Oncogenèse ; génétique et épigénétique

Mary Callanan MCU-PH HématologieLaboratoire de génétique onco-hématologique

Plateforme INCa de génétique moléculaire des tumeursCHU de Grenoble

etEquipe 7 Centre de Recherche INSERM U823

Institut Albert Bonniot

mary.callanan@ujf-grenoble.frMCallanan@chu-grenoble.fr

13 Janvier 2011

Modèle Hanahan / Weinberg

prédisposition environnement

Le cancer ; une maladie génétique

Dérégulation de l’expression de gènes cellulaires importants dans le contrôle de la

prolifération, différenciation ou mort cellulaire(Gènes suppresseurs de tumeurs, oncogènes…)

Pré-malin

Progression tumorale

Haut gradeMalin

Microenvironnementde la tumeur (régulation immune,stroma)

Tumeur (prolifération monoclonale de cellules malignes porteuses d’anomalies génétiques et épigénétiques)

Anomalies génétiques / épigénétiques

Rappel sur les anomalies (épi)génétiques des cancers

• Anomalies génétiques

•Mutations ponctuelles (p53, RAS par exemple)

• Anomalies chromosomiques de nombre ou de structure

(aneuploïdie, délétions, amplifications, translocations chromosomiques)

• Anomalies épigénétiques

Méthylation de l’ADN

Modifications acétylation / méthylation de la chromatine …

Répression transcriptionnelle par la méthylation de l’ADN (p16…)

(mécanisme épigénétique)

Pré-malin

Progression tumorale

Haut gradeMalin

=> Dérégulation de l’expression génique

L’épigénétique

Cellule

NoyauADN

ChromatineADN / histones -> Nucléosomes

Euchromatine Hétérochromatine

Transcription des gènesARN

Modific histones

MéthylationHydroxyméthylationde l’ADN

Le code épigénétique

Turner BM, Nat Cell Biol, vol 9, no 1, Jan. 2007

L’épigénétique

Cellule

NoyauADN

ChromatineADN / histones -> Nucléosomes

Euchromatine Hétérochromatine

Transcription des gènesARN

Thérapie !VidazaVorinostat …

Thérapie épigénétique – cas de lymphome T

Modèle Hanahan / Weinberg

Cancer signalling – Complex !

Pré-malin

Progression tumorale

Haut gradeMalinBas grade

Intérêt de l’analyse (épi)génétique / anomalies moléculaires des cellules cancéreuses ?

• Les gènes dérégulés et / ou leurs produits constituent des biomarqueurs :

- diagnostiques lorsque leur présence est étroitement associée à un type de cancer particulier- pronostiques (stratification des patients en groupe de risques – thérapeutique adapté à la risque de rechute)

• Cibles thérapeutiques (par nouvelles drogues anti-cancéreuses…)

Exemple 1Exemple 1LeucLeucéémie mymie myééloloïïde chroniquede chronique

La t(9;22) (BCRLa t(9;22) (BCR--ABL)ABL)

Leukemia / lymphoma cytogenetics …lessons learned frommolecular investigations of chromosomal translocations

Improved patient diagnosis, followup and treatment innovation

J Rowley, Chicago

Rowley J, Blood, sept 2008.

BCR-ABL fusion geneBCR-ABL fusion protein (kinase)Tyrosine kinase inhibitors in leukemia treatment - CML

PML-RARα fusion proteinRA differentiationtherapy in AML

Ig gene translocationsGene deregulationIg enhancers (BCL2)

Transformation maligne ->leucémie

• Syndrome myéloprolifératif7 à 20% des leucémies1 à 2 / 100.000L’âge moyen au diagnostic est 50 ans

• Prolifération maligne, CLONALE de la lignée granuleuseSANS blocage de la maturation

• Mutation au niveau d’une cellule souche hématopoïétique pluripotente -> t(9;22) (BCR/ABL)

Leucémie myéloïde chronique

• Phase chronique (3-5 ans)• Phase d’acutisation ou crise blastique (transformation LA)(précédé parfois par une phase d’accélération)

- formes myéloïdes : 60%- formes lymphoïdes : 30%- autres : 10%

Evolution naturelle de la LMC

Phase chronique

Phase d’accélération Crise blastiqueLAM / LAL

myélofibrose

La t(9;22) / BCR-ABLLeucémie myéloïde chronique

Gène de fusionBCR-ABLProtéine de fusionKinase oncogénique !

95% des LMCLAL (Phi+)

Nowell/Hungerford

Rowley

46,XY, t(9;22)(q34;q11)

t(9;22) (BCR-ABL) – FISH sonde vysis

FISH interphasique

Images – UF d’Hématologie Cellulaire de Moléculaire

Biologie moléculaire de la t(9;22)Les points de cassure dans les gènes ABL et BCR

Chr 9

Chr 22

LMCp210

LALp190

DNA

RNA

Signalisation oncogénique via BCR-ABL

Cible thérapeutique rationale

Protéines…

Roumiantsev et al, Blood, 1 Janv 2001Vol. 97, No. 1, pp. 4-13

Modèles animaux

LAL – Ph1+

LMC – Ph1+

Pouvoir oncogènique de la protéine de fusion BCR-ABLet développement de la première thérapeutique ciblée

TKIInhibiteur des tyrosines kinases

Blocage de l’activité kinase de BCR-ABL

Inhibiteurs des tyrosines kinases « TKI »1ère, 2ème, 3ème génération

Hughes et al, Frequency of major molecular responses to imatinibor interferon alfa plus cytarabine in newly diagnosed chronicmyeloid leukemia.N Engl J Med. 2003 Oct 9;349(15):1423-32.

Traitement par l’Imatinib – suivi moléculaire

Quantification des transcrits BCR-ABL par PCR quantitativedans le sang

12 mois de traitement par Imatinib

Leukemia. 2005 Apr;19(4):507-12.

Suivi moléculaire des transcrits BCR-ABL avec la RT-Q-PCR quantitative

Shah et al, Cancer Cell. 2002 Aug;2(2):117-25

Résistance au Glivecmutations dans le domaine kinase de BCR-ABL

LMC – Recomendations« European Leukemia Net »

Lancet. 2007 Jul 28;370(9584):342-50.

TKIs « nouvelle génération »

Apperley J, Lancet Oncology, Dec. 2007

Liaison des TKIs avec ABL

ConformationInactive d’ABLImatinib

Conformationactive d’ABLPD180970

Cellules souches leucémiques et leucémie myéloïde chronique ?

TKI (imatinib) – ‘declin’biphasique de la population léucémique –cellule souche de la LMC ?

Michor et al, Nature 2005

CML leukemic stem cell compartment …?

- Arrêt d’un traitement type TKI …?

• The HER2 gene (also known as HER2/neu and ErbB2 gene) isamplified in 20-30% of early-stage breast cancers, which makes itoverexpressed

TrastuzumabHerceptin

HER2 overexpression :-> cell growth, survival, adhesion, migration, anddifferentiation-> therapeutic target !

• HER2/neu (also known as ErbB-2) stands for "Human Epidermal growthfactor Receptor 2"