
Cependant, les 3 études ont montré que l’ADN tumoral est hyperméthylé au niveau des îlots CpG dans les
régions promotrices de gènes.
Nous avons montré que les niveaux de méthylation des
îlots CpG localisés dans les régions promotrices sont
variables suivant les CC (18). Certaines tumeurs ont
des niveaux de méthylation comparables à ceux des
adénomes, d’autres au contraire sont hyperméthylées.
Ce profil d’hyperméthylation a déjà été décrit dans
d’autres tumeurs malignes, et appelé CIMP, pour “CpG
island methylator phenotype”. Dans le cancer du côlon,
le phénotype CIMP est associé à un mauvais pronostic.
Comme pour le cancer du côlon, l’hyperméthylation est
associée à un mauvais pronostic des CC.
Dans la perspective de développer un outil moléculaire
pour l’aide à la prise en charge des patients, nous avons
montré que le niveau de méthylation globale des îlots
CpG des régions promotrices peut être mesuré par un
kit basé sur la PCR et disponible dans le commerce. Le
bénéfice de cet outil pour le clinicien, en particulier en
comparaison avec les autres marqueurs pronostiques,
reste à évaluer.
Conclusion
Cette brève revue résume les progrès rapides qui ont
eu lieu dans la caractérisation moléculaire des TCS à
l’heure de la génomique. Compte tenu de la rareté des
TCS opérées, ces progrès ont été rendus possibles par le
développement de collaborations nationales et internationales. En France, le réseau COMETE a commencé
il y a maintenant 20 ans, et l’un de ses objectifs initiaux
était de développer des marqueurs moléculaires. Plus
récemment, au niveau européen, le réseau ENSAT (19)
a mis l’accent sur le développement des études de
génomique des tumeurs des glandes surrénales afin
de progresser dans leur classification moléculaire. Des
efforts similaires sont développés par le programme
TGCA (20) pour rassembler des équipes d’Amérique
du Sud et du Nord, d’Europe et d’Australie dans le but
d’étudier la génomique des TCS.
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La corrélation entre les profils d’anomalies moléculaires
et l’évolution clinique est maintenant en grande partie
établie. Il se dessine ainsi une nouvelle classification
moléculaire des TCS. Cependant, quel est le meilleur
marqueur pour guider le clinicien ? Les nouveaux
marqueurs sont publiés plus vite que leur validation clinique, qui restera un défi majeur dans les années à venir.
La meilleure combinaison de marqueurs doit être aussi
déterminée. Comment les combiner avec des critères
non moléculaires, comme l’anatomopathologie ? Il est
probable que la meilleure médecine prédictive sera
réalisée par la combinaison d’une première analyse
fondée sur une étude anatomopathologique classique
avec des marqueurs immunohistochimiques et d’études
moléculaires. Pour l’intégration de ces approches dans
la pratique courante, des études cliniques à grande
échelle avec des contrôles de qualité exigeants et une
puissance statistique suffisante sont en développement.
Les réseaux de recherche décrits plus haut joueront un
rôle central pour ces questions cliniques, permettant
le développement de grandes cohortes de patients
et de collectes de matériel biologique couplé à des
données cliniques.
Le séquençage à haut débit est un outil de génomique
récent, maintenant bien développé, permettant de
déterminer l’ensemble de la séquence codante, voire
du génome, d’une tumeur. Appliqué aux TCS, il permettra, à court terme, de déterminer la liste des gènes
mutés dans ces tumeurs. La corrélation de ces mutations et des résultats de génomique décrits dans cette
revue sera aussi très certainement riche d’enseignements. On peut également espérer qu’une meilleure
compréhension de la physiopathologie grâce aux
études de génomique aboutira à la mise au point de
nouveaux traitements.
■
Jérome Bertherat déclare ne pas avoir de liens d’intérêts.
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