Surveillance de l intégrité du génome

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1 Surveillance de l intégrité du génome Thomas LAVAUX AHU PharmD - PhD Laboratoire de Biochimie et de Biologie Moléculaire Hôpital de Hautepierre Strasbourg Thomas.lavaux@chru-strasbourg.fr

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3 Historique de la carcinogénèse Two-hit theory : Knudson en 1971 Développement d'une tumeur : rétinoblastome Dans les cas sporadiques : - deux évènements mutationnels concomitants dans une même cellule de la rétine Dans les cas familiaux : - 1 évènements mutationnels déjà présent au niveau de l'ensemble des cellules de l'organisme : hérité d un des deux parents dans la lignée germinale

4 ( Rb ) Rétinoblastome

5 Lié à l'exposition aux mutagènes

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7 Phénotype de la cellule cancéreuse

8 Anomalies des cellules cancéreuses Stimulation autocrine : les cellules tumorales produisent leur propre signaux de division Perte de l'inhibition de contact Résistance à l'apoptose Perte de l'adhésion cellulaire

9 Prolifération et invasion

10 Maladie génétique se développant par étape HEREDITE "prédisposition familiale " ETATS MORBIDES PREEXISTANTS ( mitotique (stimulation MUTATIONS SPONTANEES ENVIRONNEMENT ACCUMULATION PAR ETAPES D ANOMALIES GENETIQUES AVANTAGE SELECTIF SUR LES CELLULES NORMALES CROISSANCE CLONALE INSTABILITE GENETIQUE ACCROISSEMENT DU POTENTIEL AGRESSIF

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13 Two hit theory Pas aussi simple que ça! Gènes impliqués dans la réparation de l ADN Echappement système immunitaire Angiogénèse mirna Epigénétique

14 Maladie génétique se développant par étape transformation tumorale par étapes 7 à 10 évènements to u s les 5 à 20 ans mu l ti-mutation theory ) 1953 (

15 Gènes et cancer

16 Deux types de gènes sont mutés Prolifération non contrôlée Les gènes suppresseurs de tumeurs bloquent le cycle cellulaire G2 S M G1 Les protooncogènes «activent» le cycle cellulaire

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18 Oncogènes / Proto Oncogènes

19 Oncogènes

20 Localisation des proto-oncogènes

21 Protéines codées par les protooncogènes et les oncogènes Quelle protéine est normalement codée par ce proto-oncogène? Quel est le rôle physiologique de cette protéine? Comment la protéine normale se transforme en protéine oncogène?

22 Localisation et fonction des oncoprotéines

23 Famille des facteurs de croissance

24 Effets de l activation des récepteurs à activité tyrosine kinase Liaison ligand récepteur Dimérisation Transphosphorylation Transduction du signal en cascade Effets métaboliques Effets mitogéniques

25 Cible thérapeutique Anticorps anti-récepteur Petites molécules inhibitrices de l activité tyrosine kinase du récepteur Couplage Ligand-Toxine Ligand Ligand Ligand Blocage de la transduction du signal Induction de l apoptose

26 Mécanismes d activation des proto-oncogènes Mutations ponctuelles Amplification génique Translocation chromosomique Insertion virale Altérations génétiques transmissibles ( Déméthylation de régions promotrices (épigénétiques

27 Oncogènes

28 Découverte des oncogènes - infection d'animaux par certains virus => cancers - le virus apporte un oncogène - isolement et le séquençage du virus : virus du sarcome de Rous (poulet) contient le gène vsrc le virus de l ostéosarcome félin contient le gène vfos - la comparaison au proto-oncogène met en évidence des mutations ponctuelles activant l'oncogène - le virus qui a incorporé le gène cellulaire et l'a muté, d'où la prolifération incontrôlée des cellules de l'hôte

29 De proto-oncogènes à oncogènes

30 Origine des oncogènes (" ("onc

31 Oncogènes

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33 Déplacement d un proto-oncogène vers une zone à transcription active

34 Déplacement d un proto-oncogène vers une zone à transcription active

35 Lymphome de Burkitt

36 Famille des protéines impliquées dans l'apoptose

37 LMC

38 Translocations chromosomiques

39 Mutations ponctuelles

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42 Amplification génique

43 Translocations chromosomiques

44 Translocations

45 Quantification du transcrit BCR-ABL Par PCR quantitative relative en temps réel ( Comparaison du niveau d expression de BCR-ABL versus ABL (gène de référence Normalisée par rapport à une lignée cellulaire exprimant le transcrit Fluorescence Abl ref BCRAbl ref Abl pat BCRAbl pat ΔCp ΔCp Ratio=2 -(ΔCp- ( ΔCp Cp= nombre de cycle au moment de la sortie du bruit de fond Nombre de cycle

46 Suivi de la maladie résiduelle greffe rechute Glivec 400mg rechute Glivec 800mg 1,0E+00 taux Bcr/Abl 1,0E-01 1,0E-02 1,0E-03 1,0E-04 13/09/ /10/ /11/ /12/ /01/ /06/ /07/ /05/ /08/ /04/ /03/ /02/ /12/ /09/ /11/ /04/ /02/ /06/ /06/ /03/ /05/ /10/ /02/ /12/2004 1,0E-05 01/09/2004 1,0E-06 date sang moelle

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48 Gènes supresseurs de tumeurs

49 Gènes supresseurs de tumeurs

50 Gènes supresseurs de tumeurs

51 Le cycle cellulaire

52 70 gènes du cycle cellulaire identifiés

53 Les checkpoints assurent la stabilité génomique

54 Les CDK contrôlent le cycle cellulaire en phosphorylant d autres protéines

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57 Passage G1-S : CDK

58 p53 - rôle de p53: réparation des lésions de l ADN par l arrêt momentané du cycle cellulaire = Gardien du génome -> stimule la transcription de p21, qui inhibe cdk-2 -> si mutations trop nombreuses => apoptose - ina c tivation par délétion, mutation, ou délétion des gènes de régulation de p53 ( 50% ( suffit <) - Hétérodimères altération fréquente mutés : dans perte les fonction cancers (1 dimère humains muté ( os (côlon, poumon, sein, cerveau, Cas particulier du syndrome de Li-Fraumeni

59 Checkpoint G1-S : p53

60 Checkpoint G1-S : p53

61 Checkpoint G1-S : p53 Lésions de l ADN Lésions cytotoxiques Déficit en facteurs de croissance Bcl-2 Bcl-x L Activation de la voie des caspase Bax Bad Bak P53 P53

62 Checkpoint M

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65 Suture Recombinaison Excision-Resynthèse

66 Excision copie à partir du brin intact ( Polymérase (ADN Ligation ( Ligase )

67 Dimère Pyrimidine Nucléase Nucléase Hélicase DNA Polymérase DNA Ligase

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69 DNA damage sensors RFC2 RFC3 RAD17 RFC5 RFC4 RAD9 NBS1 RAD50 P RPA MRE11 H2AX Upstream kinases ATRIP ATR ATM DNA damage mediators BRCA1 MDC1 53BP1 Downstream transducer kinases CHK1 CHK2 Effectors CDC25 E2F p53 PML SMC1

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71 ( MIN (Microsatellite Instability Perte des systèmes de réparation des mutations ( Mismatch repair ) Réplication ( CIN (Chromosomal Instability Perte des points de contrôle mitotique Chromosomes Augmentation des Taux de Mutations Ou de Réarrangement Oncogènes et gènes suppresseurs de tumeurs

72 Toute séparation anormale de chromosomes peut être à l origine d instabilité génétique Distribution Anormale CIN

73 Marquage FISH ( hybridization (fluorescent in situ Cellule normale Cellule cancéreuse

74 Microsatelittes et allélotypage Les microsatellites sont des répétitions mono-, di-, tri- ou tetranucléotidiques ACG-ACG-ACG dispersées sur le génome, situées entre les séquences codantes des gènes ou dans de grands introns. Ils sont la signature génétique d un individu Ces séquences s héritent comme les gènes: une séquence vient de la mère et l autre du père et donc elles sont polymorphes (de taille différente) puisque un chromosome vient du père et l autre de la mère ACG-ACG-ACG ACG-ACG-ACG-ACG Chromosome 1

75 Allélotypage Perte allèle A1 fluorescence ( pb ) Taille fluorescence ( pb ) Taille fluorescence Déséquilibre allélique ( pb ) Taille + Amplification d un allèle Hétérogénéité clonale

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