Cours 9 Oncogénétique

Généralités sur le cancer Maladies caractérisées par: une déficience de control des processus cellulaires de la croissance et de la prolifération Deuxième cause de décès - plus de la moitié de la population pourrait souffrir d'un cancer 1016 divisions cellulaires au cours de la vie Taux de mutation spontané pour un gène par division : 10-7 1010 probabilités de mutations par gène!!! Les tumeurs malignes envahissent les tissus environnants et peuvent diffuser  les métastases

Tout commence par une altération génétique Le point de départ d’un cancer est une altération génétique rendant la cellule libre des mécanismes de contrôle de la division cellulaire. On assiste donc à une multiplication anarchique aux dépens des tissus voisins qui par migration donnera des métastases. Multiplication anarchique de cellules normales échappant aux mécanismes de différenciation et de régulation. Capacité d’envahir le tissu normal, de le détruire puis de migrer à distance pour former des métastases.

L’epidémiologie du cancer 4

Le cancer en France  Homme : 203 100 nouveaux cas de cancers en 2010  207 000 estimés en 2011  Femme : 154 600 nouveaux cas de cancers en 2010  158 500 estimés en 2011  Homme : 84 700 décès par cancer observés en 2010  84 500 estimés en 2011  Femme : 62 100 décès par cancer observés en 2010  63 000 estimés en 2011  Homme : Prostate>Poumon>Colorectal  Femme : Sein>Colorectal>Poumon Source : Institut de Veille Sanitaire

Le cancer est-il héréditaire? Cancer spontané non héréditaire Localisation des mutations Tissu Somatique Tissu Germinal Le caractère hériditaire d’ un cancer dépend du lieu de la mutation. Si elle a eu lieu au niveau d’un tissu somatique qui ne se transmet pas à la descendance, il est non hériditaire. Si par contre elle touche un tissu germinal; dans ce cas il est hériditaire. Pas de transmission à la descendance Transmission à la descendance Cancer spontané non héréditaire Cancer héréditaire

Classification des tumeurs malignes Selon l’organe d’origine Selon le tissu d’origine - épithélium  carcinomes . glandulaire: adénocarcinome . malpighien: épidermoïde - tissu conjonctif (mésenchyme)  sarcomes (os, tissus mous) - cellules germinales (ovaire, testicule) - cellules neuroendocrines - cellules hématopoïétiques  hémopathies myéloïdes et lymphoïdes - cellules gliales  gliomes

FACTEURS CANCEROGENES FE FE: facteurs environnementaux. FG: facteurs génétiques. FG Cancer Les résultats des études épidimiologiques ont montré que les facteurs environnementaux sont d’une grande importance puis qui’ils sont à l’origine de 80% des cancers humains. La part de la composante génétique est assez faible car il faut l’accumulation de 5 à 7 mutations dans la même cellule pour se transformer en cellule tumorale. l’association simultanée des deux facteurs est nécessaire pour déclencher le cancer. Les résultats des études épidimiologiques ont montré que les facteurs environnementaux sont d’une grande importance puis qui’ils sont à l’origine de 80% des cancers humains. La part de la composante génétique est assez faible car il faut l’accumulation de 5 à 7 mutations dans la même cellule pour se transformer en cellule tumorale. L’association simultanée des deux facteurs est nécessaire pour déclencher le cancer.

FACTEURS DE L’ONCOGENESE Facteur Viral Rétrovirus HTLV1, V. Epstein Barr, V. Hépatite B ou C, Herpès Virus, Papilloma Virus.. Radiocarcinogenèse RX, UV, Radioactivité Facteur Chimique: Tabac, Alcool, Produits chimiques (arsenic, amiante, hydrocarbures aromatiques…), Médicaments (oestrogènes, antimitotiques, immunodépresseurs) cytoplasme Facteur génétique Mutations génétiques, Formes familiales Après accumulation de plusieurs anomalies au niveau de l’ADN, la cellule devient cancéreuse, échappant à toute régulation normale de sa prolifération

Un agent carcinogène est aussi un agent mutagène. Isolement de virus (rétrovirus) tumorigènes: ils mutent ou contiennent des gènes provocants des dérégulations cellulaires (oncogènes). ARNm viral transcription particule viral Synthèse de la particule ADN viral intégré Intégration aléatoire sur le chromosome: - induction de mutations - dérégulations de gènes ARNm viral ADNc viral rétro-transcription Infection d’une nouvelle cellule

COMPARAISON CELLULES NORMALES & CELLULES CANCEREUSES Cellules cancéreuses Cellules normales mitoses fréquentes mitoses peu nombreuses Perte de l'inhibition de contact Augmentation de la sécrétion des facteurs de croissance Augmentation de l'expression des oncogènes Perte des gènes suppresseurs de tumeurs L'expression des proto oncogènes est rare La sécrétion de facteurs de croissance cellulaires est rare et coordonnée Les gènes suppresseurs de tumeurs sont effectifs

L’evolution du cancer se fait en plusieures étapes L’evolution du cancer se fait en plusieures étapes. Selon le modèle de Weinberg, la transformation d’une cellule normale dans une cellule cancereuse nécessite 6-7 mutations successives

Pour différencier un cancer héréditaire d’un cancer sporadique, il faut établir la transmissibilité selon les lois mendéliennes. Ce travail est difficile, enquêtes longues auprès des patients et de la famille. On parle de prédispositions familiales à un cancer. Le contexte génique et environnemental l’expression de l’allèle responsable (la pénétrance).

Les altérations génétiques et le cancer Les altérations chromosomiques Les altérations géniques La mutation de gènes - deux classes de mutations - deux classes de gènes touchés Les mutations de gain de fonction – oncogènes Les mutations de perte de fonction - anti-oncogènes

Contrôle génétique de la divsion cellulaire Anti-oncogènes Inhibition de la division cellulaire (p53, Rb...) Oncogènes Stimulation de la division cellulaire (ras, Bcl2, c-myc...) Parallélement à ces systèmes de réparation, un système de contrôle du rythme des divisions cellulaires est mis en place. C’est un équilibre assuré par des gènes à fonctions antagonistes d’un côté les anti-oncogènes qui permettent l’inhibition de la division cellulaire et de l’autre côté des oncogènes qui stimulent la division cellulaire. La division cellulaire est régulée, positivement et négativement, par l’expression de nombreux gènes. Tout gène pouvant devenir transformant, par mutation ou par surexpression est un oncogène.

Contrôle génétique de la divsion cellulaire Oncogènes Anti-oncogènes Stimulation de la division cellulaire (ras, Bcl2, c-myc...) Anti-oncogènes Inhibition de la division cellulaire (p53, Rb...) Tout déréglement de ce système perturbe l’équilibre ..... Et induit donc le cancer. Le cancer est du à des altérations génétiques qui perturbent l’équilibre entre stimulation et inhibition de la prolifération cellulaire.

1.Les oncogènes - des gènes impliqué dans la prolifération cellulaire (réception ou transduction du signal mitotique représenté par les facteurs de croissance extracellulaire; phase G1 phase S). - Une fonction strictement contrôlée – une perte de contrôle conduirait à une activité proliférative.

Une mutation de gain de fonction  mutation activatrice: Determine: - la surexpression d’un oncogène - la mutation affecte la zone régulatrice (gène C-myc du chromosome 8 transloqué à côté d’une séquence activatrice sur le chromosome 22  le lymphome de Burkitt). - la présence d’un produit modifié sur actif ou non inactivable – la mutation affecte la séquence codante (mutations faux-sens du gène Ras, dont le produit est actif en absence de signal mitotique). - Les mutations de gain de fonction affectant les oncogènes ont un effet dominant sur les allèles normaux.

Les oncogènes codent des différents types des protéines Les oncogènes codent des différents types des protéines. Il y en a cinq catégories majeures : 1. facteurs de croissance (PDGFB) 2. récepteurs pour les facteurs de croissance ( EGFR) 3. protéines impliquées dans la signalisation intra-cellulaire ( la famille RAS, ABL ) 4. facteurs de transcription (MYC) 5. régulateurs du cycle cellulaire

Les lymphomes de Burkitt sont des lymphomes B a immunoglobuline de surface. Lorsque la translocation interesse le chromosome 22, les chaines legeres sont obligatoirement lambda. Apres la translocation,c-myc se retrouve sous la dependance de la sequence regulatrice du gene des immunoglobulines. Dans la cellule ainsi modifiee, un desequilibre severe entraine le developpement monoclonal d'un clone, qui explique l'apparition du lymphome.

Lymphome = prolifération maligne de cellules lymphoïdes et réticulaires qui tendent à infiltrer tout l'organisme (tous les organes peuvent être infiltrés : tube digestif, peau, os) Le lymphome de Burkitt se présente en Afrique (presque toute l'Afrique sub-saharienne sauf l'Afrique du Sud) sous la forme d'une tumeur de la joue de l'enfant, spécialement entre 4 et 8 ans. C'est une tumeur très proliférante, de la moelle osseuse, les méninges et les séreuses. C’est la première pathologie maligne humaine dans laquelle le rôle étiologique d’un virus, le virus Epstein-Barr (EBV) a été démontré. Depuis, d'autres virus ont été associés à des lymphomes chez l'homme: l'HTLV-1, l'HHV8, le VHC et le VIH.  

2.Les anti-oncogènes (gènes suppresseurs de tumeurs) - des gènes contrôlent le moment et le niveau d’expression des oncogènes, (anti-oncogènes) Les gènes supresseurs de la croissance tumorale ont un effet régulateur sur la croissance et la division cellulaire, en suprimant la conversion maligne des cellules. L’effet tumorigène d’un anti-oncogène ne se manifeste que dans les cellules où les deux exemplaires du gène on été touchés par une mutation de perte de fonction.

Les gènes gatekeeper  ils ont un rôle essentiel dans la supression tumorale  ils codent des protéines qui contrôlent la croissance cellulaire, en favorisant l’apoptose  ils ont un effet dominant; les mutations germinales de ces gènes se transmettent dominant et augmentent le risque de développer certains cancers  ex. - APC, VHL, TP53, NF1, PTEN Les gènes caretaker Les gènes supresseurs de la croissance tumorale ont un effet récessif sur le phénotype (tous les deux allèles doivent être mutés pour l’apparition du phénotype cellulaire modifié). - ex.le gène RB, impliqué dans le rétinoblastome

Le rétinoblastome Cancer de la rétine touchant 1 enfant sur 20000 Lié à l’inactivation des 2 allèles du proto-oncogène RB1 : 27 exons sur 180000pb pour 4700b ARNm Impliqué dans le contrôle de la division: transition G1 - S La maladie apparaît généralement comme un phénotype dominant bien que la mutation soit récessive ! rb’ rb [cellule tumorale] Mutation 2 L’héterozygote développe fréquemment des tumeurs RB rb Homozygote [sain] Heterozygote [cellule saine] Mutation 1

Le plus souvent, le diagnostic est fait avant l'âge de 5 ans Le plus souvent, le diagnostic est fait avant l'âge de 5 ans. - au début, le reflet blanc de la pupille ou leucocorie. Les traitements, plus performants et de mieux en mieux ajustés à chaque cas, permettent de guérir plus de 90 % des enfants.

Les formes héréditaires de rétinoblastomes-40% Transmission autosomique dominante
Mutation germinale du gène Rb Les arguments du diagnostic: -Agrégation familiale -Formes bilatérales ou unilatérales multifocales -Jeune âge au diagnostic (< 24 mois) Augmentation du risque: - d’ostéosarcomes -de sarcomes des tissus mous -d’hémopathies mailgnes -de cancer pulmonaire

Dans la forme familiale, un des parents transmet un gène Rb inactif Dans la forme familiale, un des parents transmet un gène Rb inactif. Une seconde mutation sur l'allèle actif de l'autre parent, entraîne une inactivation complète de l'activité inhibitrice de la protéine p105. Les formes non familiales correspondent à une double mutation des allèles du gène Rb et surviennent au hasard. De ce fait, elles entraînent rarement des formes oculaires bilatérales

.Les gènes gardiens d’état( Les gènes de stabilité génomique) - des différents systèmes de réparation de l’ADN; - Les mutations de perte de fonction qui altèrent les systèmes de réparation - effet récessif favorisant la tumorigenèse, n’est acquis que dans les cellules somatiques où les copies d’un gène sont successivement altérées. Une des deux copies d’un gène de réparation peut etre déjà mutée à la conception (mutation transmise par un parent)  la probabilité que la seconde copie soit mutée, pendant la vie, est suffisamment forte pour que la probabilité que l’individu développe un cancer soit pratiquement égale à un. Ca develope une forme de cancer héréditaire transmissible avec la mutation (cancer de Lynch ou HNPCC: Hereditary Non Polyposis Colorectal Cancer).

Le syndrome de Lynch cancer héréditaire du colon HNPCC 1/200 dans le monde occidental. Hérédité de la maladie de type Autosomique dominant. Les porteurs ont un risque important de développer le cancer avant 50ans. Type de cancer: colon, tissu endométrial, ovaires, uretère, gastrique, intestin, cerveau, peau ... Muqueuse normale du colon Plusieurs mutations Localisation des mutations les plus répandues: dans les gènes MSH2, MLH1, PMS1 et PMS2 Carcinome malin invasif

Le gène MSH2 (HNPCC) MSH2: MutS Human homologue n°2 mutS d’ Escherichia coli et hexA de Streptococcus pneumoniae L’inactivation de ces gènes confèrent une augmentation de la fréquence de mutations 100x. Famille de gènes intervenant dans la correction des erreurs de réplication que l’on retrouve dans toutes les espèces.

Une cellule hétérozygote pour MSH2 répare les erreurs. De ce point de vue, la perte de fonction de MSH2 est récessive. MSH2 Homozygote [sain] Heterozygote [saine] Mutation 1 Msh2 70% par recombinaison mitotique 30% par mutation aléatoire [cellule hypermutatrice] Mutation 2 msh2’ msh2

Le cancer du sein BRCA1 et BRCA2 sont des gènes suppresseurs de tumeurs qui agissent comme des “gardiens du génome”. Les mutations germinales sont autosomales, et la mutation d’un seul allèle est suffisante pour la susceptibilité. Mais, les tumeurs n’apparaissent que lorsque le second allèle est altéré (mutation somatique). BRCA1 et BRCA2 contrôlent la régulation du cycle cellulaire et de la réparation d’ADN à travers une interaction avec p53 Le gène BRCA1 est un gène situé sur le chromosome 17q contenant 22 exons codant 1.683 acides aminés. Plus de 500 mutations ou variations de séquence ont déjà été décrites, et le plus souvent une mutation semble unique pour chaque famille. Près de 90% des familles atteintes d’un cancer du sein ou de l’ovaire de transmission dominante autosomale présentent une anomalie de cette région.

L’anomalie génétique de BRCA1 est transmise de façon dominante, autosomale avec une pénétrance incomplète. Environ 50% des enfants portent ce trait. Les femmes porteuses du trait ont un risque de développer un cancer du sein pendant leur vie dans 55 à 85% des cas et un cancer de l’ovaire dans 15 à 45% des cas.

Cancer du sein controlatéral : 40-60% Mutation de BRCA1 Cancer du sein controlatéral : 40-60% Cancer du sein : 50-80% Cancer de l’ovaire : 30-40% Plus de 60% des cancers du sein surviennent avant 50 ans chez ces femmes Autres mutations PTEN P53

Le gène BRCA2 est situé sur le chromosome 13q12-13 et n’a aucune homologie avec le gène BRCA1. Plus de 100 mutations différentes ont été dénombrées avec peu de mutations communes aux différentes familles.

Le risque de cancer du sein (durant la vie) chez les femmes porteuses d’une anomalie de BRCA2 est d’environ 55 à 85% et de cancer ovarien de 10 à 20%. A la différence de BRCA1, les hommes porteurs d’une anomalie de ce trait ont un risque de 6% de cancer du sein durant leur vie (soit 100 fois plus que la population masculine standard). Il semble exister un excès de cancers de la prostate et du larynx (??).

Mutation de BRCA2 Cancer du sein : 40-80% Cancer du sein masculin : 6% Cancer de l’ovaire : 15-25%

2 critères indispensables: Les indications d’analyse génétique constitutionnelle des gènes BRCA connus 2 critères indispensables: La volonté de la personne informée La probabilité à priori d’avoir une mutation > 10%

K sein type médullaire quelque soit l’âge K du sein<30 ans SUJET ATTEINT non oui Probabilité ≥10% Probabilité<10% K sein type médullaire quelque soit l’âge K du sein<30 ans K sein bilatéral K sein masculin Atteintes multiples 3 cas de K du sein appartenant à une même branche parentale 1er ou 2ème degré 2 cas de K du sein unis au 1er degré dont 1 cas < 40 ans 2 cas de K de l’ovaire quelque soit l’âge Histoire familiale de K sein/ovaire PRELEVEMENT DU CAS INDEX atteint ou si inaccessible d’un sujet indemne si probabilité d’avoir une mutation ≥ 25%

Surveillance des sujets indemnes Prise en charge des personnes a haut risque de cancer du sein et/ou de l’ovaire Surveillance des sujets indemnes

Histoire familiale de cancer du sein et/ou Mutation identifiée sur 2 prélèvements indépendants oui non Examen clinique 2 fois/an dès l’âge de 20-25 ans Mammographie et échographie annuelles dès l’âge de 30 ans jusqu’à ce que l’espérance de vie soit < 5 à 10 ans Option: IRM mammaire SI anomalie de type Birads 3: cytoponction ou microbiopsie Recommandation: chirurgie prophylactique ovarienne +/- mammaire à discuter au cas par cas Histoire familiale de cancer du sein et/ou de l’ovaire Antécédents de 3 parents et plus au 1er et 2nd degré atteints quelque soit l’âge 2 parents atteints unis 2 à 2 par des liens de parenté au 1er degré dont 1 cas < 50 ans 2 parents atteints à un âge < 50 ans apparentés au second degré oui et/ou probabilité de faire un cancer du sein≥15% Risque de la Population générale

Endommagement de l’ADN par les facteurs environnants: Cellule normale Endommagement de l’ADN par les facteurs environnants: -substances chimiques -irradiations -virus Réparation de l’ADN réussie Endommagement de l’ADN Mutations héréditaires touchant -les gènes de réparation de L’ADN -les gènes qui régulent la croissance et la survie cellulaire Échec de la réparation Mutations dans le génome des cellules somatiques Activation d’oncogènes (stimulation de la croissance) Altération des gènes qui régulent l’apoptose Inactivation des gènes suppresseurs de tumeurs Expression de produits de gènes altérés Perte de produits de gènes régulateurs Expansion clonale Nouvelles mutations (progression) Hétérogénéité Tumeur maligne