Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/06870.jsonl.gz/1443

L'analyse cytogénétique conventionnelle et moléculaire a révélé un spectre d'anomalies chromosomiques récurrentes, nombre d'entre elles étant associées à différents sous-types de leucémies et constituant un indicateur pronostique majeur. L'existence d'anomalies récurrentes a ouvert la voie à l'étude moléculaire des régions chromosomiques impliquées. L'identification de nombreux gènes jouant un rôle dans le contrôle de la prolifération, la différenciation et la mort cellulaire a grandement contribué à la compréhension de la pathophysiologie de la leucémie. La leucémogenèse requiert probablement plusieurs étapes au cours desquelles se combinent ou s'alternent l'aneuploïdie et les mutations géniques. De nouveaux développements dans l'analyse diagnostique et des progrès dans la compréhension des altérations génétiques générées par les anomalies récurrentes devraient permettre d'identifier de nouveaux facteurs pronostiques et de développer des stratégies thérapeutiques plus efficaces et propres à chaque groupe de patients.
En 1960, Nowell et Hungerford observent un chromosome anormalement petit dans les cellules leucémiques de sept patients atteints de leucémie myéloïde chronique (LMC), anomalie qu'ils supposent être directement associée à l'état malin. Cette découverte allait représenter une étape essentielle dans la cytogénétique du cancer puisque ce chromosome, appelé chromosome de Philadelphie (Ph) en l'honneur de la ville où il a été identifié, constitue la première anomalie spécifique à un cancer humain et la première évidence en faveur de l'hypothèse de Boveri selon laquelle une constitution chromatinienne anormale pourrait être à l'origine d'un développement tumoral.
Bien que cette observation stimule grandement l'intérêt pour l'étude cytogénétique des cellules malignes, le chromosome Ph reste une découverte exceptionnelle pendant de longues années à cause des difficultés techniques empêchant l'observation détaillée des chromosomes. La confusion des résultats obtenus dans d'autres tumeurs suggère que les anomalies chromosomiques représentent des épiphénomènes plutôt que des facteurs pathogènes importants. La signification du chromosome Ph est mise en doute et on en vient à le considérer comme une curieuse bizarrerie.
La vision des choses change considérablement avec l'introduction en 1970 des colorations chromosomiques différentielles qui révolutionnent la cytogénétique. Chaque chromosome peut désormais être identifié avec précision sur la base d'un schéma en bandes fluorescentes et non fluorescentes (bandes Q) ou claires et sombres (bandes G, bandes R) qui lui est propre. Avec l'adjonction, à la fin des années 1970, des techniques de haute résolution, permettant d'obtenir des chromosomes à des stades mitotiques précoces, et par conséquent riches en bandes, un autre progrès est réalisé. L'application de ces techniques aux hémopathies malignes montre qu'il y a beaucoup plus d'ordre qu'il ne l'avait été supposé et de nombreuses anomalies récurrentes sont décrites, certaines d'entre elles s'avérant spécifiques à un type tumoral particulier.
L'usage des colorations différentielles conduit à l'identification par Janet D. Rowley en 1972 de la première translocation récurrente, t(8;21), dans les leucémies aiguës myéloïdes, puis à la découverte que le chromosome Ph n'est pas le fruit d'une délétion mais qu'il résulte d'une translocation entre un chromosome 9 et un chromosome 22, t(9;22). Au cours des années 1970, plusieurs autres translocations sont identifiées telles que t(8;14) dans le lymphome de Burkitt, t(15;17) dans la leucémie aiguë promyélocytaire et t(14;18) dans le lymphome folliculaire. Les colorations différentielles révèlent également que certains chromosomes peuvent être acquis ou perdus, comme dans la trisomie 8 ou la monosomie 7. Enfin, d'autres anomalies sont identifiées parmi lesquelles des délétions, qui affectent particulièrement le bras long des chromosomes 5 et 7.
Dès lors, la détection des anomalies chromosomiques n'a cessé de progresser grâce à l'amélioration des méthodes de culture cellulaire, l'usage de facteurs de croissance et le raffinement des protocoles utilisés pour la préparation chromosomique.
L'usage de sondes d'ADN spécifiques permettant d'identifier des gènes ou des régions chromosomiques constitue un nouvel apport. Initialement les sondes étaient marquées au moyen d'isotopes radioactifs, les expériences requéraient des jours, voire des mois, pour être réalisées et les résultats étaient souvent difficiles à interpréter. Au milieu des années 1980 l'introduction du marquage par divers fluorochromes a conduit à de nouveaux développements révolutionnaires. Cette technique, appelée hybridation in situ fluorescente (FISH), offre de nombreux avantages pour la détection d'anomalies chromosomiques et de remaniements génétiques en métaphase et en interphase.1
La technique FISH repose sur la capacité d'un ADN simple-brin (sonde) de s'hybrider à un ADN complémentaire. L'ADN cible consiste en l'ADN des chromosomes métaphasiques ou l'ADN chromatinien des noyaux interphasiques fixés à une lame de verre.
Il existe des sondes qui s'hybrident à des structures chromosomiques spécifiques, tels les centromères riches en ADN-a satellite dont le contenu, à l'exception de quelques paires, est propre à chaque chromosome. Ces sondes sont particulièrement utiles pour la détection d'anomalies numériques. Il en est d'autres qui contiennent des séquences uniques spécifiques à un locus ou à un gène particulier et qui permettent de mettre en évidence de fins remaniements de la structure tels que délétions, duplications, inversions ou translocations. Enfin il existe des sondes consistant en un cocktail de séquences génomiques représentant des librairies spécifiques dérivant de chromosomes généralement isolés par cytométrie de flux et peignant tout ou partie du chromosome. Ces dernières sont particulièrement utiles pour identifier des réarrangements structuraux, tels que des translocations ou des remaniements complexes à l'origine de chromosomes marqueurs. Parmi les techniques FISH les plus récentes, citons l'hybridation génomique comparative (CGH) et la fluorescence multicolore.2,3
La fluorescence multicolore consiste en FISH multiplex ou caryotype spectral suivant la méthode utilisée pour la capture et l'analyse d'images. L'ADN de chaque paire chromosomique est marqué par un ou plusieurs fluorochrome(s) et appliqué sous forme d'un cocktail aux chromosomes de cellules leucémiques. L'analyse permet de révéler toutes les anomalies chromosomiques en une seule expérience, cependant la résolution de la coloration chromosomique relativement grossière ne permet pas d'identifier des régions spécifiques du chromosome (fig. 1). De nouvelles techniques en cours de développement, telles que le FISH à bandes multicolores, permettront probablement d'améliorer la résolution de l'approche multicolore (fig. 2).
Certaines anomalies génétiques peuvent également être détectées par Southern blotting ou RT-PCR (reverse transcriptase polymerase chain reaction).
L'analyse cytogénétique a révélé un large spectre de réarrangements chromosomiques récurrents, certains étant associés à différents sous-groupes de leucémie.4 Actuellement le caryotype fait partie des critères diagnostiques et constitue un indicateur pronostique majeur (cf. Flandrin G. dans ce numéro).
Les anomalies chromosomiques sont de deux types : les aberrations balancées, principalement les translocations et les inversions, caractérisées par un réarrangement génétique n'entraînant pas un gain ou une perte visible de matériel chromosomique, et les aberrations non balancées dues à un gain ou à une perte de chromosomes partiels ou entiers.
L'identification de plus de trois cents translocations ou inversions récurrentes dans les hémopathies malignes a ouvert le chemin à l'étude moléculaire des régions chromosomiques concernées et plus de cent réarrangements ont été clonés et caractérisés.
Dans la plupart des cas, les translocations et les inversions entraînent la formation de gènes de fusion générant l'expression d'une protéine chimérique ; elles peuvent également entraîner la dérégulation d'un gène en le juxtaposant aux séquences régulatrices d'un autre gène comme les gènes codant pour les immunoglobulines ou les récepteurs cellulaires T dans les précurseurs lymphoïdes B et T.
Pour illustrer la variété des réarrangements observés ainsi que leurs conséquences moléculaires et pathophysiologiques, je prendrai pour exemple les anomalies chromosomiques fréquemment associées aux leucémies aiguës myéloïdes (tableau 1).5,6
Les gènes de fusion affectent des gènes qui se répartissent en différents groupes suivant le type et la fonction des protéines qu'ils expriment.
La translocation t(8;21)(q22;q22) et les anomalies du chromosome 16 en p13 et q22 [inv(16)
(p13q22)/t(16;16)(p13;q22)] entraînent une rupture dans les gènes qui codent respectivement pour les sous-unités a et b du facteur «core-binding» CBF. Les réarrangements en 17q12-21 affectent le gène du récepteur alpha à l'acide rétinoïque (RARa) et les réarrangements en 12p13 le gène TEL. Plusieurs travaux ont montré que les protéines chimériques qui résultent de ces réarrangements, telles que AML1-ETO et celles incluant RARa et TEL, entraînent une répression de l'activité de transcription des gènes impliqués dans la différenciation des cellules hématopoïétiques.
Les gènes HOX appartiennent à une grande famille qui se répartit en quatre groupes localisés sur les chromosomes 2, 7, 12 et 17 respectivement. Ils codent pour des facteurs de transcription essentiels dans le développement embryonnaire et le contrôle de l'hématopoïèse. Les gènes homéobox peuvent être dérégulés à cause de remaniements qui les affectent directement comme HOXA9 NUP98 ou HOXD13 NUP98 ou indirectement à cause de remaniements dans des gènes comme MLL dont les produits anormaux influencent l'expression des gènes HOX.
Régulation de la structure de la chromatine
Plusieurs translocations entraînent des réarrangements dans des gènes tels que MLL en 11q23, MOZ en 8p11ou CBP en16p13, qui codent pour des protéines impliquées dans l'acétylation des histones, qui module la condensation de la chromatine et par conséquent la transcription.
Régulation de la transduction du signal
La formation d'un gène de fusion comme le BCR-ABL conduit à la dérégulation de la voie de transduction du signal à cause de l'activité tyrosine kinase augmentée de la protéine BCR-ABL.
Complexe protéique du pore nucléaire
Les translocations t(6;9)(p23;q34) et t(7;11)
(p15;p15) entraînent un réarrangement des gènes CAN et NUP98 qui sont impliqués dans le transfert des molécules entre le noyau et le cytoplasme.
Bien que moins fréquemment, les translocations ou les inversions peuvent également entraîner la dérégulation de gènes adjacents au point de cassure. Par exemple inv(3)/t(3;3) génère une surexpression du facteur de transcription EVII sous l'influence du gène amplificateur ribophorine I.
Les délétions partielles ou totales (perte d'un chromosome entier) entraînent généralement une perte d'hétérozygotie (LOH) qui peut avoir pour conséquence l'élimination ou l'inactivation d'un gène suppresseur de tumeur et la possibilité pour le gène muté restant d'exprimer sa capacité néoplasique. Le gain de matériel chromosomique peut entraîner l'amplification des gènes impliqués dans le contrôle de la prolifération, de la différenciation ou de l'apoptose et promouvoir la leucémogenèse en interférant avec le développement cellulaire normal par effet de dosage. Tant la perte que le gain de matériel génétique génèrent un état d'aneuploïdie.
Alors que la perte de fonction de gènes suppresseurs de tumeur tels que RB, p53 et BRCA1 semble clairement impliquée dans la genèse des tumeurs solides, dans les leucémies, aucun gène suppresseur n'a été mis en évidence jusqu'ici dans les régions couramment délétées des bras longs des chromosomes 5, 7 et 20 par exemple. De même il n'y a pas de données précises quant aux événements moléculaires liés à la présence de chromosomes surnuméraires.
Les anomalies récurrentes représentent des mutations somatiques et clonales : le remaniement génétique n'affecte initialement qu'une seule cellule qui le transmet à sa descendance. Toutes les aberrations n'ont pas la même importance du point de vue de leur signification pathogène. Certaines anomalies représentent un événement primaire, d'autres un événement secondaire. Les anomalies primaires sont supposées être essentielles dans la genèse de la tumeur ; en général elles consistent en anomalies uniques, s'observent à un stade précoce de la maladie et sont spécifiquement associées au type de leucémie. Les anomalies secondaires représentent des mutations additionnelles qui peuvent être présentes au diagnostic ou acquises au cours de l'évolution de la maladie. Bien que les cellules cancéreuses soient généralement instables génétiquement, et par conséquent favorables à la genèse d'événements secondaires, la plupart des anomalies additionnelles ne sont pas aléatoires. En effet, l'isochromosome pour le bras long du chromosome 17 [i(17)(q10)] représente une anomalie secondaire fréquemment associée à la translocation de Philadelphie lors de la transformation blastique de la leucémie myéloïde chronique et, dans les leucémies aiguës myéloïdes, del(9q) et -Y s'associent fréquemment à t(8;21), +8 à t(15;17), +22 à inv(16)/t(16;16) et -7/del(7q) à inv(3)/t(3;3). Il serait d'un intérêt considérable que de comprendre les mécanismes à l'origine des anomalies additionnelles et leur signification en termes de capacité de prolifération du clone leucémique. S'il a été démontré que l'acquisition d'anomalies chromosomiques au cours de l'affection est généralement liée à l'évolution clinique et représente un facteur de mauvais pronostic, leur signification au diagnostic n'est pas clairement établie même si la majorité des études cliniques suggère qu'elles n'ont pas d'impact majeur chez les patients avec une anomalie primaire favorable telle que t(8;21), t(15;17) ou inv(16)/t(16;16).5
Nombreuses sont les évidences qui démontrent que le développement d'une leucémie nécessite plus d'une mutation. Des modèles murins ont révélé que l'expression des gènes de fusion AML1-ETO et CBFB-MYH11 ne suffit pas pour générer une leucémie aiguë et que des événements coopérants sont nécessaires. Des modèles de souris transgéniques ont montré qu'il en va de même pour le gène PML-RARa, seule une partie des animaux développant une leucémie aiguë promyélocytaire et ceci avec une latence de trois à six mois. L'acquisition d'anomalies additionnelles est étroitement associée à l'évolution de la maladie. L'étude moléculaire de leucémies lymphoblastiques de l'enfant suggère que le réarrangement TEL-AML1 pourrait être acquis in utero et que la leucémie ne se développerait que deux à cinq ans plus tard. Enfin le faible taux de concordance des leucémies lymphoblastiques aiguës entre vrais jumeaux ainsi que la présence de cellules avec des réarrangements spécifiques dans le sang de nouveau-nés ou d'individus normaux apportent des arguments supplémentaires en faveur de la nécessité d'événements additionnels.7
Les anomalies récurrentes ont deux conséquences majeures. Elles génèrent une aneuploïdie ou des mutations géniques résultant de la réalisation de réarrangements chromosomiques ou de mutations ponctuelles. Ces mutations entraînent la dérégulation ou la perte de fonction de gènes impliqués dans le contrôle de la prolifération et de la différenciation cellulaire.
Sur la base des résultats de l'étude cytogénétique des tumeurs solides et de la carcinogenèse expérimentale, l'aneuploïdie a été considérée pendant longtemps comme étant à l'origine de la transformation maligne. La mise en évidence du caractère clonal des tumeurs pour diverses mutations géniques et chromosomiques a entraîné ultérieurement l'abandon de cette hypothèse au profit de l'hypothèse de la mutation génique. Dès lors l'aneuploïdie fut considérée comme une conséquence et les mutations géniques comme la cause du cancer. Cependant des études récentes visent à montrer que l'aneuploïdie pourrait précéder l'état malin et être nécessaire à la carcinogenèse.8
Au vu de la coexistence des différents types d'anomalies dans les hémopathies malignes, des délétions s'observant aussi bien que des trisomies ou des translocations, et de leur capacité à se combiner, en particulier au cours de l'évolution de la maladie, il n'y a pas de raison, à mon avis, de favoriser l'une de ces hypothèses aux dépens de l'autre. En effet, la leucémogenèse est un processus complexe qui implique aussi bien l'aneuploïdie que les mutations géniques en tant que voies évolutives alternatives ou combinées, un type de mutation pouvant précéder l'autre et vice-versa, suivant les circonstances génétiques et environnementales.
Dans cette perspective il est possible de proposer un modèle à étapes multiples combinant cette hypothèse avec celle de la leucémogenèse dite en deux étapes 6 (fig. 3). Dans un premier temps les processus d'aneuploïdie ou de mutations géniques confèrent un avantage de prolifération et de survie aux cellules progénitrices sans affecter leur capacité de différenciation. Ainsi que le suggère l'évolution de la leucémie myéloïde chronique en leucémie aiguë, les mutations pourraient, dans cette première étape, affecter principalement les gènes codant pour les protéines tyrosine kinase (ABL), les récepteurs protéines tyrosine kinase (PDGFb-R, FLT-3) ou d'autres protéines actives dans la transduction du signal. Puis les mêmes processus pourraient engendrer des mutations additionnelles au niveau des gènes codant pour des facteurs de transcription ou des protéines régulatrices telles que AML1-ETO ou PML-RARa, ayant pour conséquence d'empêcher la différenciation et contribuer à la transformation leucémique.
Au cours de ces dernières années l'analyse cytogénétique et moléculaire a considérablement amélioré la compréhension de la pathophysiologie des leucémies. A l'avenir le but essentiel est de mettre en évidence de nouvelles cibles moléculaires et traduire la connaissance des mécanismes d'interaction entre mutations et gènes impliqués en développant des thérapies spécifiques plus efficaces et moins toxiques, comme c'est le cas avec le STI 571 et l'acide rétinoïque (ATRA). Pour ce faire il est important d'identifier de nouveaux réarrangements chromosomiques et de nouveaux gènes impliqués dans la tumorigenèse, de caractériser des événements moléculaires s'associant à un caryotype normal ou à des anomalies récurrentes, à l'instar des mutations détectées dans le gène FLT-3 par exemple, et de corréler le caryotype avec les données biologiques. Le développement des approches diagnostiques cytogénétiques et moléculaires, incluant celui des technologies de «DNA microarrays»,9 devrait permettre de définir de nouveaux facteurs pronostiques et mettre en évidence des différences dans l'expression des gènes susceptibles d'indiquer une sensibilité ou une résistance aux agents thérapeutiques et par là même de définir un profil pronostique et thérapeutique propre à chaque patient leucémique.