Epigénétique et cancer - acadpharm · Merlo A1, Herman JG, Mao L, Lee DJ, Gabrielson E, Burger...
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Epigénétique et cancer Robert Dante Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, UMR INSERM 1052 - CNRS 5286, Lyon
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Epigénétiqueetcancer
RobertDanteCentredeRechercheenCancérologiedeLyon,UMRINSERM1052-CNRS5286,Lyon
Bardot Mulet cheval + ânesse âne + jument
Il y a plus de 3000 ans
Ilyadéjàbienlongtempsquel’onsedoutequelagénétiquen’expliquepastout….
PerceptionsofepigeneticsGeneticistsstudythegene;however,forepigeneticists,thereisnoobvious‘epigene’.Nevertheless,duringthepastyear,morethan2,500articles,numerousscientificmeetingsandanewjournalweredevotedtothesubjectofepigenetics.Itencompassessomeofthemostexcitingcontemporarybiologyandisportrayedbythepopularpressasarevolutionarynewscience—anantidotetotheideathatwearehard-wiredbyourgenes.Sowhatisepigenetics?AdrianBirdNature.2007May24;447(7143):396-8.
4RDHotchkiss,JBiolChem,175,315-328;1948
DECOUVERTEDE“L’EPI-CYTOSINE”
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Méthylation de l’ADN chez les mammifères - Définition
Cytosine
5-methylcytosine, seule base méthylée chez les mammifères
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-Les cytosines Méthylées sont dans
les dinucléotides 5’C-G 3’ CpG.
-La méthylation est donc symétrique.
Méthylation de l’ADN - Définition
-2 à 5% des cytosines sont méthylées.
-60 à 80% des CpG sont méthylés
-Profils globalement conservés au cours de la réplication dans les cellules somatiques (méthylation de maintenance).
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LesdinucléotidesCpGetîlotsdeCpG
ADN
ADN
CpG dispersés Îlot de CpG
Cellules somatiques normales
riches en G+C (>55%) → CpGobs/CpGthéo > 0,6
0.4 à 3 Kb
CpG sous-représentés → CpGobs/CpGthéo = 0,2
→ 60% gènes humains 45%
Îlot de CpG (non méthylé)
Éléments répétés (méthylés)
Transcription active
Promoteur Exon 1 Exon 2 Exon n
CpG non méthylé
CpG méthylé
70-80% des CpG sont méthylés
1%
MolecularCell49,359–367,January24,2013ª
Uneanalyserelativementsimpledelaméthylationdel’ADNpermetuneestimationdel’âge
chronologiquedesindividusavecunebonneprécision(∼±4ans)
FlorenceGuida1,†,TorkjelM.Sandanger2,†,RaphaëleCastagné1,†,GianlucaCampanella1,SilviaPolidoro3,DomenicoPalli4,VittorioKrogh5,RosarioTumino6,CarlottaSacerdote3,SalvatorePanico7,GianlucaSeveri3,8,9,SoteriosA.Kyrtopoulos10,PanagiotisGeorgiadis10,RoelC.H.Vermeulen1,11,12,EilivLund2,PaoloVineis1,3,‡andMarcChadeau-Hyam1,11,‡,*
Laméthylationdel’ADNestaussiunindicateurdelaconsommationdetabac
Naturevol.3011983
Nat Med. 1995 Jul;1(7):686-92.5'CpGislandmethylationisassociatedwithtranscriptionalsilencingofthetumoursuppressorp16/CDKN2/MTS1inhumancancers.MerloA1,HermanJG,MaoL,LeeDJ,GabrielsonE,BurgerPC,BaylinSB,Sidransky
Denombreuxautresgènessuppresseursdetumeurssontaffectésparcettehyperméthylation,parexemple:- mutLhomolog1 MLH1 réparationdesmésappariements- mutShomolog2 MSH2 réparationdesmésappariements- O-6-methylguanine-DNAmethyltransferase MGMT réparationdeADN- VonHippel–Lindau VHL régulationdelatranscription- deathassociatedproteinkinase1 DAPK1 apoptose- APCregulatorofWNTsignalingpathway APC- tumorproteinp73 p73 facteurdetranscription
- Etbiend’autres:Esteller,M.Cancerepigenomics:DNAmethylomesandhistone-modificationmaps.Nat.Rev.Genet.8,286–298(2007)
Lesaltérationsdelaméthylationdel’ADNsontfréquentesdanslescancers
CancerducôlonMutation:3to6”drivermutations”et33à66mutationsaccompagnatrices(Vogelsteinetal.2013.Science)Hyperméthylation:600à800gènesréprimésetassociésàunîlotsdeCpGhyperméthylés(Wangetal.2018.CancerCommun)
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Altération des profils de méthylation dans les cancers
La méthylation de l’ADN, profils et fonctions
:activationtranscriptionnelle
:répressiontranscriptionnelle
:méthyl-CpG
:CpGnonméthylé
IlotsdeCpGDoubletsdeCpGdispersés DoubletsdeCpGdispersés
Cellule saine
Cellule tumorale GènessuppresseursdetumeurRétroéléments Oncogènes
Hypométhylation Hypométhylation Hyperméthylation
GènessuppresseursdetumeurRétroéléments Oncogènes
Ø Laméthylationdel’ADNetrépressiontranscriptionnelle
ScénariotraditionnelPasdeméthylation Méthylation
FT
FacteurdetranscriptionFT
FT MBD2
Mi-2/NURD SIN3A
HDAC
Chromatinecompactéeinactive
Zhuetal,2016
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Laméthylationdel’ADNunrépresseurtranscriptionel,pastoujours,quelquesexceptions
TranscriptionfactorsasreadersandeffectorsofDNAmethylation.ZhuH1,WangG,QianJ.NatRevGenet.2016,17:551-65
Pasdeméthylation Méthylation
KLF4
TTTACGCC TCCCGCCC
KLF4
TTTACGCC TCCCGCCC
CH3 CH3
Pasdeméthylation Méthylation
Enhancer CCGCGNGGNGGCAG CCGCGNGGNGGCAG
CTCF
EnhancerPDGFRA PDGFRA
Flavahanetal.,InsulatordysfunctionandoncogeneactivationinIDHmutantgliomas.Nature2016,529,110–114
Lesgènesrépriméslorsdelatransformationsontenrichisenrépresseurtranscriptionel(MBD2),sansmodificationdeleurméthylation
LesgènesactivésparlesCAFperdentMBD2,sansmodificationdeleurméthylation
Contrôleépigénétiquedelatranscriptionvialaméthylationdel’ADN,enabsencedemodificationdelaméthylationdel’ADN
Mathotetal.Oncogenesis.2017Devaillyetal.NucleicAcidsRes.2015
MBD2
HMEC-hTERT HMLER
+HRASG12V+SV40T/t
KSR1FHL2
PLA2G4FETV7DAB2STAT3NTN4
CDKN2BELK3PDK4
PARP10
0
5
10
15
20
Bou
nd /
Inpu
t
AU565 chip + MC
NTCAF-CM
*
**
KSR1FHL2
PLA2G4FETV7DAB2STAT3NTN4
CDKN2BELK3PDK4
PARP10
0
5
10
15
20
Bou
nd /
Inpu
t
AU565 chip + MC
NTCAF-CM
*
**
Bound/Input
KSR1FH
L2
PLA2G
4FETV7
SAA1NTN
4UCA1
PARP14
STAT5A
SERPINA3ITGB6
0
5
10
15
20
25
SKBR3 chip+MC
NTMC* *
*
Bound/Input
CelluletumoraleCAF
IL6? FGF-2
PDGF
TGF-β MMPs
SKBR3–A565
MBD2
Noyaubleu,étatnormal,répondantauxstimuli(développement,environnement,…)
Noyaurouge,état“cancer-like”,plasticité:activationaléatoiredeprogrammesrégulateurs
Epigeneticplasticityandthehallmarksofcancer.WAFlavahan,EGaskell,BE.Bernstein.Science357,2017
NormalChromatineàl’équilibre
Chromatinerestrictive
Chromatinepermissive
Sélection
Méthylationdel’ADNetbio-marqueurs
Modifications“aberrantes”desprofilsdeméthylationrencontréesdanstouteslestumeurs.
l’ADNcirculantLiquidbiopsiescomeofage:towardsimplementationofcirculatingtumourDNAJonathanetal.NatureReviewsCancervolume17,pages223–238(2017)Dépistageprénatal,recherchedemutations,….
Avantages:Lesprofilsdeméthylationsontbienconservéslorsdustockagedeséchantillons
(fixation,congélation,…)Denombreusesméthodesd’analyse,pourlaplupartaprèsmodificationchimiquedel’ADN(bisulfite).Méthodesrelativementfacilesàmettreenœuvre.
Xuetal.…..ThesefindingsdemonstrateinalargeclinicalcohorttheutilityofctDNAmethylationmarkersinthediagnosis,surveillance,andprognosisofHCC.
Identificationdessouspopulationscellulairespardéconvolutionàpartirdel’analysedelaméthylationde
L’ADNcirculant
Mossetal.Comprehensivehumancell-typemethylationatlasrevealsoriginsofcirculatingcell-freeDNAinhealthanddisease.NatCommun.2018
22D’aprèsHeynetEsteller;NatureReviewsGenetics2012
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