ANOMALIES GENETIQUES DES GLIOMES DIFFUS DU TRONC CEREBRAL

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1 ANOMALIES GENETIQUES DES GLIOMES DIFFUS DU TRONC CEREBRAL Pr Audrey ROUSSEAU Département de Pathologie Cellulaire et Tissulaire CHU ANGERS angers.fr

2 RAPPELS HISTOLOGIQUES LE SYSTÈME NERVEUX CENTRAL Deux variétés s de névroglie n centrale : La névroglie n interstitielle Astrocytes Macroglie Oligodendrocytes Microglie (monocytes/macrophages) La névroglie n épithéliale : cellules épendymaires

3 LA NEVROGLIE CENTRALE Substratum de la plupart des tumeurs du système nerveux central Tumeurs gliales ou gliomes Les gliomes diffus (ou infiltrants) : Les astrocytomes Les oligodendrogliomes Les astrocytomes pilocytiques (gliomes non infiltrants) Les épendymomes (gliomes non infiltrants)

4 CLASSIFICATION DE L OMS L DES TUMEURS DU SYSTÈME NERVEUX 2007

5 CLASSIFICATION DE L OMS L DES TUMEURS DU SYSTÈME NERVEUX Principe de la classification : Cellule d origine d supposée e (différenciation) Signes histologiques d anaplasie d (degré de différenciation, mitoses, nécrosen crose ) Grade I à IV (grades III et IV : tumeurs malignes)

6 LES GLIOMES DIFFUS OMS 2007 TUMEURS ASTROCYTAIRES TUMEURS OLIGODENDROGLIALES - Astrocytome diffus (grade II) - Astrocytome anaplasique (gr. III) - Glioblastome (grade IV) - Non infiltrant : astrocytome pilocytique (grade I) Oligodendrogliome (grade II) Oligodendrogliome anaplasique (grade III)

7 GLIOMES DIFFUS DE L ADULTEL Infiltration diffuse du parenchyme cérébralc Forme extrême : «gliomatose cérébralec» Résection chirurgicale complète impossible Progression inéluctable vers transformation maligne Durée e d évolution de la maladie propriétés s biologiques intrinsèques de la lésion l (anomalies génétiques g des cellules tumorales) Passage à l anaplasie impossible à prédire

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9 GLIOBLASTOME Forme la plus agressive de tumeur gliale Pléomorphisme cellulaire Atypies nucléaires Activité mitotique marquée Prolifération ration endothélio lio-capillaire Thromboses Nécrose (pseudo- palissades) HES

10 PRISE EN CHARGE D UNE D TUMEUR CEREBRALE Biopsie ou exérèse Clinique Radiologie Histologie Biologie Moléculaire Confrontation DIAGNOSTIC CONSENSUEL

11 CLASSIFICATION HISTOMOLÉCULAIRE DES TUMEURS GLIALES Développement classifications (histo)moléculaires EN COMPLEMENT de l étude morphologique NE SUPPLANTE PAS l analyse l histologique +++ Données de FISH, SNP array, séquençage direct, PCR

12 BIOLOGIE MOLECULAIRE DES GLIOMES 70% DES GLIOMES DIFFUS DE GRADE II ET III ET GLIOBLASTOMES SECONDAIRES Mutation des gènes g IDH1/2 Evènement le plus précoce dans la gliomagenèse

13 IDH1 Enzyme isocitrate déshydrogénase 1 (cytoplasme) Mutation R132H +++ : 70% gliomes II-IV IV (GB IIaires ) Mutation précoce,, avant TP53 et 1p/19q Mutation dans les tumeurs cartilagineuses et LAM (15%) Valeur diagnostique : IDH mutée e = gliome diffus Valeur pronostique survie prolongée Valeur prédictive? (Houiller et al., 2010)

14 IDH1 Dang et al., 2010

15 MUTATION IDH2 Enzyme isocitrate déshydrogénase 2 Mitochondries Trois mutations décrites d R172 Mutations IDH2 rares, < 5% des gliomes Plus fréquentes dans les tumeurs oligodendrogliales

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17 Yan et al., 2009

18 MUTATION IDH1/2 ET SURVIE Astrocytomes anaplasiques IDH1 mutés s > Glioblastomes IDH1 mut > Astrocytomes anaplasiques IDH1 WT > Glioblastomes IDH1 WT Statut IDH1/2 : facteur pronostique plus puissant que le grading de l OMSl Hartmann et al., Acta Neuropathol 2009

19 MÉTHODES DE DÉTECTION Immunohistochimie protéine mutée e IDH1-R132H Séquençage direct IDH1 et IDH2 PCR spécifique d allèle le IDH1 R132H IDH1 R172H CAT G A IDH2 R172K AAG G A Mutation IDH1 R132H: : CGT -> > CAT Mutation IDH2 R172K: : AGG -> > AAG

20 EN PRATIQUE Anticorps sensible et spécifique anti-idh1-r132h Autres anticorps variants minoritaires IDH1 et (à venir) IDH2 Oligodendrogliome Glioblastome primaire Capper et al., 2010

21 HPS IDH1

22 EN AVAL DE LA MUTATION IDH1/2 Inactivation du gène TP53 dans les astrocytomes Perte des chrs 1p et 19q dans oligodendrogliomes (codélétion 1p/19q)

23 MUTATION DE TP53 Tumeurs gliales de phénotype astrocytaire Grade II, III et glioblastomes secondaires Parfois dans les oligodendrogliomes anaplasiques (phénomène de progression tumorale) Détection possible en immunohistochimie (protéine mutée demi-vie accumulation)

24 CODELETION 1P/19Q Oligodendrogliomes de grade II et III Perte complète des bras chr 1p et 19q Résultat d une d translocation t(1;19) Point de cassure centromérique/péricentromériquerique/p ricentromériquerique Homologie de séquence s : séquences s répétées r de type α- satellite favorisent cassures Gènes candidats?

25 OLIGODENDROGLIOME PERTE COMBINEE DES CHROMOSOMES 1p ET 19q TECHNIQUE FISH TRANSLOCATION t(1;19) Jenkins et al., 2006

26 CGH array CODELETION 1p/19q Survie prolongée e et chimiosensibilité (PCV, TMZ) Riemenschneider et al., 2010

27 PHÉNOMÈNE NE DE PROGRESSION TUMORALE Accumulation d altérations génétiques g dans les cellules tumorales au cours du temps Contribue à la progression vers l anaplasie l GB

28 Riemenschneider et al., 2010

29 GLIOMES DIFFUS DE L ADULTEL Deux génies g évolutifs : Type «astrocytaire» : phénotype astrocytaire (ou oligoastrocytaire), profil IDH1+/p53+, absence de codélétion = pronostic médiocre Type «oligodendroglial» : phénotype oligodendroglial «classique»,, profil IDH1+/p53-, codélétion 1p/19q = pronostic plus favorable

30 BIOMARQUEURS MOLECULAIRES DES GLIOMES Riemenschneider et al., 2010

31 Riemenschneider et al., 2010

32 GLIOBLASTOMES PRIMAIRES OU DE NOVO Amplification de l EGFR l Gain du 7 Perte du 9p Perte du 10 Mutation TP53 dans 40% des cas CGH array 1MB Mutation IDH1/2 : 5 à 10% des cas (vrais GB de novo?) Absence de codélétion 1p/19q

33 Riemenschneider et al., 2010

34 DUPLICATION DU GENE BRAF DANS LES ASTROCYTOMES PILOCYTIQUES 7q34 Pfister et al., 2008

35 FUSION BRAF-KIAA1549 Rodriguez, Annu Rev Pathol 2013

36 MUTATION BRAF V600E < 1/3 des astrocytomes pilocytiques (12,5-33%) 2/3 des xanthoastrocytomes pléomorphes (65%) 50% des gangliogliomes DNT (0 DNT (0-30%) Tumeurs glioneuronales de bas grade de l enfant et adulte jeune

37 PARTICULARITE DES TUMEURS CEREBRALES PEDIATRIQUES La grande diversité des diagnostics histopathologiques Prédilection pour la fosse cérébrale c postérieure (FCP) Degré d urgence diagnostique ++

38 REPARTITION DES TUMEURS PEDIATRIQUES DU SNC PAR SITE

39 REPARTITION DES TUMEURS PEDIATRIQUES DU SNC PAR SITE

40 REPARTITION DES TUMEURS DU SNC PAR SITE (TOUT ÂGE CONFONDU)

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46 ASTROCYTOME PILOCYTIQUE La plus fréquente des tumeurs (bénignes) du SNC Localisation cérébelleuse +++ Hémisphères cérébraux, c NGC, nerfs optiques, TC (face postérieure, exophytique),, moelle Lésion bien limitée, kystique avec composante charnue prenant le contraste Grade I de l OMSl

47 LES GLIOMES DIFFUS

48 GLIOMES DIFFUS Prolifération ration tumorale de nature gliale Pouvoir invasif Caractère re infiltrant >< exérèse totale Forme la plus agressive : glioblastome Forme de «bas grade» (II) chez l enfant l évolue rarement vers l anaplasie l > < gliomes de l adulte l inéluctable) adulte («transformation» anaplasique

49 LES GLIOMES DIFFUS OMS 2007 TUMEURS ASTROCYTAIRES - Astrocytome diffus (grade II) - Astrocytome anaplasique (grade III) - Glioblastome (grade IV) TUMEURS OLIGODENDROGLIALES - Oligodendrogliome (grade II) - Oligodendrogliome anaplasique (grade III) - Non infiltrant : astrocytome pilocytique (grade I)

50 LES GLIOMES DIFFUS OMS 2007 TUMEURS ASTROCYTAIRES - Astrocytome diffus (grade II) - Astrocytome anaplasique (grade III) - Glioblastome (grade IV) TUMEURS OLIGODENDROGLIALES - Oligodendrogliome (grade II) - Oligodendrogliome anaplasique (grade III) - Non infiltrant : astrocytome pilocytique (grade I)

51 GLIOBLASTOME Forme la plus agressive de tumeur gliale Pléomorphisme cellulaire Atypies nucléaires Activité mitotique marquée Prolifération ration endothélio lio-capillaire Thromboses Nécrose (pseudo- palissades) HES

52 CAS PARTICULIER DES GLIOMES DIFFUS DU TRONC

53 GLIOMES DIFFUS DU TRONC 10-20% des tumeurs du SNC de l enfantl Gliomes diffus de haut grade (III ou IV) Phénotype astrocytaire (ou indétermin terminé : cellules gliales peu différenci renciées) es) Age au diagnostic : 6-77 ans Imagerie caractéristique ristique Biopsies +++ même si imagerie typique Radiothérapie +++ Survie < 2 ans dans 90% des cas ( ( 12 mois)

54 GLIOMES DIFFUS DU TRONC Probablement une des seules tumeurs traitées sans diagnostic histopathologique Malgré des traitements lourds Problème : pas de matériel disponible pour la recherche absence de progrès s thérapeutiques Besoin meilleure compréhension de ces lésions l ++ Retour en arrière re : patients plus volontiers biopsiés

55 GLIOMES DIFFUS INTRINSEQUES DU PONT DE L ENFANTL Diffuse intrinsic pontin glioma (DIPG) «Gliome diffus de haut grade» On s affranchit s du phénotype tumoral et du grade En pratique, bas vs haut grade

56 BIOLOGIE MOLECULAIRE DES GLIOMES DU TRONC Mutation IDH1/2 14 ans : forme de l adultel Codélétion 1p/19q absente dans les oligodendrogliomes de l enfant l > < adulte Astrocytome pilocytique et réarrangements r de BRAF Tumeurs glioneuronales de bas grade (gangliogliome) : mutation BRAF-V600E

57 GLIOMES DIFFUS DE L ENFANTL Mutation de TP53 ++ Mutation des histones (H3.3 et H3.1) Aspects histopathologiques identiques mais physiopathogenèse se différente

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62 Les histones : protéines de liaison à l'adn Nucléosome : Octamère d'histones + double hélice d'adn 1er niveau d'empaquetage de l'adn Modifications post traductionnelles des histones : rôle dans la conformation de la chromatine et l expression des gènes 62

63 Fréquence des mutations des histones H3 : 70-80% des gliomes diffus pédiatriques 2 gènes : H3F3A (H3.3) +++ Mutation H3K27M Plus fréquente, ligne médiane +++ Enfants < 10 ans, pronostic Mutation H3G34R/V Moins fréquente, tumeurs hémisphériques Adolescents / Jeunes adultes HIST1H3B (H3.1) 63 K27M, uniquement le tronc cérébral

64 MUTATION DES HISTONES H3 DANS LES GLIOMES PÉDIATRIQUES Fontebasso et al.,

65 MUTATION DES HISTONES H3 Séquençage Sanger IHC anti-h3k27me3 : H3K27me3 : triméthylation physiologique de K27, localisation nucléaire Absence de la triméthylation : perte de l expression nucléaire de H3K27me3 Mutation H3K27M : perte de l expression H3K27me3 par les cellules tumorales

66 Glioblastome du TC de l enfant Perte d expression nucléaire par les cellules tumorales Cellules résiduelles (neuropile, vaisseaux, lymphocytes) : expression conservée 66 Glioblastome sans mutation des histones Expression nucléaire forte des cellules tumorales

67 IMMUNOHISTOCHIMIE Nouvel anticorps contre la protéine mutée K27M Expression nucléaire de la protéine = présence d une mutation Venneti et al.

68 ALTERATIONS GENETIQUES DES GLIOMES DIFFUS DU TRONC DE L ENFANT

69 ALTERATIONS GENETIQUES DES GLIOMES DIFFUS DU TRONC DE L ENFANT Mutation des histones : H3.3 (64%) et H3.3 (12%) Mutation H3.3 : gliomes grade II-IV Mutation H3.1 : grade III-IV Survie plus brève si mutation H3.3 vs WT (0,63 vs 1,84 an) Pour les GB, survie H3-mutés : 0,96 vs 1,99 pour H3-WT Mutation de TP53 : 65% des GB et 25% grade III Amplification PDGFR-a : 36-43% mais 50% si H3 muté Mutation ACVR1 : 20-25% des gliomes grade III-IV PI3KCA : 15% des gliomes du tronc

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71 ALTERATIONS GENETIQUES DES GLIOMES DIFFUS DU TRONC DE L ENFANT Quelque soit le grade, une mutation H3.3 confère un mauvais pronostic Si gliome diffus de grade II sur biopsie mais mutation H3.3 = pronostic comparable à celui d un GB Recherche systématique de la mutation

72 CARACTERISTIQUES MOLECULAIRES DES GLIOMES DIFFUS DU TRONC DE L ADULTE

73 CARACTERISTIQUES MOLECULAIRES DES GLIOMES DIFFUS DU TRONC DE L ADULTE des gliomes diffus supratentoriels de l adulte En termes de biologie moléculaire, plus proches des gliomes diffus du tronc de l enfant Fréquence des mutations des histones Rareté des mutations IDH1/2 Mais, meilleur pronostic / enfant

74 CARACTERISTIQUES MOLECULAIRES DES GLIOMES DIFFUS DU TRONC DE L ADULTE Mutation IDH1 rare (28,6%, 2/7 cas), autre qu IDH1-R132H (IDH1-R132G, IDH1-R132C), survie plus longue Pas de mutation IDH2 Mutation des histones : 37,5% des cas (3/8, 2 H3.3 et 1 H3.1) vs 2,9% des gliomes supratentoriels Gain du 7 et perte du 10 moins fréquents Pas d amplification EGFR Parfois amplification PDGR-α

75 ANATOMIE PATHOLOGIQUE DES GLIOMES DIFFUS DU TRONC Absence des marqueurs moléculaires très s utiles dans les gliomes diffus cérébraux c de l adulte l (IDH1/2, 1p/19q) Mais, mutations des histones H3 Communes enfant et adulte Histogenèse se différente adulte vs enfant (pronostic ) Mutation ACVR1