Cancer, maladie géné/que : muta/on, amplifica/on, transloca/on

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1 Cancer, maladie géné/que : muta/on, amplifica/on, transloca/on

2 Le dogme de la mutation somatique Les premières démonstrations que des agents extérieurs (chimiques ou physiques) pouvaient conduire au cancer datent de travaux menés entre => Notions d agents mutagènes ou carcinogènes (agents génotoxiques). Les lésions ou altérations de l ADN sont normalement prises en charge par des systèmes de réparation de l ADN. Ces lésions peuvent conduire au cancer, si elles ne sont pas réparées. Le cancer serait donc une maladie de l ADN.

3 Agents génotoxiques et lésions de l ADN Facteurs exogènes Radiations ionisantes (Rayons à haut potentiel énergique) Cassures doubles brins => Délétions ou translocations Radicaux libres => cassures simples brins, bases endommagées Rayonnement Ultraviolet (UV) Formation de dimères de pyrimidine Mutations CC TT et C T Cancers cutanés Carcinogènes chimiques (http://monographs.iarc.fr) Amines hétérocycliques hydrocarbures aromatiques polycycliques amiante, arsenic, cadmium.

4 Conséquences des lésions de l ADN non réparées Cellule normale Instabilités génétiques Instabilités chromosomiques Transformation Modifications morphologiques, biochimiques et biologiques Cellule transformée

5 Etudes systématiques du génome dans différentes localisations cancéreuses Forte incidence d anomalies génétiques > souvent 10,000 mutations par cancer - minorité sont des mutations driver - grande majorité sont passagères Hétérogénéité au sein et entre les types de tumeurs Mutations ponctuelles, aberrations chromosomiques

6 Les aberrations chromosomiques Elles sont dues à une instabilité chromosomique qui reflète un défaut de ségrégation mitotique. Gain ou perte de chromosomes => Aneuploïdie Gain ou perte d une portion de chromosome => amplification, larges délétions Réarrangements chromosomiques suite à des cassures de l ADN => translocations, insertions => gènes de fusion ou forte expression d un gène Caryotypage d une cellule de cancer du poumon par hybridation in situ. Les chromosomes en métaphase sont marqués par 23 fluochromes. Rajagopalan and Lengauer, Nature 432, 2004.

7 Conséquences des altérations génétiques Les altérations génétiques peuvent toucher des gènes dont la protéine codée joue un rôle dans : le contrôle de la prolifération cellulaire => Activation de médiateurs positifs => Inactivation des médiateurs négatifs (freins) le contrôle de l apoptose la différenciation cellulaire la réparation de l ADN l adhésion cellulaire l angiogenèse l élimination de catabolites toxiques.

8 Conséquences des altérations génétiques => Implication à tous les stades du développement tumoral Initiation de la cancérogenèse Résistance à l apoptose Adaptation des cellules cancéreuses à leur environnement => échapper au système immunitaire Progression tumorale => Angiogenèse => Invasion, migration Résistance thérapeutique => Surexpression de gènes de survie Douglas Hanahan and Robert A.Weinberg. (2000). The Hallmarks of Cancer (Review). Cell, Vol. 100 :

9 GÈNES IMPLIQUÉS DANS LE CANCER

10 Cancer Une maladie du Génome Challenge Chaque tumeur est différente Chaque personne atteinte d un cancer est différente

11 Multi-stage chemical carcinogenesis

12 ac/va/on of proto- oncogenes point muta/ons ras overexpression myc, raf, her- 2, and jun amplifica/on of chromosome segments translocated and become juxtaposed to a powerful promoter bcl- 2

13 Loss of func/on of tumor- suppressor bimodal fashion, genes most frequently involves point muta/ons in one allele and loss of the second allele by dele/on, recombina/onal event, or chromosomal nondisjunc/on.

14 Amplification génique

15 Amplification génique

16

17 Remaniements chromosomiques

18

19 Fusion génique

20

21 Cancer colo rectal

22 Cancer colo rectal

23 Cancer colo rectal

24

25 Epigénétique Etude des changements d expression des gènes survenant en l absence de mutations de l ADN En pratique, étude des variations de l expression des gènes sur le long terme et du contrôle stable de l expression des gènes : profils d expression des gènes qui tendent à être transmis à travers mitose... Situations pratiques où ce contrôle stable est exercé: inactivation X, empreinte génomique, contrôle de la différenciation cellulaire

26

27 Etat de méthylation de la région promotrice du gène suppresseur de tumeur RASSF1A Ilot CpG méthylé Ilot CpG non méthylé

28

29 Acétylation vs déacetylation des histones Acétylation des histones Chromatine décondensée: Etat transcriptionnel actif Déacetylation des histones Chromatine condensée: Etat transcriptionnel réprimé

30 Méthylation vs déméthylation des histones Méthylation des lysines H3K4, H3K36 et H3K79 Chromatine décondensée: Etat transcriptionnel actif Déméthylation des lysines H3K9, H3K27 et H4K20 Méthylation des lysines H3K9, H3K27 et H4K20 Chromatine condensée: Etat transcriptionnel réprimé Déméthylation des lysines H3K4, H3K36 et H3K79

31 Characteristics of mirnas Small non-coding double stranded RNAs Approximately nt long Repress activity of complementary mrnas Regulate 30% of mammalian gene products 1 mirna = hundreds of mrnas you can change a phenotype by modulating a single mirna Thomas Wurdinger, HMS Have been described in invertebrates and vertebrates: worms, fungi, plants, and mammals Many are conserved between vertebrates and invertebrates

32 mirnas as Oncogenes and Tumor Supressors

33 mirna Dysregulation in Human Cancer

34 Conclusion 1 La cancérogenèse = accumulation de modifications génétiques et épigénétiques Cellule saine Tumeur Modifications génétiques et épigénétiques Exemple de la carcinogenèse prostatique

35 Conclusion 2

36

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