Les syndromes de prédisposition héréditaire au cancer Irina Giurgea Hôpital Henri Mondor

Les syndromes de prédisposition héréditaire au cancer Identification de nombreux gènes de prédisposition au cancer 5 à 10% des cancers du sein et du colon sont associés à un syndrome de prédisposition héréditaire au cancer Transmission autosomique dominante d’une mutation germinale d’un gène de susceptibilité Tests génétiques chez les sujets atteints de cancer = cas index Si une mutation est identifiée, tout membre adulte de la famille pourra connaître son statut génétique en réalisant un test prédictif médecine préventive

Le mécanisme général Pour un organisme pluricellulaire, le rythme de division doit être contrôlé Ce contrôle de la prolifération est programmé génétiquement La mutation d’un gène contrôlant cette prolifération peut induire un cancer 1016 divisions cellulaires au cours de la vie Taux de mutation spontané pour un gène par division : 10-6 1010 probabilités de mutations par gène!!! Déséquilibre : divisions/mutations/réparations  de moins en moins favorable au cours du temps (avec l’âge)

Les gènes cibles des cancers Gènes impliqués dans la fidélité (précision de réplication, réparation de l’ADN) le contrôle de la division cellulaire la régulation de la mort cellulaire (apotose) la différenciation cellulaire

incontrôlée (oncogènes) Croissance incontrôlée (oncogènes) Perte de contrôle prolifération (gènes suppresseurs de tumeurs) Echappement à l’apoptose Activation de l’angiogénèse Invasion tissulaire et métastase Perte de contrôle de la réplication de l’ADN

Comment un cancer peut-il être héréditaire? Localisation des mutations Tissu Somatique Tissu Germinal Pas de transmission à la descendance Transmission à la descendance Cancer spontané non héréditaire Cancer héréditaire

Comment savoir que l’on a affaire à un cancer héréditaire ?  établir si transmissibilité selon les lois mendéliennes Enquêtes longues auprès des patients / leur famille On parle de prédispositions familiales à un cancer Cependant, le contexte génique environnemental et extérieur jouera sur l’expression de l’allèle responsable  la pénétrance

Diversité des présentations de prédisposition aux cancers Valeur du risque tumoral Nombre d’organes atteints Fréquence de l’atteinte tumorale dans la population Mode de transmission : dominant, récessif, polygénique, interactions gènes - environnement Maladie associée

Situations évidentes de prédisposition aux cancers Risque tumoral élevé Atteinte multifocale Cancer rare dans la population Mode de transmission : dominant Maladie associée

Critères permettant retenir des tests de prédisposition génétique aux cancers dans la pratique médicale Risques tumoraux étayés Prise en charge du patient et des apparentés à risque définie Indications des tests définies : essentielle pour les formes familiales de cancer fréquent

Objectifs de la consultation de génétique Répondre à une personne s’interrogeant sur l’origine de son histoire personnelle et familiale de cancers Informer sur les risques tumoraux, en utilisant les ressources de la génétique formelle et de la génétique moléculaire : - > risque élevé ou proche de celui de la population générale Recommander une prise en charge adaptée

Première consultation de génétique 1/ Reconstitution de l’histoire personnelle et familiale 2/ Est-on orienté vers un contexte de prédisposition particulier ? 3 / Y-a-t’il d’emblée des recommandations de suivi ? 4/ Y-a-t ’il une indication de test moléculaire ? 5/ Choix du cas index 6/ Information sur les limites et les enjeux des tests

Deux types de test génétique 1/ Test du cas index 2/ Test d’un apparenté lorsqu’une mutation a été identifiée

Test du cas index 1/ Long, car nécessité de cribler l’ensemble du ou des gènes impliqués 2/ Signification limitée d’un résultat négatif (pas de mutation identifiée) + Interprétation difficile d’une mutation faux-sens 3/ Étape limitante car si résultat négatif : pas de test possible chez les apparentés

Test d’un apparenté 1/ Simple, basée sur la mutation identifiée chez le cas index 2/ Résultats obtenus en quelques semaines 3/ Signification claire d’un résultat négatif

Décret n°2000-570 du 23 juin 2000 fixant les conditions de prescription et de réalisation des examens des caractéristiques génétiques d’une personne et de son identification - Lois de Bioéthique «Chez une personne asymptomatique mais présentant des antécédents familiaux, la prescription d’un examen des caractéristiques génétiques ne peut avoir lieu que dans le cadre d’une consultation médicale individuelle effectuée par un médecin œuvrant au sein d’une équipe pluridisciplinaire rassemblant des compétences cliniques et génétiques. Cette équipe doit se doter d’un protocole de prise en charge et être déclarée au ministre chargé de la santé. La personne doit être informée des caractéristiques de la maladie recherchée, des moyens de la détecter, des possibilités de prévention et de traitement.»

Les syndromes de prédisposition héréditaire au cancer Les formes familiales de cancer Tumeurs rares : rétinoblastome néphroblastome carcinome médullaire de la thyroïde Tumeurs fréquentes : cancer du sein cancer colo-rectal mélanome malin

Rétinoblastome tumeur rare de la rétine Rétinoblastome D, 12 mois Rétinoblastome G, 14 mois ? ? Rétinoblastome, 2 ans Rétinoblastome, 3 mois tumeur rare de la rétine atteignant un enfant sur 20 000

Rétinoblastome Dans 90% des cas : pas d’histoire familiale 60% cas unilatéraux, 30% cas bilatéraux Dans 10% des cas : histoire familiale transmission dominante (un des deux parents atteint dans l’enfance) le plus souvent atteinte bilatérale maladie précoce : diagnostic avant 12 mois

Génétique du Rétinoblastome Modèle de Knudson, 1971 Deux altérations génétiques dans une cellule de la rétine sont nécessaires (mais peut-être pas suffisantes) à la transformation tumorale

Le modèle de Knudson, complété par Comings Identification du gène RB1 1ère mutation somatique 2ème mutation somatique Cas isolé - Tumeurs unilatérales - Survenue tardive Lignée germinale: Pas de mutation Clone cellulaire 1 allèle muté Tumeur 2 allèles mutés - Haute fréquence de tumeurs multiples et bilatérales - Survenue précoce 2ème mutation somatique Cas familial Lignée germinale: 1 allèle muté Tumeur 2 allèles mutés

Le gène RB1 27 exons 183 kb Épissage alternatif de l’exon 3 Messager de 4.7 kb avec un cadre de lecture de 2.7 kb Conservé entre les espèces (Rat, souris, coq, fugu…) A B NLS

Protéine pRB Protéine nucléaire de 110 kDa Expression ubiquitaire Pocket proteins (p107, p130) Inhibition de facteurs de transcription famille E2F Classon, 2002 pRB inhibe l’expression génique par remodelage chromatinien au niveau des régions promotrices des gènes

pRB : fonctions nombreuses et complexes > 100 protéines d’interaction Classon, 2002

Gène RB1 : Pathologie moléculaire 27 1 2 3 4 7 8 9 10 13 17 18 12 16 19 20 21 22 23 25 g.2187insC IVS01-2A>G IVS02+3delA g.42006insAA Q176X IVS05-1G>A IVS06+1G>A (2) R255X R251X IVS08-10T>C E313D E313G IVS09-1G>C R320X(6) Q344X g.64414delA g.70270insA g.70245delT IVS12+1G>T R455X (2) g.76453delG R445X (2) R467X (3) IVS15+17del21 IVS15-2A>G IVS17+5G>A g.150005del4 IVS19+1delG IVS19-2A>G g.156704del15 IVS20+2del4 IVS21+1G>T (2) g.162032insG E746X IVS22-1delG R787X (3) g.162358delC g.170380insT S834X IVS24+1G>A R556X (2) P20L IVS14+1G>A E545X E466X g.2168insG g.160832delG W75X Q563X IVS06+1G>T (2) g.61756delT R331X g.64368delT g.160762delA Del P-17 (2) Del P- 6 Del P-27 (5) Del 2 Del 3 (2) Del 8 Del 19- 20 Del 24- 27 Del P-27 Del P-2 (2) Del 18- 27 Houdayer et al, 2004

RB1 : Présentations individuelles et familiales RB1 : Présentations individuelles et familiales  taux de mutations identifiées Rb familiaux > 95% Rb bilatéraux sporadiques ~ 80% Rb unilateraux 15%

Rétinoblastome D, 12 mois Rétinoblastome G, 14 mois ? Rétinoblastome, 3 mois Un risque sur deux de prédisposition Si prédisposé, 90% de risque d’être atteint

Prise en charge des enfants à risque de rétinoblastome Fond d’œil (milieu spécialisé, sous anesthésie générale dans la petite enfance) dès la première semaine de vie tous les mois -> 18 mois tous les 3 mois -> 4 ans tous les 6 mois -> 20 ans Test génétique : recherche de la mutation RB1 responsable chez le cas index puis chez l’enfant indemne Si non porteur de la mutation identifiée dans la famille : levée de la surveillance

Délétion de 1 nucléotide en position 380 Mutation du gène RB1 Délétion de 1 nucléotide en position 380 ?

Cancer du sein

? ? ? ? ? T foie, 80 T poumon, 70 T sein, 65 T col utérus, 40 T ORL, 70 T sein, 75 ? ? ? ? T sein, 55 T côlon, 65 65 ans

T sein, 45 T sein, 56 T sein, 54 T sein, 42 ? T sein, 36 T sein, 34 âgée 39 ans T sein, 40

BRCA1 BRCA2 17q21 2cM 13q12 King, 1990 BCLC, 1993 Skolnick, 1994 Stratton, 1994 Stratton, 1995

Réparation Ubiquitinylation BRCA1 : Fonctions Accès à l ’ADN Remodelage de la chromatine HDACs SW1/SNF  H2AX Ub BRG1 Réparation P ATM-ATR CHK2 kinase Dommage de l ’ADN Recombinaison Homologue RAD51 BRCA2 RB PLK1 Arrêt en phase S et G2 Régulation checkpoint CHK1 P53 WAF1 GADD45 Phase G1/S Phase G2/M Ub FANCD2 BARD1 Cibles Ubiquitinylation ? BAP1 Non homologous end Joining MRE11-RAD50-NBS1 MSH2-MSH6 BLM BRCA1 Ub Réparation couplée à la transcription RNA polII Ub Régulation de la transcription

Phénotype cellulaire des hétérozygotes BRCA1+/- Hypersensiblité aux radiations ionisantes - induction de micronoyaux - survie cellulaire Défaut de fidélité de réparation des CDB de l’ADN - test de Host-Cell End-Joining

Variabilité inter et intra familiale du risque tumoral BRCA1 : 185delAG A : Famille sein-seul B : Famille ovaire-seul C : Famille sein-ovaire dg 69 sein 46 ans Dg 55 ovaire dg 60 sein dg 82 sein dg 50 dg 45 ovaire dg 41 sein dg 60 sein 73 ans dg 41 ovaire dg 48 dg 49 sein 65 ans dg 40 ovaire dg 47 ovaire dg 39 sein

A quelles situations familiales correspond une probabilité de prédisposition > ~ 25 % ? 1/ Au moins trois cas T sein ou ovaire, unis entre eux par un lien de premier ou second degré, appartenant à la même branche parentale, quelque soit l’âge au Dg 2/ Deux cas T sein unis entre eux par un lien de premier degré dont - 1 cas avant 40 ans ou - 1 cas avant 50 ans et 1 cas avant 70 ans ou - 1 cas masculin 3/ Un cas T ovaire, quelque soit l’âge au dg , et un cas T sein chez un premier degré

Indications consultation de génétique = étude génétique cas index Introduction d’un score T sein chez une femme avant 30 ans 4 T sein chez une femme entre 30 et 39 ans 3 T sein chez une femme entre 40 et 49 ans 2 T sein chez une femme entre 50 et 70 ans 1 T sein chez un homme 4 T ovaire 3 Addition de chaque point par cas T sein (ou ovaire) si cas dans la même branche parentale.  5 : excellente indication 3 ou 4 : indication possible 1 ou 2 : utilité médicale faible

T sein, 56 T sein, 45 T sein, 56 T sein, 42 âgée 39 ans T sein, 36 T sein, 34 T sein, 40 Cas index

prostate, colon,mélanome pancréas Risques de cancers associés à BRCA cancer du sein 80% cancer du sein 5% cancer de l’ovaire 20-40% autres cancers prostate, colon,mélanome pancréas D’après ASCO

Surveillance des femmes BRCA Mesures Fréquence Age de début Examen seins 2-3 fois par an 25 ans Mammographie 1 fois par an 30 ans (ou 5-10 ans av dg le plus précoce) Echographie 1-2 fois par an 25-30 ans IRM (protocole) 1 fois/an 25 ans 2 fois /an 35 ans Examen clinique ovaires Toutes ces mesures sont basées sur le fait que la détection précoce d’une lésion tumorale permet un traitement optimal à un stade précoce en vue d’une meilleure chance de guérison. Ce qui n’est pas prouvé pour les BRCA. En fait ces recommandations sont extrapolées de celles de la population générale. Si bien que des différences existent entre les américains et les européens notamment en ce qui concerne l’autopalpation des seins, non recommandée en France en raison de l’anxiété qu’elle peut générer, et la chirurgie prophylactique. Ce dernier point pouvant être seulement le reflet des différences socio-culturelles. Dans le futur, place du lavage ductal, Doppler contraste, mammographie contraste, electropotentiels etc… Quelque soient les méthodes utilisées, le problème reste celui des cancers de l’intervalle surtout avant 50 ans. Tumeurs moins visibles à la mammographie chez les BRCA? En fait, les tumeurs indifférenciées de grade III seraient moins visibles même chez les non-BRCA L’échographie n’a pas du tout été évalué parmi les femmes BRCA 1-2 fois/an 35 ans Echo endovag Doppler couleur CA 125 1-2 fois/an 40 ans ?

Mastectomie prophylactique POUR efficacité prouvée cancers de l’intervalle de la surveillance standard absence de lésions pré-cancéreuses chimioprévention non démontrée mauvais pronostic (?) des cancers du sein BRCA esthétique meilleure CONTRE geste « coûteux » et irréversible amélioration du pronostic des cancers du sein chimiosensibilité des cancers BRCA interventions multiples

Ovariectomie prophylactique POUR Surveillance peu efficace Efficacité prouvée Geste peu morbide Quand? CONTRE Risque résiduel Ménopause précoce  À partir de 35 ans si projet parental accompli, ou à partir de 40 ans (BRCA1), 50 ans (BRCA2)

Cancer du colon

Syndrome H.N.P.C.C. HISTORIQUE 1913- AS Warthin: Description d ’une forme « héréditaire » de cancer colo-rectal dans une grande famille (famille G.) 1966- HT Lynch: « cancer family syndrome » à propos de deux grandes familles 1971- HT Lynch: Famille G 1984- CR Boland: introduction du sigle HNPCC pour: « hereditary non polyposis colo-rectal cancer » 1991- Critères d ’Amsterdam

HNPCC

Le cancer héréditaire du colon HNPCC (Hereditary Non Polyposis Colorectal Cancer) 1/200 dans le monde occidental Hérédité - Autosomique dominante – risque de ½ de transmettre / recevoir la mutation Les porteurs ont un risque important de développer le cancer avant 50 ans 6 gènes sont impliqués dans la réparation des mésappariements de l’ADN (MMR=mismatch repair): MLH1 (30 %), MSH2 (40%), MSH6 (< 5%), MLH3, PMS1/2

Le cancer héréditaire du colon HNPCC (Hereditary Non Polyposis Colorectal Cancer) Anomalies des séquences d’ADN répétitives dites microsatellites par PCR Immunohistochimie perte d’expression de la protéine muté hMLH1 hMSH2

Fonction du 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 allant jusqu’à un facteur 100. Famille de gènes intervenant dans la correction des erreurs de réplication que l’on retrouve dans toutes les espèces et tous les règnes du vivant. L’équilibre du maintien du patrimoine génétique est rompu!

Pourquoi la perte de fonction est-elle dominante d’un point de vue cancer? 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 [cellule saine] Mutation 1 Msh2 Ce n’est pas la cellule hétérozygote qui déclenche le cancer mais l’homozygote mutant! 70% par recombinaison mitotique 30% par mutation aléatoire [cellule hypermutatrice] Mutation 2 msh2’ msh2

Le syndrome HNPCC Les tumeurs HNPCC sont dans 95 % des cas RER + . 1/3 des K du côlon droit sont RER + vs 5% pour le côlon gauche. 15 à 20 % des K sporadiques ont une perte d’expression de MLH1 par méthylation du promoteur lié à l’âge (Kakar et al, Cancer 2003) 0 % ≤ 40 ans 4,9 % entre 41 et 50 ans 8,3 entre 51 et 60 ans 13% > 60 ans

Syndrome HNPCC Critères d ’Amsterdam II 1999 Agrégation familiale d ’au moins 3 cas de cancers appartenant au spectre étroit prouvés histologiquement liés deux à deux au 1er degré > polypose colo-rectale exclue > touchant 2 générations distinctes Diagnostiqué avant 50 ans dans au moins un cas. Critères d’Amsterdam II élargis Au minimum 2 sujets atteints de cancers appartenant au spectre étroit apparentés au 1er degré

Le syndrome HNPCC Les risques tumoraux cumulés en % à 70 ans HOMMES FEMMES CCR 50 à 60% 30 à 40% ENDOMETRE 30 à 40% ESTOMAC 10% 10 % GRELE (1 étude à 4%) 1 à 4 % 1 à 4% VOIES BILIAIRES 5 % 5% VOIES URINAIRES 5% 5% OVAIRES 8 % Pas de surrisque pour K poumon, prostate et sein Syndrome de TURCOT: + GB Syndrome de Muir-Torre: + CARCINOME SEBACES

Test d’un cas atteint A tester pour rechercher une mutation familiale inconnue = cas index Côlon dx 42 Côlon dx 38 d.45 Côlon dx 45 Proposant = 1ère personne vue en consultation

Surveillance Clinique pour les « Porteurs » De Mutation Germinale (HNPCC) Site Procédure Age début Intervalle Côlon Coloscopie 20-25 (>18) 2 Endomètre Examen gynécologique, (et ovaires) échographie transvaginale 30-35 1 hystéroscopie et biopsies CA 125 Estomac Gastroscopie 30-35 1-2 Appareil Echographie 30-35 1 Urinaire Cytologie urinaire UIV 2

Recommandations pour les « Porteurs » de Mutation Germinale (HNPCC) Exérèse systématique des polypes Hystérectomie, ovariectomie Si cancer colique ou adénome >1cm : colectomie totale avec anastomose iléo-rectale surveillance par rectoscopie annuelle Chimioprévention : aspirine/amidon (essai en cours)

Objectifs de la consultation de génétique Répondre à une personne s’interrogeant sur l’origine de son histoire personnelle et familiale de cancers Informer sur les risques tumoraux, en utilisant les ressources de la génétique formelle et de la génétique moléculaire : - > risque élevé ou proche de celui de la population générale Recommander une prise en charge adaptée

Première consultation de génétique 1/ Reconstitution de l’histoire personnelle et familiale 2/ Est-on orienté vers un contexte de prédisposition particulier ? 3 / Y-a-t’il d’emblée des recommandations de suivi ? 4/ Y-a-t ’il une indication de test moléculaire ? 5/ Choix du cas index 6/ Information sur les limites et les enjeux des tests

Deux types de test génétique 1/ Test du cas index 2/ Test d’un apparenté lorsqu’une mutation a été identifiée

Test du cas index 1/ Long, car nécessité de cribler l’ensemble du ou des gènes impliqués 2/ Signification limitée d’un résultat négatif (pas de mutation identifiée) + Interprétation difficile d’une mutation faux-sens 3/ Étape limitante car si résultat négatif : pas de test possible chez les apparentés

Résultats positifs cas index Implication pour le traitement Evaluation risque autres cancers Risque de transmission descendance Information aux apparentés

Résultats négatifs cas index : pourquoi? Ce n’est pas une prédisposition héréditaire Limites techniques des tests (manque de sensibilité, mutations introniques ou du promoteur) Réarrangements complexes: techniques en cours d’évaluation Variants rares et inconnus: tests fonctionnels à développer Autres gènes Conséquences : pas de test familial disponible

Test d’un apparenté 1/ Simple, basée sur la mutation identifiée chez le cas index 2/ Résultats obtenus en quelques semaines 3/ Signification claire d’un résultat négatif

Décret n°2000-570 du 23 juin 2000 fixant les conditions de prescription et de réalisation des examens des caractéristiques génétiques d’une personne et de son identification - Lois de Bioéthique «Chez une personne asymptomatique mais présentant des antécédents familiaux, la prescription d’un examen des caractéristiques génétiques ne peut avoir lieu que dans le cadre d’une consultation médicale individuelle effectuée par un médecin œuvrant au sein d’une équipe pluridisciplinaire rassemblant des compétences cliniques et génétiques. Cette équipe doit se doter d’un protocole de prise en charge et être déclarée au ministre chargé de la santé. La personne doit être informée des caractéristiques de la maladie recherchée, des moyens de la détecter, des possibilités de prévention et de traitement.»

Résultats positifs cas index Implication pour le traitement Evaluation risque autres cancers Risque de transmission descendance Information aux apparentés

Test pré-symptomatique Mutation familiale identifiée Après 18 ans Consultation: information sur les risques de cancer, règles de transmission à la descendance, moyens de prévention, dépistage… Deux prélèvements sanguins à distance Suivi psychologique

Résultats test pré-symptomatique Risques de la population générale Suivi médical fonction de l’histoire personnelle Evaluation risques individuels Dépistage, prévention Suivi psychologique Etudes de cohorte, facteurs modificateurs Résultat négatif Résultat positif

Des tests génétiques mais pas n’importe comment ! Conclusion Des tests génétiques mais pas n’importe comment ! Équipe pluridisciplinaire Protocole de prise en charge Information complète, compréhensible Autonomie de décision du candidat au test -> Consentement libre et éclairé