Mécanismes moléculaires contrôlant le cycle

Mise au point

Mécanismes moléculaires contrôlant le cycle cellulaire : aspects fondamentauxet implications en cancérologie

J.F. Viallard1,2*, F. Lacombe2, F. Belloc2, J.L. Pellegrin1, J. Reiffers2

1Service de médecine interne et maladies infectieuses, centre François-Magendie, hôpital du Haut-Lévêque, 5, avenue Magellan, 33604 Pessac,France ; 2laboratoire de greffe de moelle, UMR-CNRS 5540, université Victor-Segalen, 146, rue Léo-Saignat, 33076 Bordeaux, France

(Reçu le 16 juin 2000 ; accepté le 13 décembre 2000)

RESUMEIntroduction. – La connaissance des mécanismes régulant ladivision des cellules eucaryotes a progressé très rapidementau cours des dernières années et les molécules régulatricesdu cycle cellulaire jouent un rôle de plus en plus importantdans les processus cancéreux. Nous nous proposons danscette revue de décrire les principaux mécanismes de contrôledu cycle cellulaire. Nous aborderons, par quelques exem-ples, les liens entre la dérégulation du cycle cellulaire etl’oncogénèse.Actualités et points forts. – Le cycle cellulaire des cellules demammifères est divisé en quatre phases survenant selon unordre établi, chaque phase ne pouvant débuter que si la pré-cédente est totalement terminée. Le déroulement correct desphases successives du cycle cellulaire est assuré par unefamille de kinases sérine–thréonine dites kinases dépendan-tes des cyclines (CDK). La chronologie de leur activation estdéterminée par leurs modifications post-traductionnelles(phosphorylations/déphosphorylations), et par l’association àune cycline, qui constitue la sous-unité régulatrice du com-plexe enzymatique. On distingue les cyclines dites G1 (cycli-nes C, D1-3 et E) qui contrôlent la progression en phase G1 etla transition G1/S, et les cyclines dites mitotiques (cyclines Aet B) qui interviennent à la transition G2/M et en mitose. Lescomplexes cycline/CDK activés phosphorylent (et en consé-quence inhibent), entre autres, la protéine suppresseur detumeur pRb qui bloque le passage vers la phase S en répri-mant l’activité transcriptionnelle des facteurs de la familleE2F. Les cyclines D et leurs partenaires CDK4 et CDK6 ontdes propriétés pro-oncogènes mais leur fonction est réguléepar une série d’inhibiteurs qui se lient à eux et inhibent leuractivité kinase. On distingue les membres de la famille INK4

(p16INK4A, p15 INK4B, p18INK4C, p19INK4D) qui interagissentspécifiquement avec CDK4 et CDK6, et les membres de lafamille CIP/KIP (p21CIP1/WAF1, p27KIP1 et p57KIP2) qui inhi-bent un grand nombre de CDK. L’interaction entre p16INK4A,cycline D/CDK, et pRb/E2F constitue une unité fonctionnelleconnue sous le nom de « voie pRb ». Chacun des compo-sants de cette voie peut être déréglé dans un processus can-céreux, et de plus en plus de données désignent cette voiecomme une cible obligatoire des étapes de l’oncogénèsedans pratiquement tous les cancers.Perspectives et projets. – Les progrès réalisés dans laconnaissance des mécanismes régulateurs du cycle cellu-laire ont permis une meilleure compréhension des mécanis-mes moléculaires de la cancérisation. Ces progrès ontdébouché sur la découverte de nouveaux leviers thérapeuti-ques, et de nouvelles molécules sont en développement.Enfin, le rôle des molécules régulatrices du cycle dansd’autres pathologies que le cancer est probable et reste à défi-nir. © 2001 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS

cycle cellulaire / cycline / inhibiteurs des CDK / kinasesdépendantes des cyclines (CDK)

ABSTRACTMolecular mechanisms controling the cell cycle: main con-siderations and implications in oncology.Introduction. – Comprehension of cell cycle regulationmechanisms has progressed very quickly these past few yearsand regulators of the cell cycle have gained widespreadimportance in cancer. This review first summarizes majoradvances in the understanding of the control of cell cyclemechanisms. Examples of how this control is altered intumoral cells are then described.Current knowledge and key points. – The typical mamma-lian cell cycle consists of four distinct phases occurring in awell-defined order, each of which should be completed

*Correspondance et tirés à part.Adresse e-mail : jean-franç[email protected](J.F. Viallard).

Cancer/Radiother 2001 ; 5 : 109-29© 2001 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservésS1278321801000877/SSU

successfully before the next begins. Progression of eukaryoticcells through major cell cycle transitions is mediated bysequential assembly and activation of a family of serine-threonine protein kinases, the cyclin dependent kinases(CDK). The timing of their activation is determined by theirpost-translational modifications (phosphorylations/dephosphorylations), and by the association of a proteincalled cyclin, which is the regulatory subunit of the kinasecomplex. The cyclin family is divided into two main classes.The ‘G1 cyclins’ include cyclins C, D1-3, and E, and theiraccumulation is rate-limiting for progression from the G1 to Sphase. The ‘mitotic or G2 cyclins’, which include cyclin Aand cyclin B, are involved in the control of G2/M transitionand mitosis. The cyclins bind to and activate the CDK, whichleads to phosphorylation (and then inhibition) of the tumorsuppressor protein, pRb. pRb controls commitment toprogress from the G1 to S phase, at least in part by repressingthe activity of the E2F transcription factors known to promotecell proliferation. Both the D-type cyclins and their partnerkinases CDK4/6 have proto-oncogenic properties, and theiractivity is carefully regulated at multiple levels includingnegative control by two families of CDK inhibitors. Whilemembers of the INK4 family (p16INK4A, p15 INK4B, p18INK4C,p19INK4D) interact specifically with CDK4 and CDK6, theCIP/KIP inhibitors p21CIP1/WAF1, p27KIP1 and p57KIP2 inhibita broader spectrum of CDK. The interplay between p16INK4A,cyclin D/CDK, and pRb/E2F together constitute a functionalunit collectively known as the ‘pRb pathway’. Each of themajor components of this mechanism may become deregu-lated in cancer, and accumulating evidence points to the‘pRb pathway’ as a candidate obligatory target in multisteponcogenesis of possibly all human tumor types.Future prospects and projects. – Major advances in theunderstanding of cell cycle regulation mechanisms provideda better knowledge of the molecular interactions involved inhuman cancer. This progress has led to the promotion of newtherapeutic agents presently in clinical trials or under devel-opment. Moreover, the components of the cell cycle areprobably involved in other non-cancerous diseases and theirrole must be defined. © 2001 Éditions scientifiques et médi-cales Elsevier SAS

cell cycle / cyclin / cyclin dependent kinase (CDK) / inhibitors ofCDK

Jusqu’au XIXe siècle, les scientifiques n’avaient qu’unevague idée des éléments qui constituent les êtres vivantset de la façon dont ceux-ci peuvent se développer et croî-tre. En 1665, l’Anglais Robert Hooke avait bien décrit lesunités microscopiques qu’ il discernait, avec un micros-cope de sa fabrication, dans des coupes de liège. Il lesnomma cellules, du latin cellula, petite chambre. À la findes années 1830, deux Allemands, le botaniste MatthiasSchleiden (1804–1881), puis le zoologiste ThéodorSchwann (1810–1882), ont proposé la « théorie cellu-

laire » faisant de la cellule l’unité de base de tout orga-nisme vivant. En 1858, l’Allemand Rudolf Virchow(1821–1902) a complété cette théorie en formulant lecélèbre axiome : « toute cellule provient d’une cellule »,conduisant au concept de multiplication cellulaire pardivision. L’œuf issu de la fécondation d’une cellulesexuelle femelle par un gamète mâle, et qui donne nais-sance à un embryon à partir duquel se construit, divisionaprès division, un organisme aussi complexe quel’homme, est devenu, à la fin du XIXe siècle, le symbolede ce processus vital.

Cependant, au cours du développement embryonnaire,les cellules se différencient pour permettre la formationdes divers organes. Au cours de ce processus, la divisioncellulaire est inhibée dans certaines régions de l’embryon.De même, chez les organismes pluricellulaires adultes, ilexiste une hétérogénéité parmi les cellules. Certaines cel-lules différenciées ne se divisent plus (cellules du musclesquelettique par exemple), d’autres continuent à se divi-ser pendant toute la vie de l’organisme (c’est le cas descellules souches hématopoïétiques), d’autres enfin ne sedivisent que pour réparer une lésion ou compenser la mortd’autres cellules (cellules de la peau par exemple). Toutesces différences ne peuvent s’expliquer que par l’existenced’un mécanisme de contrôle de la division cellulaire. Ilfallait donc identifier les molécules participant à la crois-sance et à la division de la cellule pour ensuite éluciderles mécanismes de régulation du cycle de division. Cesmolécules ont été découvertes dans les levures, les œufsd’amphibiens puis dans les cellules de mammifères. Les15 dernières années ont connu une véritable explosion desconnaissances des mécanismes qui régulent le cycle cel-lulaire. Cela a permis de proposer des principes générauxqui semblent régler la division cellulaire chez des êtresvivants aussi différents que l’homme, la levure de bière(saccharomyces cerevisiae) ou encore la levure fissile(saccharomyces pombe). Du coup ces découvertes ontouvert la voie à une meilleure compréhension des méca-nismes moléculaires de la cancérisation qui découle de lamultiplication de cellules anormales.

Le déroulement ordonné des différentes phases ducycle cellulaire ainsi que leur régulation par les stimuliintra- et extracellulaires sont régulés par des protéinessérine/thréonine kinases : les kinases dépendantes descyclines ou CDK (cyclin dependent kinase) [120]. LesCDK subissent des phosphorylations qui modulent leuractivité. Cette activité est de plus dépendante de l’asso-ciation avec des protéines appelées cyclines dont l’expres-sion (synthèse et dégradation) est régulée lors de la pro-gression dans le cycle. À ce jour, pas moins de huit CDK(CDK1 à CDK8) et huit différents types de cyclines ontétémis en évidence et clonés chez les mammifères. Enfin,l’activité des CDK est négativement régulée par des inhi-biteurs (cyclin dependant kinase inhibitor ou CKI). Ainsi,

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les mécanismes de régulation du cycle font intervenir troisgroupes de protéines : les CDK, les cyclines et les CKI.

Nous nous proposons dans cette revue de décrire lesprincipaux aspects fondamentaux qui régissent la progres-sion dans le cycle cellulaire. Par ailleurs, nous verrons,par quelques exemples, quelles répercussions les altéra-tions survenant dans ces mécanismes contribuent au pro-cessus de cancérisation. Il ne s’agit pas ici de faire unerevue exhaustive mais d’apporter les bases fondamentalesnécessaires à la compréhension du rôle oncologique desprotéines du cycle cellulaire.

LES ÉTAPES DU CYCLE CELLULAIRE

Les eucaryotes, de la levure à l’homme, ont des cycles dedivision similaires. Les premières études par microscopieoptique ont permis de définir cinq étapes dans le cyclecellulaire : G0, G1, S, G2 et M (figure 1). G1 signifie« pause 1 » (gap = pause, d’où le G) car il s’agit d’unepause dans le cycle durant laquelle on n’observe, aumicroscope, aucun phénomène lié au cycle cellulaire. Laplupart des cellules adultes, différenciées, ne se divisantpas, se trouvent en phase G1 ou en état de quiescence quidéfinit la phase G0. S signifie « synthèse » d’ADN. C’estpendant cette phase que les chromosomes se répliquent.Le brin nouvellement synthétisé est exactement complé-mentaire à la matrice. G2 signifie « pause 2 », c’est lesecond arrêt du cycle cellulaire, la cellule se préparant àla mitose. L’étape M est la mitose. Les chromosomes secondensent et deviennent visibles sous la forme d’entitésindépendantes. Les deux organisateurs des microtubules,ou corps polaires, se déplacent pour se retrouver chacund’un côté du noyau. Des faisceaux de microtubules sedéveloppent à partir des corps polaires pour former lefuseau mitotique. Quelques-uns de ces microtubuless’attachent aux kinétochores des chromosomes qui, ainsiattachés, s’alignent alors sur la plaque métaphasique quiest un plan situé à mi-chemin entre les corps polaires.Lorsque tous les kinétochores sont attachés aux microtu-bules et alignés sur la plaque métaphasique, un signal estdonné et l’anaphase débute. Les chromosomes commen-cent à se déplacer vers les pôles qui s’éloignent parailleurs l’un de l’autre. Enfin, la cellule se divise (c’est lacytodiérèse) pour produire deux cellules filles en phaseG1.

LA NOTION DE POINT DE RESTRICTION

Une cellule ne peut entrer en cycle que sous l’effet de fac-teurs stimulateurs appelés mitogènes. Pendant la phaseG1, la cellule décide si elle continue à progresser dans lecycle cellulaire, ce qui aboutira à la division cellulaire, ousi elle quitte le cycle et entre alors dans un état de quies-cence (G0) ou de différenciation. Les mécanismes qui

contrôlent la croissance cellulaire et la différenciationdans les organismes multicellulaires semblent donc liés àla machinerie du cycle cellulaire présente en phase G1.

Il y a 20 ans, Temin a montré que des cellules de pouletdeviennent indépendantes des signaux mitogènes exté-rieurs plusieurs heures avant d’entrer en phase S [166].Cette notion a été reprise et développée plus tard par Par-dee qui a introduit le terme de point de restriction (R)[113]. R est le moment de G1 après lequel les cellules peu-vent proliférer indépendamment des stimuli extérieurs.

La progression en début de phase G1 des cellules quisortent de la mitose (cellules dites postmitotiques, pm) estrapidement interrompue si on enlève les facteurs de crois-sance du milieu de culture ou si on inhibe la synthèse pro-téique (20 à50 % d’ inhibition) [184]. Néanmoins, au-delàd’un certain temps après la mitose (qui diffère selon letype de cellule, fibroblastique ou épithéliale par exemple)les cellules ne s’arrêtent plus, même si les facteurs mito-gènes sont retirés du milieu, mais avancent et effectuentun cycle complet. On distingue donc les cellules ditesG1-pm (cellules postmitotiques arrêtées par la privationen facteurs de croissance) et les cellules dites G1-ps (pré-phase S) qui sont capables d’ initier une réplication del’ADN en absence de facteurs mitogènes (figure 2). Latransition qui fait passer une cellule de la phase G1-pm àla phase G1-ps correspond au terme anglo-saxon commit-ment : c’est l’engagement irréversible de la cellule versun cycle chromosomique complet. Cette transition corres-pond au point R dit de restriction.

LES CYCLINES

Les cyclines sont une famille de protéines qui subissentdes variations de leur taux au cours du cycle et qui parta-gent toutes un degré de similitude quant à leur composi-

Figure 1. Les étapes du cycle cellulaire.

Mécanismes molléculaires contrôlant le cycle cellulaire 111

tion en acides aminés. En effet, les cyclines sont définiespar une région commune d’environ 100 acides aminésappelée cyclin box qui sert à lier et àactiver les CDK [68,78] (figure 3A). On distingue d’une part les cyclines dites« START » ou G1 qui atteignent leur pic d’expression enphase G1 (cycline C, cyclines D : D1, D2 et D3) ou à latransition G1/S (cycline E) et d’autre part les cyclinesdites mitotiques (cyclines A et B) dont le pic d’expression

se situe en G2/M [119]. La figure 3B est un exemple duprofil d’expression des principales cyclines dans la lignéeHeLa au cours du cycle cellulaire.

Ces deux types de cyclines varient dans leur structuregénérale : les cyclines mitotiques ont environ 200 acidesaminés situés dans la partie N-terminale (figure 3A) alorsque les cyclines START s’étendent en C-terminal pour for-mer une région riche en proline, acide glutamique, sérine

Figure 2. Modèle du cycle cellulaire basé sur des expériencesfaites sur des fibroblastes humains. Les cellules sortent de lamitose et entrent à nouveau en phase G1-pm. La progressionjusqu’au point R est dépendante des facteurs de croissance (FC).Si les FC sont enlevés du milieu, les cellules entrent dans un étatde quiescence (G0). Lorsque les FC sont réintroduits, les cellulesretournent au même point de la phase G1-pm qu’elles ont quittélors de leur entrée en quiescence (d’après Zetterberg et al. [184]).

Figure 3. A : schéma général de la composition des cyclines.B : exemple d’expression des cyclines au cours du cycle cel-lulaire dans la lignée cellulaire HeLa.


et thréonine appelée « PEST ». Cette région PEST joueun rôle dans le renouvellement rapide de ces cyclines etleur confère une demi-vie très courte [69, 80].

Les cyclines D

Les cyclines de type D sont au nombre de trois et sont lespremières à apparaître lors d’une stimulation par desmitogènes. Elles sont synthétisées tout au long de la sti-mulation tant que le facteur de croissance reste dans lemilieu si bien que les taux des cyclines D varient peu aucours du cycle, avec néanmoins un pic d’expression enG1–S. Inversement, dès que le mitogène est retiré dumilieu, les cyclines D sont rapidement détruites, quelleque soit la position de la cellule dans le cycle [151] : si lacellule a dépassé le point R, leur destruction est sanseffet ; si la cellule est en G1, la destruction des cyclines Dempêche la cellule d’aller plus loin dans le cycle. Leursynthèse débute en début de G1 et leur activité sur leskinases ne se fait qu’en milieu de G1 et augmente au fur età mesure que les cellules approchent de la transition G1-S[92, 96]. Les partenaires catalytiques majeurs des cycli-nes D sont CDK4 et CDK6 [4, 92, 96]. La fonction pri-maire des cyclines D est de stimuler la progression enphase G1. En dépit de leur similitude, les membres de lafamille des cyclines D sont différemment exprimés selonla lignée cellulaire. Ainsi, la cycline D1 est absente descellules de la lignée lymphoïde [1].

La cycline E

La cycline E est une protéine nucléaire de 50 kD dontl’expression est maximale en fin de phase G1, après l’aug-mentation des cyclines D [69]. Elle agit en fin de phaseG1 en se complexant avec CDK2 [24, 70]. Le complexecycline E/CDK2 a une forte activité kinase juste avantl’entrée des cellules en phase S et phosphoryle la protéinedu rétinoblastome (pRb) [49, 169]. La surexpression de lacycline E raccourcit la durée de la phase G1, diminue lataille de la cellule, diminue la dépendance aux facteurs decroissance et prolonge la durée de la phase S [106, 129].Des cellules bloquées en phase G1 débutent quand mêmela réplication de leur ADN quand la cycline E est surex-primée [129]. Des anticorps dirigés contre la cycline Einjectés dans des cellules en phase G1 inhibent l’entrée enphase S [106]. Cette inhibition n’a pas lieu si l’ injectionse fait dans des cellules en phase S ce qui signifie que lacycline E est indispensable à la transition G1/S. Au coursde la phase S, l’expression de la cycline E diminue carelle est dégradée par le protéasome après action de l’ubi-quitine [178].

Les cyclines mitotiques

Les cyclines mitotiques comprennent la cycline A et lacycline B. Elles possèdent une séquence d’acides aminéspartiellement conservée (dénommée destruction box)située en partie N-terminale, indispensable à leur destruc-tion rapide et soudaine spécifiquement pendant la mitose[39]. Cette destruction se fait par la voie de la protéolysedépendante de l’ubiquitine [161]. Le taux des cyclinesmitotiques augmente progressivement au cours des pha-ses S et G2 pour atteindre un pic en mitose. Les cyclinesA et B interagissent toutes les deux avec la kinase CDK1pour déclencher la mitose et la dégradation de ces deuxprotéines est nécessaire pour que la cellule sorte de lamitose [98, 135]. Cependant, la synthèse et la destructionde la cycline A ont toujours lieu en avance par rapport à lacycline B [98, 135].

La cycline ALa cycline A est une protéine de 60 kD qui apparaît à latransition G1/S. C’est la première cycline qui a été clonéeet séquencée [164]. Elle est située en position nucléaire[117]. Elle a d’abord été considérée comme une cyclinemitotique ne jouant un rôle qu’à la transition G2/M, maisplusieurs expériences ont permis de démontrer que lacycline A agissait plus précocement dans le cycle cellu-laire, étant détectée et activée dès la fin de la phase G1juste avant l’entrée en phase S [7]. L’activité kinase asso-ciée à la cycline A à la transition G1/S est celle de CDK2et non pas CDK1 [28, 134]. La surexpression de la cyclineA entraîne une entrée prématurée en phase S [133].

Les cyclines E et A sont nécessaires au passage enphase S mais ont des fonctions différentes. La cycline Aserait utile pour débuter la réplication de l’ADN. Le com-plexe cycline A/CDK2 se lie au facteur de transcriptionPCNA (proliferating cell nuclear antigen, qui est unesous-unité de la polymérase δ de l’ADN intervenant dansla réplication et la réparation de l’ADN) au niveau de cer-tains sites de réplication de l’ADN et l’ inhibition de lacycline A par des anticorps inhibe la synthèse de l’ADNdans des cellules humaines [8, 109].

La cycline BIl existe trois cyclines B : B1, B2, B3. La cycline B1 estla mieux connue et joue un rôle important dans les méca-nismes de déclenchement de la mitose. La cycline B1 estcytoplasmique pendant l’ interphase (en association avecles microtubules et les centrosomes) jusqu’à la fin de laprophase où elle est transférée brutalement dans le noyaualors que la cycline A reste nucléaire [117, 118]. Lacycline B1 est intéressante car c’est une des premièresprotéines du cycle dont la régulation est non seulementtemporelle mais aussi spatiale. En effet, les choses ne sontpas figées. La cycline B1 circule continuellement entre le


noyau et le cytoplasme pendant l’ interphase [41, 42, 167].Cependant, la cycline B1 s’accumule dans le cytoplasmecar l’ import nucléaire est contrebalancé par l’exportnucléaire qui est plus rapide. En effet, pendant l’ inter-phase, le complexe cycline B1/CDK1 est maintenu dansle cytoplasme grâce à l’activité d’un facteur nucléaired’exportation appelé CRM1 ou exportine. En positionN-terminale, la cycline B1 possède un signal dit de réten-tion cytoplasmique (CRS) qui correspond à une région de42 acides aminés [118]. Si on injecte dans le noyau decellules HeLa en phase G2, de la cycline B1 dépourvue duCRS, la protéine reste nucléaire. Le CRS est donc plus unsignal d’export nucléaire qu’un signal de rétention cyto-plasmique. Le CRS possède une région hydrophobe de 11acides aminés hautement conservée parmi les cyclines detype B chez les mammifères. Dans cette région, il existequatre résidus sérine qui, s’ ils sont phosphorylés, empê-chent la reconnaissance du CRS par CRM1. En consé-quence, c’est la phosphorylation de ces quatre résidussérine qui stoppe la sortie de la cycline B1 du noyau enprophase (figure 4). Les protéines kinases qui phospho-rylent la cycline B1 en CRS pour réguler sa rétentionnucléaire restent à identifier.

Dès que la cycline B1 devient nucléaire, l’enveloppenucléaire explose, signifiant que le complexe cyclineB1/CDK1 agit comme une kinase des lamines nucléaires.La cycline B1 se lie alors à l’appareil mitotique, en par-ticulier aux pôles du fuseau et à ses fibres principales. Endébut de métaphase, la cycline B1 s’associe transitoire-ment aux chromosomes condensés. Dès l’entrée en ana-

phase, la destruction de la cycline B1 s’opère par la voiede la polyubiquitination ce qui est indispensable à l’ inac-tivation du complexe cycline B1/CDK1 et à la sortie de lamitose [39]. La destruction est initiée par le cyclosome[65].

Les cyclines virales

Les virus du groupe herpès dérèglent le cycle cellulaire.Ainsi, l’EBV (Epstein-Barr virus) immortalise les lym-phocytes B en exprimant deux protéines, EBNALP etEBNA2 qui permettent une surexpression de la cyclineD2 [156]. D’autres mécanismes d’action interviennent etnotamment la sécrétion de cyclines dites virales. Des tra-vaux récents ont été rapportés concernant l’herpès virus 8(HHV8) agent du sarcome de Kaposi, mais qui est égale-ment associé àla maladie de Castleman et à certains lym-phomes survenant notamment chez les sujets infectés parle virus de l’ immunodéfiscience humaine (VIH). Legénome de l’HHV8 contient plusieurs gènes qui parta-gent de grandes similitudes avec des gènes impliqués dansle contrôle du cycle cellulaire et de l’apoptose [138]. Unde ces gènes qui code pour une protéine homologue auxcyclines de mammifères est dénommé cycline K [11].Deux autres cyclines virales ont été également identi-fiées : la cycline V et la cycline M qui sont codées par desherpès virus contaminant des animaux [163]. Ces cycli-nes ont une homologie de séquence étroite avec les cycli-nes D ; par ailleurs, les cyclines K et V forment préféren-tiellement des complexes avec la kinase CDK6 [40]. Lescyclines virales ressemblent donc aux cyclines D tant parleur fonction que par leur séquence. Leur expressionentraîne des dérèglements du cycle donnant un avantageprolifératif aux cellules infectées.

Implications des cyclines en cancérologie

Parmi les cyclines jouant un rôle dans la progression de laphase G1 et dans le passage à la phase S (cyclines D,cycline E et cycline A), seules les cyclines D sont fré-quemment impliquées dans les tumeurs. L’exemple leplus marquant est l’expression ectopique de la cycline D1dans les lymphomes B (notamment les lymphomes dumanteau folliculaire) [144]. Cette expression anormale estle plus souvent la conséquence de la juxtaposition du gènede la cycline D1 aux régions régulatrices des chaînes lour-des des immunoglobulines par une translocationt(11 ;14)(q13 ;q32).

La cycline D1 a été la première cycline D à être iden-tifiée dans les macrophages de souris [93]. Elle a égale-ment été identifiée comme le produit du gène PRAD1, unréarrangement connu dans les adénomes humains para-thyroïdiens [101] (inversion du chromosome 11, le gènede D1 devenant lié au gène codant pour la parathormone,

Figure 4. La cycline B1 a une localisation cytoplasmique jusqu’à laprophase (représentée en gris sur la figure). Il existe un va-et-vient per-manent de la cycline B1 entre le noyau et le cytoplasme mais l’ importnucléaire (assuré par l’ importine �) est contrebalancé par l’exportnucléaire (assuré par CRM1) qui est plus rapide si bien que la cyclineB1 est cytoplasmique. À la prophase, la phosphorylation de quatre rési-dus serine dans le site appelé CRS de la cycline B1 empêche la recon-naissance de la cycline B1 par CRM1 si bien que la cycline B1 devientnucléaire.


inv [11] [p15 ;q13]), le produit de l’oncogène bcl-1 [176](translocation 11 ;14 [q13 ;q32]). La translocation (11 ;14) est caractéristique des lymphomes du manteau etdéplace l’enhancer du gène codant pour la chaîne lourdedes immunoglobulines dans le locus de la cycline D1,laissant le codage de D1 ininterrompu. La cycline D1 estsurexprimée dans beaucoup de cancers soit par amplifi-cation de son gène (43 % des carcinomes tête et cou, 34 %des carcinomes de l’œsophage, 15 % cancers de la vési-cule, 13 % des cancers du sein, 10 % des carcinomesbronchiques à petites cellules et des hépatocarcinomes)soit par translocations ciblant le locus de D1 sur le chro-mosome 11q13 [44].

La cycline D2 est codée par un gène situé sur le chro-mosome 12p13 [56]. Ce gène a été identifié comme le sited’ intégration d’un provirus murin responsable d’une leu-cémie T chez la souris et qui entraîne une surexpressionde la cycline D2 [45]. La cycline D2 est parfois surexpri-mée dans certaines proliférations malignes telles que leshémopathies lymphoïdes chroniques B [18] ou dans leslymphocytes B transformés par l’EBV [156].

La cycline D3 est codée par un gène situé sur le chro-mosome 6p21 [56]. Ce gène n’a pas été identifié commeun proto-oncogène bien qu’ il soit réarrangé dans de mul-tiples désordres lymphoprolifératifs.

LES KINASES DÉPENDANTES DES CYCLINES(CDK)

Toutes les kinases ont dans leur extrémité NH2 terminaleune séquence xGxPxxxxREx (où x représente n’ importequel acide aminé). Il s’agit d’une région conservée quicorrespond au domaine de liaison aux cyclines [23, 30].Les CDK sont au nombre de huit.

CDK1 (ou p34cdc2) est la première CDK décrite chezl’homme. CDK1 est absente des cellules quiescentes.Dans les cellules qui prolifèrent, elle peut être détectéetout au long du cycle mitotique, mais son ARN messager(ARNm) varie au cours du cycle, avec un minimum enphase G1 [37]. Dans de nombreux types cellulaires, laconcentration de la protéine varie peu au cours de l’ inter-phase mais dans les cellules lymphoïdes humaines,celle-ci suit les mêmes variations au cours du cycle cel-lulaire que celles de son ARNm [177]. L’activitéenzyma-tique de CDK1 ne se manifeste que pendant une périodetrès courte à la transition G2/M, entraînant le déclenche-ment de celle-ci. L’ initiation de la mitose est dirigée defaçon temporelle et spatiale par une cascade de phospho-rylation de protéines qui aboutit à l’activation du com-plexe cycline B1/CDK1 [105]. Durant la phase S, CDK1s’associe à la cycline B synthétisée de novo. CDK1 peutaussi être activée par la cycline A avant l’activation par lacycline B.

CDK2 a une masse moléculaire de 33 kDa. Son gèneest localisé sur le chromosome 12 en 12q13 [19]. Elleacquiert une activité kinase en association avec la cyclineA ou E [121, 19]. Le complexe cycline A/CDK2 déve-loppe une activité kinase dès la phase G1 tardive jusqu’àla métaphase, quand la cycline A est détruite. L’activitékinase du complexe cycline E/CDK2 se manifeste aussidès la phase G1, atteint son maximum en début de phaseS, puis disparaît [121, 19]. Cette kinase, en associationavec la cycline E, est indispensable à la mise en route dela réplication de l’ADN [169]. Durant la phase S, lacycline E est remplacée dans ce complexe par la cyclineA [77].

À la différence de la plupart des CDK connues, CDK4n’a pas d’activitékinase sur les histones H1. Son gène estlocalisé sur le chromosome 12 en 12q13, dans la mêmerégion que CDK2 [19]. Ses partenaires régulateurs sontles cyclines D [91]. Le complexe cycline D1/CDK4devient actif comme kinase au milieu de la phase G1, avecune activité maximale à la transition G1/S, et reste détec-table jusqu’à la mitose [92]. Les souris knock-out pourCDK4 sont viables, mais sont de petite taille et stériles[128]. Ces souris développent un diabète en raison d’undéficit en cellules pancréatiques. CDK4 pourrait être unrégulateur spécifique de certains types de cellules.

CDK5 est retrouvée àdes taux élevés dans les neuroneset joue un rôle essentiel dans le métabolisme cérébral.CDK5 est particulière car elle n’est pas activée par unecycline et possède des activateurs qui lui sont propres[146].

CDK6 est une protéine de 40 kDa formant des comple-xes avec toutes les cyclines D. Elle a une activité kinasesur pRb. Après la stimulation des lymphocytes T par laPHA, cette activité se manifeste dès le milieu de la phaseG1 [96].

CDK7 phosphoryle CDK1, CDK2 et CDK4 respective-ment sur les résidus thréonine (Thr) 161, 160 et 172, cequi conditionne leur activation comme kinase des histo-nes H1. Elle se lie à la cycline H et subit une phospho-rylation sur la Thr 170 pour acquérir l’activité kinase(homologie avec les Thr 161 de CDK1, 160 de CDK2 et172 de CDK4 toutes faisant l’objet de phosphorylationsactivatrices). Le complexe cycline H/CDK7 est dénomméCAK (CAK : CDK activating kinase). Ni l’expression dela protéine CDK7, ni son activité enzymatique ne varientau cours du cycle mitotique des cellules proliférantes, cequi suggérerait un mécanisme particulier gouvernant sonaction sur les autres CDK [14].

CDK8 est le partenaire CDK de la cycline C.

Régulation de l’activité CDK

L’activation d’une CDK est régulée à trois niveaux :– la liaison à une cycline,


– la phosphorylation,– la liaison à des protéines aux fonctions variables maisen général inhibitrices.

La liaison à une cycline est indispensableUne CDK a une structure bilobaire [15, 66, 67] et lie sonsubstrat et l’ATP dans une partie située entre les deuxlobes. Dans sa forme inactive monomérique, une CDK selie à l’ATP dans une conformation qui rend impossibleune attaque nucléophilique par un substrat hydroxyle surle pont �-γ phosphate de l’ATP. De plus, une partieconservée de la kinase (appelée boucle T), cache la fentecatalytique et empêche la liaison aux substrats. La liaisonàune cycline entraîne un changement de conformation dela CDK (figure 5A). Par exemple, en se liant à la kinaseCDK2, la cycline A modifie l’orientation de l’ATP dans lafente catalytique et provoque un déplacement de la bou-cle T [58, 60]. Ces deux événements ont pour consé-quence une neutralisation des deux facteurs principauxqui gardent CDK2 dans une forme inactive. Les régionsde la cycline A et de CDK2 qui interagissent entre ellessont conservées parmi les autres membres des cyclines etdes CDK.

La liaison à la cycline permet la phosphorylationLa liaison à la cycline ne suffit pas pour activer une CDK(figure 5A). La liaison à une cycline fait qu’une CDKdevient accessible à l’action du complexe CAK qui phos-phoryle un résidu thréonine (Thr161 pour CDK1, 160pour CDK2) dans la boucle T [90]. La boucle T devientainsi positionnée en situation C-terminale loin de la fentecatalytique ce qui, dans l’exemple concernant CDK2 et lacycline A, stabilise le complexe cycline A/CDK2 [58].

Il existe une phosphatase qui réverse la phosphoryla-tion de la boucle T en Thr par CAK : c’est la KAP (CDK-associated phosphatase) [46, 125]. KAP peut se lier auxcomplexes cycline/CDK, mais peut déphosphoryler uneCDK seulement si elle est monomérique. Donc la déphos-phorylation d’une CDK ne peut nécessairement que sui-vre la dégradation de la cycline.

La phosphorylation d’une CDK n’est pas forcémentsynonyme d’activation. Seule la phosphorylation de Thr(160 ou 161 selon la kinase) est activatrice. La phospho-rylation de Thr14 et tyrosine (Tyr) 15 (qui s’effectue pardes kinases telles que wee1 ou Myt1 ou Mik1 selon lesespèces) inhibe la CDK (figure 5B). Pour être active, uneCDK doit donc être déphosphorylée sur la Thr 14 et laTyr 15 ; c’est le rôle de CDC25 qui est une phosphatase[25, 141]. L’activitékinase n’apparaît que lorsque la phos-phatase codée par le gène CDC25 déphosphoryle ces deuxacides aminés, débloquant ainsi l’enzyme. Le début de lamitose est donc déclenchée par l’activation de CDC25 etl’ inactivation de Wee1 (kinase qui phosphoryle la Tyr15).Il existe trois isoformes de CDC25 [38] : A, B et C.

CDC25A est impliquée dans la transition G1/S ; CDC25Bet C sont impliquées dans l’ initiation de la mitose.

LA PROTÉINE DU RÉTINOBLASTOME (pRb)

pRb gardienne du point R

La protéine du rétinoblastome (pRb) est une sorte de gar-dienne moléculaire qui empêche la progression en phaseG1 [175]. pRb semble agir au point R : c’est la gardiennede la porte du point R après lequel la cellule est engagéeirréversiblement dans les autres phases du cycle et doncla division cellulaire. pRb est hypophosphorylée (forme

Figure 5. A : activation d’une CDK grâce à la liaison à une cycline etgrâce à l’action de CAK. B : exemple de régulation de l’activation deCDK1. CDK1 est activée si plusieurs conditions sont réunies : la liaisonà une cycline, la phosphorylation en Thr161 par CAK et l’absence dephosphorylation en Thr14 et Tyr15. La phosphorylation de ces deux der-niers résidus se fait par des kinases dont le nom varie selon les espèces.


active de la molécule) lors de la première partie de G1 etdevient hyperphosphorylée (et donc inactive) aux alen-tours du point R. La cellule, lorsqu’elle arrive au point R,ne peut progresser que si pRb devient phosphorylée.Selon le schéma le plus probable, les complexes cyclinesD/CDK4-CDK6 et cycline E/CDK2 phosphorylent pRb,inhibant ainsi son activité antiproliférative. Seules lescyclines de type D (pas les cyclines E ni A) peuvent selier directement à pRb [22, 31]. Il est probable que pRbreste phosphorylée au cours des phases S, G2 et M par lesCDK dépendantes des cyclines A et B, et ne se déphos-phoryle qu’une fois la mitose terminée, les cellulesmigrant vers la phase G1 (ou G0).

pRb se lie aux membres de la famille E2F

pRb sous forme déphosphorylée exerce une action anti-proliférative par son association aux facteurs de transcrip-tion de la famille E2F et les empêche ainsi de transactiverdes gènes nécessaires à la réplication de l’ADN. La phos-phorylation de pRb, en fin de phase G1 libère les facteursE2F de l’action inhibitrice de pRb (figure 6) [87, 162].

En effet, pRb contrôle l’activité de plusieurs protéinesnotamment celles de la famille E2F qui sont des facteursde transcription régulateurs de la transcription de plu-sieurs gènes requis pour la progression à travers le cyclecellulaire (par exemple les gènes codant pour la thymi-dine kinase ou pour les cyclines A ou E) ou impliquésdans la réplication de l’ADN (gènes codant par exemplepour l’ADN polymérase α ou PCNA) [17, 79, 102, 103].

Les protéines E2F sont des hétérodimères composésd’une molécule E2F (E2F-1 à E2F6) et d’une des protéi-nes de la famille DP (DP1 ou DP2) [74]. La formation de

cet hétérodimère est importante pour la liaison à l’ADNet la transactivation des gènes. L’activitédes facteurs E2Fest très strictement contrôlée au cours du cycle cellulaire :ils sont inactifs pendant les deux premiers tiers (environ)de la phase G1 (car les facteurs E2F sont liés à pRb) ; ilssont activés lorsque la cellule passe le point de restrictionR. La molécule qui contrôle les facteurs E2F et autoriseleur activation est pRb qui se lie physiquement audomaine transactivateur des protéines E2F. Cette interac-tion se fait via la région de pRb dans laquelle sont loca-lisées la plupart des mutations observées dans lestumeurs, la « poche A/B » [174]. La « poche A/B » estégalement le domaine de pRb avec lequel interagissentcertaines protéines transformantes qui inactivent pRb,comme l’antigène T de SV40 ou la protéine E1A de l’adé-novirus.

pRb est donc un répresseur de la transcription qui mas-que le domaine transactivateur des facteurs E2F aveclequel la protéine pRb interagit directement, les empê-chant ainsi de remplir leur fonction transactivatrice. Laphosphorylation de pRb libère les protéines E2F leur per-mettant de se lier aux promoteurs des gènes cités. Latranscription peut avoir lieu et la progression dans le cyclese poursuit au-delà du point R. Les protéines E2F ont unrôle primordial dans la transition de G1 à S, le facteurE2F-1 pouvant par exemple à lui seul promouvoir l’entréeen phase S de fibroblastes quiescents [59]. Le promoteurde E2F-1 a plusieurs sites de fixation pour les autres fac-teurs E2F, suggérant que E2F-1 régule sa propre expres-sion d’une façon dépendante du cycle, provoquant alorsune forte augmentation des taux des protéines E2F libresen fin de phase G1 [26].

Une fois la cellule passée en phase S, les membres de lafamille E2F sont inactivés. Les complexes cyclineA/CDK2 (pas les complexes cycline E/CDK2 qui n’ontpas cette fonction) se lient aux membres de la famille E2Fet phosphorylent DP-1, empêchant ainsi leur liaison àl’ADN [71, 72].

LES INHIBITEURS DES KINASESDÉPENDANTES DES CYCLINES (CKI)

Quelle stratégie la cellule peut-elle mettre en jeu pourfreiner l’activité kinase des complexes cycline/CDK ?Durant l’année 1993, une réponse à cette question a étéapportée par la mise en évidence dans les cellules demammifères d’une série de petites protéines capables delier les complexes cycline/CDK et d’ inhiber leur activitékinase. Cela fournit à la cellule un moyen d’ inhiber lescomplexes cycline/CDK en réponse à divers stimuli etréduit ses possibilités de passer le point R. Ces protéinesinhibitrices peuvent participer à la régulation du cycle cel-lulaire en retardant l’activation des divers complexescycline/CDK spécifiques de G1/S jusqu’au temps adéquat

Figure 6. Les complexes cycline/CDK, en phosphorylant pRb en fin dephase G1, rendent possible l’expression des gènes dépendants des fac-teurs de transcription de la famille E2F.


et en assurant leur mise en œuvre ordonnée. Ainsi, unelésion de l’ADN déclenche l’accumulation de p53 quiinduit l’expression de p21WAF1/CIP1 qui se lie à tous lescomplexes cycline/CDK, et l’arrêt en G1 permettant laréparation de l’ADN [139].

Deux grandes familles d’ inhibiteurs des complexescycline/CDK ont été décrites. La famille des inhibiteursKIP/CIP (pour CDK inhibiting protein) est constituée desprotéines p21WAF1/CIP1 (p21), p27KIP1/ICK/PIC2 (p27) etp57KIP2. Ces protéines partagent la propriété d’ inhiber laplupart des complexes cycline/CDK. À l’opposé, les pro-téines de la famille INK4 (pour INhibitor of CDK4),p16INK4a/MTS1/CDKN2/CDK4I (p16), p15INK4b/MTS2,p18INK4c/INK6A, et p19INK4d/INK6B inhibent spécifique-ment CDK4/6. Chacune de ces protéines est codée par ununique gène et constituent ainsi les principaux régulateursde la phosphorylation de pRb.

La famille des inhibiteurs KIP/CIP

Les protéines de cette famille sont nucléaires et ont toutesla propriété de réprimer l’activité de toutes les CDK defaçon universelle. Leur action d’ inhibition se fait parl’ intermédiaire d’un domaine situé en positionN-terminale et relativement conservé entre les trois pro-téines [122, 168]. La fixation de p27 sur une CDKentraîne des changements de conformation du domainecatalytique de la CDK bloquant ainsi l’accès à l’ATP[137]. Par ailleurs, les trois protéines de cette famille CIP/KIP dirigent les complexes cycline D/CDK vers le noyau.

p21CIP1/WAF1

p21 est indispensable à l’arrêt du cycle cellulaire au pointde contrôle G1 en réponse à des lésions de l’ADN [20].Elle inhibe en effet la progression du cycle cellulaire ense liant, par son domaine aminoterminal, aux complexescycline/CDK de la phase G1 et, par son domaine carboxy-terminal, à l’antigène nucléaire PCNA, bloquant ainsil’activation de l’ADN polymérase δ [9]. Des études plusrécentes ont montréque, parallèlement àcette action anti-proliférative, p21 exerce aussi une action antiapoptotique[57, 159].

L’ARNm codant pour la protéine p21 est induit dans lesfibroblastes durant la transition de G0 àG1 [81]. p21 se lieaux complexes cycline D/CDK4 et cycline E/CDK2durant la phase G1 donnant à penser qu’elle agiraitcomme un facteur d’union de la cycline et de la kinase.Alors que les complexes ne contenant qu’une seule molé-cule de p21 sont actifs (activité catalytique), ceux qui encontiennent plusieurs sont inactifs et les changementsdans la stœchiométrie de p21 sont suffisants pour rendrecompte de cette conversion [185]. En effet, des comple-xes p21-CDK2-cycline A existent sous forme active ouinactive selon la stœchiométrie de p21, l’effet inhibiteur

ne s’exerçant que lorsque le taux de la protéine modula-trice devient supérieur à celui des complexes cycline/CDK. Bien que la saturation du complexe par p21 puisseainsi bloquer leur activation par CAK, p21 peut égale-ment inhiber l’activité du complexe qui a déjà subi laphosphorylation par CAK.

L’expression de p21 est universelle et l’expression deson gène est régulée par p53 [47, 180, 27]. Dans les cel-lules des patients atteints du syndrome de Li-Fraumeni(maladie caractérisée par une absence d’expression dep53), p21 est absente des complexes cycline/CDK [182].Inversement, la synthèse de p21 augmente quand p53 estinduite par une lésion de l’ADN (radiations ionisantes).En inhibant indirectement l’activité CDK, p53 empêchela phosphorylation de pRb et la libération des facteursE2F. Dans les cellules normales, p21 se trouve dans uncomplexe quaternaire incluant la kinase, la cycline, p21 etPCNA [181]. p21 est capable d’ inhiber directement laréplication de l’ADN dépendante de PCNA lors del’absence de complexes cycline/CDK [171]. p21 est doncun médiateur central du point de contrôle G1 induit parp53.

p27kip1

Le gène codant pour p27 est localisé sur le chromosome12p13 [124]. Il a été cloné par divers groupes [122, 157,168] et son analyse structurale a été publiée en 1996[137]. p27 a étédécouvert dans les cellules épithéliales depoumon de vison (Mv1 Lu) par Koff et Massagué lorsd’études concernant l’ inhibition de la prolifération cellu-laire par TGF-�. Le TGF-� induit un arrêt des cellulesMv1 Lu en fin de phase G1 et empêche la phosphorylationde pRb qui précède l’entrée en phase S dans les cellulesen cycle. En avril 1993, Koff et Massagué ont démontréque ces effets étaient la conséquence de l’ incapacité descellules traitées par TGF-� de former des complexescycline E/CDK2 actifs. C’est une protéine dénommée p27qui, en se liant aux complexes cycline E/CDK2, empêcheleur activation par phosphorylation de CDK2 sur laThr160.

Mécanismes d’action de p27Dans les cellules quiescentes, les taux de p27 sont relati-vement élevés alors que ceux de p21 sont bas mais aug-mentent en réponse aux signaux mitogéniques durant laprogression en G1. La stimulation de lymphocytes Thumains par l’ interleukine (IL)-2 entraîne une chute dutaux de p27 [36]. p27 chute lors de la stimulation demacrophages par CSF1 (colony stimulating factor), maisla costimulation de ces mêmes cellules avec des substan-ces analogues ou inducteurs d’AMPc augmente le taux desynthèse de p27 empêchant l’activation des complexescyclines D/CDK et entraînant l’arrêt en G1 [63].


Quand la cellule entre en cycle, p27 est captée par lescomplexes cyclines D/CDK. La séquestration des molé-cules de p21 et de p27 libres (non liées) par les complexescycline D/CDK allège la contrainte des molécules CIP/KIP sur les complexes cycline E/CDK2 facilitant ainsil’activation de ces derniers (figure 7). Il y a une compéti-tion entre les complexes cycline D/CDK et cyclineE/CDK2 vis-à-vis des protéines CIP/KIP. Dès que le pro-cessus de séquestration de ces protéines diminue le tauxde p27 « actif » en-dessous d’un seuil, le complexecycline E/CDK2 facilite sa propre activation en phospho-rylant p27 en Thr187 déclenchant ainsi sa dégradation[147, 170]. Les molécules résiduelles de p27 et de p21restent liées aux complexes cycline D/CDK tout au longdes cycles successifs et le pool de ces molécules CIP/KIPliées est libéré quand les facteurs de croissance sont reti-rés du milieu inhibant ainsi les complexes cycline E/CDKet arrêtant la cellule en phase G1. Dans les cellules épi-théliales de poumon de souris, le TGF-� inhibe la syn-thèse de CDK4 [32] ce qui augmente le taux de p27 libre(qui n’est pas captée par les complexes cycline D/CDK4)qui va donc se fixer sur les complexes cycline E/CDK2donnant lieu à un arrêt en G1 [122]. Ainsi la captation dep27 par les complexes cycline D/CDK4 permet de pro-mouvoir l’activité kinase des complexes cycline E/CDK2aidant à établir l’ordre d’activation.

Comme pour p21, la stœchiométrie de p27 détermines’ il est activateur ou inhibiteur. Les protéines CIP/KIP selient d’abord aux cyclines D ce qui permet l’assemblageavec CDK4 ou CDK6 et conduit non pas à l’ inhibitionmais à l’activation et à la stabilisation du complexe. Dansdes souris knock-out pour p27, les taux de complexescycline D1/CDK assemblés est diminué de plus de dixfois [12]. En fait, les protéines CIP/KIP facilitent dans un

premier temps l’activité des complexes cycline D/CDKen permettant l’assemblage de la cycline D et de la CDKet en stabilisant le complexe [12]. Dans un second temps,quand le nombre de molécules p27 fixées sur les comple-xes cycline D/CDK augmente, l’effet d’ inhibition est misen jeu.

La régulation de p27 est traductionnelle [52] et post-traductionnelle [110]. Quand des fibroblastes en prolifé-ration sont privés de sérum la synthèse de p27 augmente,mais p27 est également libérée des complexes cyclineD/CDK car la cycline D est dégradée. La perte de l’acti-vité des CDK dépendantes des cyclines D couplée àl’ inhibition de CDK2 par p27 induit l’arrêt en G1/S. L’uti-lisation de nucléotides antisens dirigés contre la synthèsede p27 peut empêcher les cellules de devenir quiescentes[13, 132].

Rôles de p27 en pathologieLes souris knock-out pour p27 développent beaucoup detumeurs notamment hypophysaires (avec 100 % de péné-trance) [34]. Le nombre de tumeurs dépend du nombre decopies du gène (les souris p27-/- développent plus detumeurs que les souris p27-/+) [33]. De plus, les sourisknock-out pour p27 sont très sensibles aux agents carci-nogènes. La perte de l’expression de la protéine pourraitfavoriser le développement et/ou la progression d’unetumeur si bien que p27 a été étudiédans beaucoup de can-cers. Néanmoins, à la différence des gènes suppresseursde tumeurs, les anomalies (mutations, délétions homo-zygotes) concernant le gène sont exceptionnelles dans lestumeurs [124, 64]. En revanche, l’absence ou la diminu-tion d’expression de p27 (ou l’augmentation de la dégra-dation de p27) est un facteur pronostic péjoratif puissantdans plusieurs cancers (cancers du sein ou colorectaux par

Figure 7. Représentation schématique de la régulation desprotéines CIP/KIP. Après stimulation mitogènique, les com-plexes cycline D/CDK séquestrent les protéines CIP/KIP cequi empêche ces dernières d’ inhiber les complexes cyclineE/CDK qui dès lors peuvent phosphoryler pRb. Les facteurstranscriptionnels de la famille E2F sont alors libérés et aug-mentent la transcription du gène de la cycline E. Les comple-xes cycline E/CDK phosphorylent alors les protéines CIP/KIPqui vont être détruites par le protéasome.


exemple) [84]. À la différence des autres CKI dontl’abondance est régulée par le taux de transcription de laprotéine, les taux de p27 sont surtout régulés par un méca-nisme post-traductionnel, c’est-à-dire par les voies quiassurent sa dégradation [2]. La dégradation de p27 se faitpar la voie de l’ubiquitine et du protéasome [85] et néces-site d’une part sa phosphorylation, et d’autre part sontransfert du noyau vers le cytoplasme. Il existe donc unerégulation temporelle et spatiale. Dans une récente étude,Loda et al. montrent le caractère significativement péjo-ratif de l’absence de p27 chez des patients affectés d’uncancer du côlon, et prouvent que cette perte d’expressionde la protéine est liée non pas à une anomalie du gènemais à une forte activation des mécanismes de dégrada-tion de la protéine [85]. Ce mécanisme est tout à fait ori-ginal et doit se vérifier dans d’autres tumeurs.

Par ailleurs, p27 aurait un rôle dans la différenciationmais aussi dans la protection contre l’ inflammation.Récemment, Ophascharoensur et al. montrent que leslésions de glomérulonéphrite induites expérimentalementchez les souris knock-out pour p27 sont significativementplus importantes que chez les souris normales suggérantun rôle de p27 dans la protection contre l’ inflammation[108].

La famille des inhibiteurs INK4

Les protéines INK4 sont des polypeptides de 15 à 19 kDaqui partagent près de 40 % d’homologie entre elles. Ellessont largement conservées parmi les espèces, les protéi-nes murines ayant 90 % d’ identité avec les protéines cor-respondantes de l’homme. Elles sont composées de motifsankyrine plusieurs fois répétés qui jouent un rôle dans lesinteractions protéine–protéine [142]. Le troisième motifest crucial pour l’ interaction des protéines INK4 avecCDK4 ou CDK6 [104]. Les signaux qui conduisent à lasynthèse de ces protéines sont peu connus, mais il est clairpar exemple que p15INK4b est induite par le TGF-� etcontribue à sa capacité d’ induire un arrêt en phase G1[130, 131]. p16 s’accumule progressivement au fur et àmesure que les cellules vieillissent, jouant un rôle proba-ble dans la sénescence [143, 188] alors que p18INK4C etp19ARF sont focalement exprimées durant le développe-ment fœtal jouant un rôle dans la différenciation termi-nale [188, 100].

Mécanismes transcriptionnelsLa région 9p21 comporte deux gènes codant pourp16INK4a et p15INK4b. Les deux gènes ont une homologiede séquence très importante suggérant une duplicationancestrale, et sont situés à environ 30 kb l’un de l’autre.Le gène codant pour p15INK4b comporte deux exons etgénère deux transcrits, p15 et p10, utilisant le même cadrede lecture. En revanche, le gène codant pour p16 (appelé

locus INK4a/ARF) est remarquable par son organisationgénomique, puisqu’un exon est partagé par deux gènesqui codent pour des protéines fonctionnellement différen-tes (figure 8) [126, 160]. Alors que les virus utilisent sou-vent cette organisation de gènes se chevauchant dans lebut d’optimiser au maximum les séquences codantes, unetelle organisation est très inhabituelle dans le génomehumain. En effet, le locus INK4a/ARF a une structurepour le moment unique : un premier transcrit (correspon-dant à p16) est généré àpartir d’un exon 1α et des exons2 et 3 [126, 160]. Un deuxième transcrit dénommép19ARF est également généré àpartir des exons 2 et 3 maisaussi par un deuxième exon 1 situé 13 kb en amont del’exon 1α et dénommé exon 1�. La protéine appeléep19ARF (ARF pour alternative open reading frame) estdonc traduite par un autre cadre de lecture [76]. Il n’y adonc aucune homologie de p19ARF avec les protéines dela famille INK4. La protéine p19ARF a en revanche la pro-priété de bloquer les cellules en phase G1 et G2, par unmécanisme récemment élucidé (figure 8) [62, 123, 186].La protéine p19ARF participe à la dégradation de la pro-téine mdm2, cette dernière ayant pour fonction de bloquerl’activité transactivatrice de p53 [149]. p19ARF serait doncun activateur indirect de p53 [62]. Récemment, plusieursgroupes ont montré que p19ARF inhibe la proliférationcellulaire en activant p53. En effet, les signaux de proli-fération émanant de l’expression de certains oncogènes(tels que myc, E1A, E2F1 ou ras V12) aboutissent à l’aug-mentation des taux de p19ARF permettant ainsi d’ initierune cascade d’événements qui aboutissent à la stabilisa-tion et à l’activation de la protéine p53 [62, 123, 16]. Parcontraste, les signaux qui régulent p16 restent à identifier.Cependant, l’ intérêt de ce locus INK4/ARF semble cru-cial en cancérologie car il code pour deux protéines quiinterviennent dans deux voies différentes d’ inhibition destumeurs, la voie de pRb et celle de p53.

Fonctions des protéines INK4Les protéines INK4 se lient spécifiquement à CDK4 et àCDK6 et inhibent leur activité [148]. Rappelons queCDK4 et CDK6 sont liées aux cyclines D et ont poursubstrat principal pRb [144]. Dans les cellules proliféran-tes, CDK4 (ou CDK6) existe sous trois formes [89] :– un complexe de 450-kDa composé de CDK4 (ouCDK6) et de Hsp90/cdc37 ;– un complexe de 150-170-kDa composé d’une cyclineD, de CDK4 (ou CDK6), et de p21 ou p27 ;– un complexe de 50 kDa composéde CDK4 (ou CDK6)et d’une protéine INK4.

Dans les cellules quiescentes, CDK4 est complexéeavec Hsp90/cdc37 [75, 158]. Au fur et àmesure de la pro-gression en phase G1, CDK4 forme des complexes avecles cyclines D nouvellement synthétisées et p21 ou p27(figure 7). Plus en avant dans le cycle, p27 est libérée des


complexes cycline E/CDK2 et cycline A/CDK2, événe-ment qui permet l’activation de ces complexes cyclineE/CDK2 et cycline A/CDK2 qui, en retour, peuvent d’unepart phosphoryler p27 et promouvoir sa dégradation, etd’autre part phosphoryler pRb. Alors les cellules peuvententrer en phase S (figure 7).

Alternativement, dans l’hypothèse d’une situation oùune protéine INK4 serait exprimée, une CDK4 nouvelle-ment synthétisée peut entrer en contact avec une protéineINK4 et former un hétérodimère inactif (figure 9A) maisstable car CDK4 ne peut plus alors être recrutée dans uncomplexe actif avec la cycline D [43, 114]. Il y a doncune compétition entre les protéines INK4 d’un côté et les

protéines CIP/KIP couplées aux cyclines D de l’autre côtépour l’association à CDK4 [115]. L’ induction et l’aug-mentation des taux de p16 non seulement entraîne undéplacement des molécules nouvellement synthétisées deCDK4 vers p16, mais peut également provoquer la rup-ture des complexes CDK4/cdc37/Hsp90 déjà formés libé-rant CDK4 qui sera ainsi pris en charge par p16 (figure9B). En conséquence, il y a augmentation du nombre decomplexes CDK4/INK4, les cyclines D non liées étantalors rapidement dégradées par la voie du protéasome[21]. La perte des cyclines D empêche alors la séquestra-tion des molécules p27 qui peuvent alors exercer libre-ment leur action inhibitrice sur les complexes cyclineE/CDK2 et cycline A/CDK2, entraînant l’absence dephosphorylation de pRb et donc un arrêt de la cellule enG1.

La surexpression des protéines de la famille INK4 estdonc responsable d’un arrêt des cellules en G1 mais d’unefaçon dépendante de l’ intégrité de pRb [87, 94]. En effet,la perte de la fonction de pRb empêche la capacitéde blo-cage en G1 des protéines INK4. La perte de pRb libère lesmolécules E2F ce qui a pour conséquence l’augmentationdu taux et de l’activité des complexes cycline E/CDK2[53, 55] qui phosphorylent p27 dont la protéolyse est alorsaccélérée (figure 10) [147, 170, 112]. Les cellules quin’ont pas une pRb fonctionnelle ont des taux très élevésde p16, suggérant que pRb régule p16 négativement[114]. Dans une cellule normale, le taux de p16 est maxi-mal en phase S. En fait, il existe physiologiquement uneboucle de régulation positive entre pRb et p16. Aprèsphosphorylation par les complexes cycline D/CDK4 ouCDK6, pRb libère les facteurs de transcription qui acti-vent la transcription de p16. Ainsi, p16 se lie et dissocieles complexes cyclines D/CDK4 ou CDK6.

Quand l’action inhibitrice des membres de la familleCIP/KIP sur les complexes cycline E/CDK2 et cyclineA/CDK2 est neutralisée, les CDK dépendantes des cycli-nes D ne sont plus utiles pour la progression dans le cyclecellulaire (figure 11). Les cellules n’exprimant ni p27 nip21 n’ont pas pour autant des cycles perturbés en dépit dufait que l’activité des kinases dépendantes des cyclines Dsoit faible [12]. Inversement, l’activité des complexescycline E/CDK2 est très élevée et pRb est périodiquementphosphorylée pendant le cycle même sur les sites préfé-rentiellement reconnus par CDK4 ou CDK6. De tellescellules sont évidemment résistantes à l’action inhibitricede p16 mais pas à l’action de p27. En l’absence des mem-bres de la famille CIP/KIP, la fonction de séquestrationdes complexes cyclines D/CDK est rendue superflue et leskinases dépendantes des cyclines E et A sont suffisantespour phosphoryler pRb. Ainsi, de telles cellules tolèrentparfaitement une réduction de l’activité des kinasesdépendantes des cyclines D. Ces observations sont à rap-procher de celles constatées chez les souris déficientes en

Figure 8. Représentation schématique du locus INK4a/ARF situé entreles gènes de l’ interféron et le gène MTAP dans la région chromosomi-que 9p21. Le locus INK4a/ARF code pour deux protéines différentes,p16INK4a et p19ARF. p16INK4a est codée par les exons 1α, 2 et 3 (rectan-gles noirs) ; p19ARF est codée par les exons 1�, 2 et 3 (rectangles hachu-rés). p16INK4a se lie aux complexes cycline D/CDK4-6 et les inhibeempêchant ainsi la phosphorylation de pRb ce qui entraîne un arrêt descellules en G1. p19ARF interagit avec mdm2, protéine qui inhibe p53. Enpermettant la dégradation de mdm2, p19ARF active indirectement p53 etentraîne un arrêt de la cellule en G1 et en G2.


cycline D1 et/ou D2 qui sont viables en dépit de quelquesanomalies de développement [153, 154]. De récentesobservations démontrent que le remplacement de la

cycline D1 par la cycline E permet de corriger les anoma-lies du développement de ces animaux et sont compati-bles avec l’ idée que la cycline E peut fonctionner sans lacycline D1.

LA NOTION DE CHECKPOINT

Il existe plusieurs transitions au cours du cycle cellulaire.Une transition correspond à un changement unidirection-nel de la cellule qui se déplace d’un état où elle effectuaitun certain nombre de processus vers un autre état où elleva effectuer d’autres processus. Comment ces transitionssont-elles coordonnées pour survenir àun temps bien pré-cis et dans un ordre bien défini ? Pour que les événementscellulaires se fassent dans un ordre voulu, il faut que cha-que étape précédant un événement soit complètement etcorrectement effectuée. Il existe des circuits de régulationqui sont des mécanismes de surveillance qui surveillentl’achèvement de certains événements cruciaux pour lacellule et ainsi autorisent la survenue d’une transition etla progression dans le cycle. Il y a deux classes de cir-cuits : les mécanismes intrinsèques opérant à chaquecycle cellulaire pour ordonner des événements succes-

A

B

Figure 9. A : une molécule CDK4 nouvellement synthétiséese lie à cdc37 et Hsp90. Si elle se complexe à une cycline Delle devient active ; si elle est liée à une protéine de la familleINK4 elle est inactive. B : l’ induction et l’augmentation destaux de p16INK4a peut également provoquer la rupture descomplexes CDK4/cdc37/Hsp90 déjà formés libérant CDK4qui sera ainsi pris en charge par p16INK4a. En conséquence, ily a augmentation du nombre de complexes CDK4/INK4, avecarrêt de la séquestration des protéines de la famille CIP/KIPqui sont libérées et qui vont donc pouvoir inhiber les comple-xes cycline E/CDK2.

Figure 10. Dans les cellules déficientes en pRb, les facteurs de trans-cription E2F ne sont pas inhibés par pRb si bien que leur activité se faitpleinement notamment sur la transcription de la cycline E. Cela entraîneune augmentation du nombre de complexes cycline E/CDK2 qui phos-phorylent les protéines CIP/KIP dont la dégradation s’accélère. Lescomplexes cycline D/CDK se désunissent et les protéines CDK4 sontalors mobilisées dans des complexes avec p16INK4a.


sifs ; les mécanismes extrinsèques induits seulement pouragir quand un défaut est détecté (altération de l’ADN parexemple). La perte de ces voies de contrôle réduit la fidé-lité des événements cellulaires tels que la réplication et laségrégation chromosomiques. De telles altérations peu-vent conduire àune prolifération non contrôlée et à la can-cérisation.

Checkpoint est le nom donné àdes sous-unités particu-lières de ces mécanismes intrinsèques et extrinsèques[48]. C’est une voie biochimique qui s’assure de la dépen-dance d’un processus vis-à-vis d’un autre. Cette défini-tion est large mais dans le langage scientifique courant,on parle de checkpoint en référence au contrôle des tran-sitions du cycle cellulaire. Le mot conjugue à la fois unterme de lieu (frontière) et un terme d’examen. Parfois leterme est utilisé àla place du mot transition mais il devraitêtre restreint aux voies biochimiques qui assurent ladépendance d’un processus vis-à-vis d’un autre. Parexemple, le DNA-damage checkpoint est le mécanismequi détecte une altération de l’ADN et génère un signalqui arrête les cellules dans la phase du cycle où elles setrouvent et induit la transcription de gènes réparateurs. Laposition d’arrêt dans le cycle dépend de la phase àlaquelle la lésion de l’ADN a lieu. Les checkpoints sontdes points de décision où des mécanismes de contrôleopèrent et empêchent la progression dans le cycle si lesétapes précédentes n’ont pas été complètes ou si l’ADNest altéré. Ainsi, en G1, une cellule doit surveiller sa taille,la présence de nutriments et l’ intégrité de son ADN avantde commencer le processus d’ initiation de la synthèsed’ADN. En G2 il existe un checkpoint qui, dans le cas oùl’ADN est endommagé ou non répliqué, empêche la cel-lule d’entrer en mitose.

Le checkpoint G1/S

Chez les mammifères, les réponses vis-à-vis d’une lésionde l’ADN sont les mêmes que chez la levure avec en plusla possibilité d’entrer en apoptose (le but n’est pas la sur-vie d’une cellule endommagée mais la survie de l’orga-nisme). Le checkpoint en G1 en réponse à une lésion del’ADN est le mieux connu. Trois gènes le contrôlent :ATM (ataxia telangiectasia mutated, le gène mutédans lamaladie ataxie télangiectasie) [111, 140], p53 [83] et p21[5].

p53 est le gène suppresseur de tumeur le plus fréquem-ment muté dans les cancers humains [150]. Il code pourun facteur de transcription qui est activé en réponse à unelésion de l’ADN ou une perturbation du pool de nucléo-tides. p53 activée est capable d’ inhiber le cycle cellulaireet de promouvoir l’apoptose [99]. Les cellules dépourvuesde p53 sont incapables de s’arrêter en phase G1 enréponse à une irradiation γ et ont une apoptose réduite.Une partie de la capacité de p53 à arrêter la cellule enphase G1 vient de l’activation de la transcription de p21inhibiteur des CDK qui contrôlent l’entrée en phase S[29]. Les fibroblastes embryonnaires de souris qui n’ontpas p21 ne s’arrêtent que partiellement en phase G1 sug-gérant l’existence d’une autre voie dépendante de p53permettant l’arrêt en phase G1. Cette voie est inconnue.

Le produit du gène ATM a été impliqué dans la régula-tion de p53. Ce gène, qui code pour une protéine kinase,est muté dans le syndrome ataxie télangiectasie. Les cel-lules qui n’ont pas ce gène ont une activation réduite etretardée de p53 en réponse à une lésion de l’ADN [86].L’action de la protéine kinase ATM ne passe pas parp19ARF. Lors d’une lésion de l’ADN, ATM phosphorylela partie N-terminale de p53 ce qui stabilise p53 et empê-che sa dégradation [155]. D’autres kinases (telles que laDNA-PK, DNA-dependent protein kinase) capables dephosphoryler p53 ont été mises en évidence et joueraientle même rôle qu’ATM en réponse à des lésions de l’ADN[179].

L’activation de p53 (par l’expression d’oncogènes oupar lésions de l’ADN) est associée à une stabilisationpost-translationnelle de la protéine. Cette stabilisationrésulte en partie de l’ inhibition de la protéine mdm2 quipromouvoit la dégradation de p53 [73].

Le fait que les gènes codant pour p53 et ATM soientfréquemment mutés dans les cancers humains [54] sug-gère que la fonction des checkpoints est importante dansla prévention des cancers. On en sait plus sur les check-points de la levure que chez l’homme et tout va dépendredes degrés de conservation entre les mécanismes del’homme et de la levure. Cela dit, la perte de p21 entraînepeu de cancers [5, 20] et les mutations de p21 sont raresdans les tumeurs [152]. Donc le fait de dire que la perte

Figure 11. La perte des protéines CIP/KIP a pour conséquence unedésunion des complexes cycline D/CDK4-6 entraînant une destructiondes cyclines D et une séquestration des molécules CDK4 dans des com-plexes avec p16INK4a. Il en résulte une augmentation de l’activité descomplexes cycline E/CDK2 ce qui suffit pour phosphoryler pRb et com-penser la perte des complexes cycline D/CDK.


des capacités à arrêter les cellules en G1 conduit à uneinstabilité génomique et donc à un cancer reste à prouver.

Le checkpoint G2/M

Le checkpoint G2/M est moins connu dans les cellules demammifères que le checkpoint G1/S. Ce checkpointempêche une ségrégation impropre des chromosomes,phénomène fréquent en cancérologie humaine [116]. Lesétudes génétiques menées chez les levures ont permisd’ identifier des gènes contrôlant ce checkpoint et certainssont conservés entre la levure et les cellules de mammi-fères. Les protéines intervenant dans le contrôle de cecheckpoint sont en cours d’ identification mais il sembleque CDC25 et p53 soient des modulateurs de la transitionG2/M.

ALTÉRATIONS DE L’AXE DE RÉGULATIONDE LA PHOSPHORYLATION DE pRB DANS LES

TUMEURS

L’ interaction entre p16, cycline D/CDK, et pRb/E2Fconstitue une unité fonctionnelle connue sous le nom de« voie pRb » (pRb pathway). Chacun des composants decette voie peut être déréglé dans un processus cancéreux,et il devient de plus en plus évident que cet axe constitueune cible obligatoire du processus oncologique de prati-quement toutes les tumeurs humaines. Les analyses bio-chimiques et moléculaires de lignées et tumeurs primairesont montré des anomalies extrêmement fréquentesd’expression des molécules impliquées dans cet axe. Parexemple, une mutation ou une surexpression de CDK4 estsouvent présente dans des tumeurs telles que les mélano-mes ou les glioblastomes [3, 50] ; la surexpression de lacycline D1 est un facteur pronostic négatif dans unegrande variété de tumeurs solides [97] ; une délétion dugène codant pour p16 est présente dans un grand nombrede tumeurs solides et reste l’altération génétique la plusfréquemment observée dans les leucémies aiguës lympho-blastiques (LAL) T de l’adulte [61, 127].

Ainsi, l’ inactivation fonctionnelle de pRb serait uneétape obligatoire de la genèse des tumeurs. La moléculepRb elle-même joue un rôle fondamental [174] et les ano-malies retrouvées peuvent être classées schématiquementen deux groupes selon que la fonction et/ou l’expressionde pRb est anormale ou normale. Le premier grouped’anomalies comprend les défauts d’expression de pRbpar délétion, mutation ponctuelle ou inhibition transcrip-tionnelle. Les conséquences fonctionnelles de ces anoma-lies sont proches de celles dues à des protéines virales(telle la protéine E7 du papillomavirus) qui inhibent lafixation de pRb aux facteurs de transcription (cancer ducol de l’utérus). Dans les hémopathies malignes, des délé-tions, mutations ponctuelles ou inhibitions d’expression

ont été retrouvées de façon assez fréquente dans les leu-cémies aiguës myéloïdes, les leucémies aiguës lymphoï-des Ph1+, les leucémies lymphoïdes chroniques et leslymphomes malins de haut grade [187].

Lorsque la structure de pRb est normale et que la pro-téine est correctement exprimée, les altérations aboutis-sant à un raccourcissement de la phase G1 sont dues à desanomalies touchant les molécules impliquées dans laphosphorylation de pRb ou dans sa régulation. Selon queces molécules jouent un rôle positif ou négatif dans cesphosphorylations, les anomalies seront diamétralementopposées. Les anomalies touchant les molécules régulantpositivement la phosphorylation de pRb sont des surex-pressions ou des expressions ectopiques et les gènesimpliqués sont des oncogènes candidats. Inversement, desdéfauts d’expressions de certains régulateurs négatifs sontretrouvés dans les tumeurs, les gènes correspondants secomportant comme des gènes suppresseurs de tumeurs. Àtitre d’exemple, nous détaillerons le rôle de p16 dans cer-taines tumeurs.

Anomalies de p16 et cancer

Il existe désormais de nombreux liens chez l’homme entrel’oncogénèse et les altérations génétiques du locusINK4a/ARF. Des délétions homozygotes de ce gène ontété découvertes dans un grand nombre de tumeursincluant notamment des sarcomes, des lymphomes et desleucémies aiguës lymphoblastiques (LAL) de l’enfant[61, 136, 107].

p16, protéine s’associant à CDK4 et CDK6, a été miseen évidence pour la première fois par l’équipe de Xionget al. [182] puis ultérieurement clonée par le système desdoubles hybrides [142]. Cette protéine a suscité rapide-ment un grand intérêt en cancérologie car sur les 290lignées tumorales étudiées par Kamb et al., 46 % présen-taient des délétions au niveau de p16 : 82 % des astrocy-tomes, 71 % des gliomes, 60 % des ostéosarcomes et descarcinomes mammaires, 58 % des mélanomes et 56 % descancers rénaux présentaient de telles altérations [61].Seuls les cancers du côlon et les neuroblastomes échap-paient au phénomène. p16 se voyait dotée d’un statut égalàcelui de p53. En revanche, la fréquence des délétions dep16 observées dans les tumeurs primaires (et non plusdans les lignées établies) chute à moins de 20 % [6].

Le gène codant pour la protéine p16 est fréquemmentmuté dans les cas de mélanomes notamment à expressionfamiliale [88]. Par ailleurs, des mutations de ce gène sontfréquemment observées dans les adénocarcinomes pan-créatiques, les carcinomes œsophagiens, et, moins fré-quemment, dans les cancers du poumon non à petites cel-lules et les carcinomes de la tête et du cou [82]. Enfin, ilest désormais établi que les réarrangements chromosomi-ques intéressant ce locus représentent un événement géné-


tique caractéristique des leucémies aiguës lymphoïdes detype T [150]. En effet, de nombreuses études ont démon-tré de fréquentes délétions des gènes codant pour p16 etp15INK4b [10, 51, 165].

Les altérations du gène codant pour p16 sont dans lamajorité des cas des délétions. En fait, une délétion auniveau de ce gène peut entraîner non seulement un déficiten protéine p16 mais également, du fait de son mécanismetranscriptionnel particulier, en deux autres protéines(p15INK4b et p19ARF) ce qui donne à la cellule cancéreuseun avantage prolifératif plus important que si elle ne pos-sédait qu’un déficit en une seule de ces protéines.

D’autres mécanismes d’ inactivation peuvent intervenir.L’équipe de Sidranski a mis en évidence que certaineslignées cellulaires (cancer du poumon ou des voies aéro-digestives) ne possédaient plus qu’une seule copie dugène p16 mais que celle-ci était indemne de toute muta-tion. Néanmoins, aucune expression transcriptionnelle dugène ne pouvait être mise en évidence, suggérant une ano-malie au niveau des signaux de régulation. L’analyse dela région 5’du gène p16 montre qu’elle contient unerégion très riche en dinucléotides CpG (îlot CpG). Laméthylation des résidus C présents dans ces îlots participeà la régulation de l’expression génétique. En général,l’hyperméthylation de ces régions s’accompagne del’ inactivation de l’expression du gène adjacent à l’î lotCpG. L’analyse de l’î lot CpG situé en 5’ du gène p16 amontré que celui-ci était hyperméthylé dans 42 % des cas(onze lignées sur 26) [95]. Dans tous les cas, cette hyper-méthylation était associée à l’absence d’expression dugène. Dans les tumeurs primaires, les auteurs ont observéune méthylation dans 20 % des cas.

Si le rôle suppresseur de tumeur de la protéine p16 estmaintenant fermement établi, il reste à comprendre si sonexpression survient dans les cellules normales d’où déri-vent les tumeurs. Plusieurs travaux laissent imaginer quel’expression de p16 agisse comme un mécanisme suppres-seur d’événements oncogéniques, son inactivation secon-daire aboutissant à une sélection et une prolifération descellules transformées [173].

Anomalies des facteurs transcriptionnels E2F1et cancer

E2F1 tient une place particulière [172]. Son action trans-formante in vitro en fait un bon oncogène candidat. Dansce contexte, le phénotype des souris E2F1-/- apparaîtétonnant [35, 183]. Ces souris sont en effet caractériséespar une incidence élevée de tumeurs spontanées. E2F1apparaît donc comme un gène possédant à la fois les pro-priétés d’oncogène et de gène suppresseur de tumeur.Bien que ce phénomène reste encore mal compris, il estpeut-être à rapprocher des fonctions différentes des for-mes libres d’E2F1 et des formes liées à pRb. E2F1 asso-

ciée à pRb semble en effet capable de se lier aux régionsrégulatrices de certains gènes et d’en inhiber la transcrip-tion. E2F libre en revanche est capable de stimuler latranscription de gènes impliqués dans le passage et/ou ledéroulement de la phase S.

CONCLUSION

Les progrès considérables réalisés au cours de la dernièredécennie dans la connaissance des mécanismes régula-teurs du cycle cellulaire ont permis une meilleure com-préhension des mécanismes moléculaires de la cancérisa-tion. Malgré la profusion de travaux sur le sujet, aucuneimplication de pratique clinique ne s’est réellement déga-gée, mais de nouvelles stratégies thérapeutiques sont encours d’évaluation [145]. Par exemple, de nouveaux inhi-biteurs des CDK sont en développement, ainsi que desmolécules capables d’ inhiber les checkpoints des cellulescancéreuses permettant ainsi d’augmenter les réponsescytotoxiques des chimiothérapies déjà en cours d’utilisa-tion. De même, quelques travaux de thérapie génique ontété publiés mais se heurtent à des problèmes techniquestels que la vectorisation. Enfin, il est probable que lesmolécules régulatrices du cycle cellulaire, du fait de leursfonctions dépassant la simple stimulation de la proliféra-tion, soient impliquées dans la pathogénie d’autres mala-dies.

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