Judith Favier - MeetOchondrie
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Rôles des gènes SDH dans la prédisposition au cancer J U D I T H F A V I E R I N S E R M U 9 7 0 P A R I S - C E N T R E D E R E C H E R C H E C A R D I O V A S C U L A I R E [email protected] L’effet Warburg “Cancer cells downregulate their aerobic respiratory activity and preferentially use glycolytic pathways to generate energy, despite aerobic conditions.” Otto Warburg, 1931 Nobel Prize in Physiology or Medicine Warburg, O. Über den Stoffwechsel der Tumore. Berlin: Springer. Translated: The metabolism of tumors. Lindon: Arnold Constable. ! ! Metabolic pathways active in proliferating cells are directly controlled by signaling pathways involving known oncogenes and tumor suppressor genes M. G. Vander Heiden et al., Science 324, 1029 -1033 (2009) La succinate déshydrogénase SDHA SDHC SDHB SDHD Paragangliomes et Phéochromocytomes Tumeurs très vascularisées, localisées dans la tête et le cou (ganglions parasympathiques) et la région thoracique et abdomino-pelvienne (ganglions sympathiques et médullosurrénale) PHEO Paragangliomes de la médullo-surrénale sécrétant des catécholamines (noradrénaline, adrénaline, dopamine) Le syndrome PHEO/PGL héréditaire Locus PGL4 1p36 Locus PGL2 11q13 PHEO/PGL Locus PGL1 11q23 Chromosome 11 SDHAF2 Locus PGL3 1q21 2009 SDHD 2000 Chromosome 1 SDHB 2001 SDHC 2000 SDHA SDHC SDHA - Hereditary paraganglioma and pheochromocytoma (2010) SDHB SDHAF2 Hereditary paraganglioma and pheochromocytoma (2009) SDHD SDHD, SDHC, SDHB - Hereditary paraganglioma and pheochromocytoma (2000-2001) Les phéochromocytomes héréditaires en 2012 RET VHL PHEO MEN2 Von Hippel Lindau SDHB SDHC SDHD NF1 SDHA SDHAF2 TMEM127 NF1 MAX PHEO familial PHEO/PGL héréditaire Les mutations du gène SDHB sont un facteur de risque de malignité et de mauvais pronostic Retrospective study on 54 patients with malignant PH/PGL (Institut Gustave Roussy, Hôpital Cochin and Hôpital européen Georges Pompidou) probability Bone 37/54 68% Lymph nodes 38/54 70% 1.00 Survival Liver 25/54 46% Lung 21/54 39% 0.75 No SDHB mutation 0.50 0.25 SDHB mutation present 1 0 1 5 2 0 T im e ( y e a rs ) 5 PH/FPGL Metastases Survival median: 42 months(SDHB+) versus 244 months (SDHB-)) Gimenez-Roqueplo et al, J Clin Endocrinol Metab. 2002; Gimenez-Roqueplo et al, Cancer Res. 2003; Amar et al, J Clin Oncol. 2005; Amar et al, J Clin Endocrinol Metab. 2007 Autres tumeurs avec mutations SDHx Gastro-Instestinal Sromal Tumors (GIST) Kidney cancer IDH1/2 – Gliobastoma multiform (2009) FH HLRCC Syndrome (2002) IDH FH SDHA SDHC SDHA - Hereditary paraganglioma and pheochromocytoma (2010) SDHB SDHAF2 Hereditary paraganglioma and pheochromocytoma (2009) SDHD SDHD, SDHC, SDHB - Hereditary paraganglioma and pheochromocytoma (2000-2001) Gènes de prédisposition aux PHEO/PGL Transmission autosomique dominante Mesure de l’activité SDH Spectrophotometric assay Cyt c Antimycin A CIII 0.05 A Q 1 min SDH Succinate control homogenat Cyt c 0 AA SDHB tumor homogenat Malonate Cyt c Succ 0.05 A 1 min activities SCCR (CII + CIII) SQDR (CII) SPRD (SDH) Pierre Rustin, U676 SDHD-PGL <1 <1 <1 SDHB-PHEO <1 <1 <1 2 Succ 5 Malo 5 DQH2 274 DQH2 Malo DQH2 295 AA 2 controls 75 ±30 33 ± 11 14 ± 5 Gimenez-Roqueplo et al, Am J Hum Genet . 2001; J Clin Endocrinol Metab.2002 Expression élevée de facteurs angiogéniques HIF2a In situ hybridization HIF2 and VEGF qRT-PCR Gimenez-Roqueplo et al. Am J Hum Genet (2001) La tumorigenèse liée à l’inactivation de la SDH : hypothèses Increase in ROS production : Oxidative damage to DNA : Genomic instability : Tumorigenesis Increase in mitochondrial ROS production : Oxidation of Fe 2+ into Fe3+ : PHD inactivation : HIF stabilization : Enhanced expression of genes involved in cell proliferation, angiogenesis, cell migration and cell survival : Tumorigenesis Succinate accumulation : PHD inactivation : HIF stabilization : Enhanced expression of genes involved in cell proliferation, angiogenesis, cell migration and cell survival : Tumorigenesis Succinate accumulation : PHD3 inactivation during embryogenesis : Loss of neuronal NGF withdrawal mediated apoptosis Accumulation de succinate In Vitro In Vivo Negative control (HEK 293) x SDH-Pheo RET-Pheo siRNA SDHD (HEK 293) Brière et al. Hum Mol Genet, 2005 Selak et al, Cancer Cell, Jan 2005 Régulation des HIFs par les PHD Hypoxia O2 + 2-OG HIFβ HIFα HIFα CO2 + succinate PHD VHL OH OH HIFα VEGF EPO Glut1, HXKII LDHA PDK-1 HIFα OH HIFα Angiogenesis Erythropoiesis proteasome Tumorigenesis Metabolic adaptation Stabilisation de HIF1a Selak et al, Cancer Cell, 2005 HIF1α nuclear translocation (Immunofluorescence antiHIF1α) Immunohistochimie PHEO/PGL Control cells SDH-/- cells SDH-/- cells +2-oxoglutarate Brière et al. Hum Mol Genet, 2005 Favier et al. PLoS ONE 4 (9), 2009 Pseudo-hypoxie : inactivation des SDH SDH Fumarate Succinate SDH mutations CO2 + succinate O2 + 2-OG VHL OH OH HIFb HIFa HIFa PHD VEGF Glut1, HXKII, LDHA PDK-1 HIFa HIFa Metabolic adaptation ? Angiogenesis ? Tumorigenesis ? Le rôle des HIFs dans le cancer Classification des PHEO/PGL par microarray Classification réalisée sur l’expression de 54 gènes cibles des HIF Burnichon et coll, Hum Mol Genet, 2010 Pseudo-hypoxie : Angiogenèse Vascular density (CD34 immunohistochemsitry) 40 *** 35 30 ** 25 20 15 10 5 0 NF1/RET SDH VHL Favier et al. PLoS ONE 4 (9), 2009 HIF-mediated mitochondrial silencing and glycolysis activation HK2 From Denko NC, Nat Rev Cancer, 8, 2008 Expression des protéines de la chaîne respiratoire Favier et al. PLoS ONE 4 (9), 2009 Activité des complexes de la chaîne respiratoire 700 200 600 180 160 Sccr (nmol/min/mg prot) 120 100 80 *** 60 40 20 0 NF1/RET *** SDH Complexe II+III VHL Cyt c oxidase (nmol/min/mg prot) 500 140 400 300 ** 200 100 ** 0 NF1/RET SDH VHL Complexe IV Favier et al. PLoS ONE 4 (9), 2009 Classification des PHEO/PGL héréditaires par l’expression des gènes de la phosphorylation oxydative Affymetrix GeneShip arrays on 68 inherited PH/PGL Complexe IV Complexe IV 127 genes studied (200 probe sets): 47 genes (57 probe sets) were differentially expressed in VHL samples (Welch T-test p<0.01) Favier et al. PLoS ONE 4 (9), 2009 Classification des PHEO/PGL héréditaires par l’expression des gènes de la glycolyse Affymetrix GeneShip arrays on 68 inherited PH/PGL 20 genes studied (38 probe sets): 19 genes (37 probe sets) were differentially expressed in VHL samples (Welch T-test p<0.01) Favier et al. PLoS ONE 4 (9), 2009 Imagerie par 2-[(18)F]-fluoro-2-deoxy-D-glucose positron emission tomography (FDG-PET) « FdG PET imaging of thousands of oncology patients has unequivocally shown that most primary and metastatic human cancers show significantly increased glucose uptake. For many cancers, the specificity and sensitivity of FdG PET to identify primary and metastatic lesions is near 90%. » Gatenby and Gillies, Nat Rev Cancer, 2004 Importance des HIF dans la tumorigenèse SDH-dépendante Guzy et al, Mol Cell Biol 2008 La PHEO team – U970 Anne-Paule Gimenez-Roqueplo, PU-PH Judith Favier, CR1Inserm Nelly Burnichon, Post-doc Cosimo Martinelli, Post-doc Céline Loriot, PhD student Mélanie Menara, Ingenior Alexandre Buffet, student Pierre-François Plouin Xavier Jeunemaitre HEGP-Pathology Cécile Badoual Tchao Meatchi Patrick Bruneval INSERM U676 Pierre Rustin Department of Pathology, Erasmus MC, Rotterdam Winand N.M. Dinjens Ronald R. de Krijger INSERM U567 – Institut Cochin Frédérique Tissier Rosella Libé Jérôme Bertherat
