Carcinogenèse virale : les bases Partie 1 PDF

UE PAB 18/10/2023 10h-11h Pr Pretet Binôme : duo tm Carcinogenèse virale : les bases Partie 1 Objectif général du cours : Com...

UE PAB 18/10/2023 10h-11h Pr Pretet Binôme : duo tm Carcinogenèse virale : les bases Partie 1 Objectif général du cours : Comprendre comment des virus conduisent au développement d’un cancer, on va voir qu’il y a différents types de virus qui donnent des cancers. Objectifs spécifiques : Connaître les bases moléculaires de l’oncogenèse virale. Connaître les principaux virus oncogènes Carcinogenèse virale = Virus donnant un cancer : le papillomavirus ( HPV, centre national de référence du papillomavirus humain à Besançon), le VIH ( indirectement car le virus en lui même n’est pas carcinogène/ oncogène → agit par immunosuppression), les virus de l’hépatite B qui donne le cancer du foie, le virus de l’hépatite C. ( non dit ) I. Historique des découvertes 1) Prix Nobel physiologie médecine en 2008 Trois chercheurs ont obtenu un prix Nobel médecine en 2008 : →Françoise Barré-Sinoussi, →Luc Montagnier →Harald Zur Hause. Françoise Barré-Sinoussi et Luc Montagnier, deux chercheurs, ont travaillé et identifier le VIH dans les années 80. Luc Montagnier était le patron du laboratoire et Françoise Barré-Sinoussi, était celle qui faisait les manipulations, après avoir passé du temps chez Robert Gallo, un rétro-virologue qui travaillait au National Cancer Institute. Harald Zur Hausen est un chercheur allemand qui a travaillé sur le papillomavirus et sa carcinogénénité qui a mis en évidence le génome notamment dans les cancers du col de l’utérus. Des années 2003 à 2012/2013/2014, Besançon avait un gros programme de travail avec les allemand du DKFZ ( centre de recherche contre le cancer en Allemagne ), sur des projets de carcinogenèse virale. 2) La carcinogenè se virale dans le temps La carcinogenèse virale, aujourd’hui c’est une évidence, mais quand on reprend un peu l’histoire, c’est une idée qui a prit du temps ( à peu près un siècle ), pour que conceptuellement on associe un virus a un cancer. Associer un virus à une maladie a déjà pas été simple au départ, l’associer à un cancer, un peu moins évident, et l’associer à un cancer chez l’Homme encore moins évident. D’où l’importance de Harald Zur Hausen qui a ramé dans les années 60 a asseoir cette idée et ce concept, qu’un virus pouvait conduire à un cancer. 1/8 UE PAB 18/10/2023 10h-11h Pr Pretet Binôme : duo tm la frise n’est pas à apprendre elle est parcourue jusqu’à certains événements spéciaux Deux scientifiques Iwanowsky et Beijerinck, qui travaillaient sur la mosaïque du tabac ( = maladie du tabac qui était conséquente en fin 19è siècle, due au développement de l’industrie du tabac ). Maladie traduite par l’apparition d’une plage de nécrose sur les feuilles de tabac. Enjeu majeur à l’époque. A ce temps-là, les bactéries étaient connues grâce à Pasteur mais dans cette situation il n’y avait aucune bactérie. L’évolution des idées, des concepts et des connaissances est étroitement liée aux ruptures technologiques. Ici la rupture est d’avoir travaillé sur des plantes malades, ils ont réalisé des broyats (en les broyant) et des lyses cellulaires et ont filtré le tout dans des filtres de porcelaine (systè me de filtre dont le tamis ne laisse passer aucune cellule) et ont ré inoculé les filtrats acellulaires sur des plans de tabac et ont reproduit la maladie sur des plantes initialement saines. Ils ont alors eu l’idée qu’une entité acellulaire pouvait inoculer la maladie. On sait aujourd’hui que c’est le virus de la mosaïque du tabac. Plus tard, des études ont été menées sur l’apparition de verrues chez les chiens ( notamment dans la cavité orale). La mê me expérience a été répétée : ils ont pris des verrues, ont broyé les cellules, les ont filtrées puis réinjectées aux chiens qui ont développé ces verrues. Au début du siè cle dernier :  Certains parasites chez le chat sont responsables du cancer du foie  Bilharzia, responsable du cancer de la vessie (parasitose)  Marek a travaillé sur le neurolymphomarose du poulet qui a probablement un lien avec un virus (maladie des cellules sanguines) non dit Ciuffo, en 1907, a pris des verrues sur lui, les a broyées et a extrait le filtrat et se l’est réinjecté (les verrues ont repoussé). Aujourd’hui on sait que les verrues sont des papillomavirus humains Ellermann et Bang (1908) montrent la transmission acellulaire d’une leucémie de poulet 1911 : Rous travaille sur la transmission acellulaire d’un sarcome (tumeur des tissus conjonctif ) de poulet (Prix Nobel en 1966), ce travail fû t un point charniè re dans la recherche sur ce sujet. Car ce fû t la 1è re mise en évidence d’une « vraie tumeur » (on entend par ceci solide) mettant en cause un 2/8 UE PAB 18/10/2023 10h-11h Pr Pretet Binôme : duo tm virus. C’est un événement majeur. Important car a l’époque les lymphomes ( leucémie de poulet de 1908 ) n’étaient pas vraiment des cancers (à l’époque n’était pas considérée comme un cancer car il devait être solide, non dit Dans les années 30, Shope : mise en évidence d’une transmission acellulaire d’une tumeur fibromateuse chez le lapin « cotton-tail », les lésions développées forment des sortes de grosses cornes. Bittmer : montre la transmission d’une tumeur mammaire par le lait, identification du virus MMTV, virus murin transmis par le lait. Non dit Rous a remarqué qu’un papillome dégénérait en tumeur chez un lapin domestique. Non dit 1950-1 : Gross met en évidence la transmission d’une leucémie murine par un rétrovirus, ils sont donc capables de transmettre le cancer chez les animaux notamment. C'est une étape extrêmement importante. Non dit 1957 : Friend identifie le rétrovirus en cause dans l’érythroblastose aviaire. ERB1, 2, 3... (= récepteur à l’EGF). C’est un rétrovirus qui est altéré : c’est un version tronquée. Non dit Années 60 : petits virus à ADN qui donnent des cancers chez les animaux notamment (SV40) qui donne des cancers chez le singe non dit 1964 : Epstein et Barr mettent en évidence la présence de virus EBV dans les lymphomes (= cellules cancéreuses) de Burkit en microscopie électronique et découverte du syndrome de Eipstein Barr C’est un événement majeur de la carcinogenèse virale. Le lien est établi entre virus et cellules cancérogènes. C’est un événement majeur qui permet d’observer cette notion d’intracellulaire qui produit la maladie. Année 70 : Stehelin a participé aux origines cellulaires d’oncogè nes rétroviraux. Ces gè nes de virus qui donnent des cancers sont des gè nes cellulaires et pas de virus. Il a compris que les gènes de ces rétrovirus ont une origine cellulaire, ce ne sont pas des gènes viraux à proprement parler. Cette découverte a été faite à l’aide de la sonde. Non dit 3 1978 : Gallo qui était le pape des rétrovirus (RV) au National Cancer Institue identifie HTLV1 et 2 + leucémie. Il a failli remporter le prix Nobel pour la découverte du VIH mais ce sont les chercheurs de l’institut Pasteur qui l’ont finalement remporté, on a frôlé l’incident diplomatique entre la France et les USA. Non dit Dans les années 1980, beaucoup de cancers humains ont été découverts grâce à la biologie moléculaire ( rupture technologique ) qui a vraiment pris le pas pour identifier les virus causant des cancers chez l’homme tels que HBV, HCV (hépatites B et C), HPV (papillomavirus humain), MCpy, notamment par les techniques de séquençage haut débit. Apparition de la PCR année 80, avec approche moléculaire pour étudier l’ADN et les ARN. 🡪 C’est vraiment à partir des années 70 que l’on commence a ce dire que les virus sont responsable des cancers, ( même si certains avaient le pressentiment bien avant ) 3/8 UE PAB 18/10/2023 10h-11h Pr Pretet Binôme : duo tm 3) Petit aparté à savoir 20% des cancers sont dus à des agents infectieux (que ce soit des virus, champignions, des parasites ou des bactéries) dont les 3⁄4 sont des virus. Ex : bactéries comme Helicobacter pilory responsables du cancer de l’estomac 15% sont dus à des virus : rétrovirus (virus capable de rétranscrire de l’ARN à de l’ADN comme le VIH), virus à ADN, virus ARN. 5% sont dus au papillomavirus. II. Lien de causalité 1) Généralités La carcinogenè se virale est un concept qui a pris du temps pour être découvert (de la mosaïque du tabac jusqu’à l’acceptation de cette théorie il s’est écoulé un siè cle). Non dit 🡪 Pas toujours évident car il faut établir un lien de causalité entre l’infection virale et le développement d’un cancer. La premiè re des choses est d’identifier la présence du génome viral, or : o Il y a un impact de la sensibilité des techniques selon la technique utilisée on aura une sensibilité de déduction différente (on peut dire qu’il n’y a pas de virus alors qu’ils sont en réalité présents mais non visibles par cette technique). o Signification des faibles nombres de copies: on retrouve de temps en temps, le virus de l’herpè s dans les cancers du sein, y-a-t-il un lien ? ( le prof n’est pas très convaincu par cette idée ) o Fréquence de détection du virus >> fréquence des cancers (un cancer est une conséquence rare d’une infection). EX. 100% des cancers du col de l’utérus sont dû à HPV mais toutes les personnes ayant HPV ne développent pas forcément de cancer. Ce sera plus fréquent de détecter un virus mais ça ne veut pas dire qu’il y aura un cancer !!!! Approche expérimentale : un agent infectieux donne une maladie, or : o Période de latence (trop) importante (plusieurs décennies) pour mettre en place de réelles expérimentations ; ex d’une infection par HPV mais on déclare un cancer et des éventuels symptômes des années plus tard. Affecter 20 ans déclarer à 60 ans → dure de faire le lien o Fréquence de l’infection >> fréquence des cancers ; beaucoup d’infections, peu de cancer et si on met 40 ans à le démontrer, ce sera compliqué ⇒Seule une fraction de la population est susceptible de développer un cancer (l’infection est nécessaire au déclenchement du cancer mais elle n’est pas suffisante) o Contribution plus ou moins directe de certains virus : herpè s, VIH (contribution indirecte par l’immunosuppression) o Nécessité de co-facteurs, qui peuvent être immunitaires, épigénétique, lié au virus, au soleil, à l’environnement, à des produits toxiques... (accumulation d’anomalies et d’évènements qui conduisent au processus de carcinogenè se qui peut prendre beaucoup de temps, le virus est nécessaire mais pas suffisant, on a besoin de plus genre une mutation, un autre agent pathogène …). non dit 4/8 UE PAB 18/10/2023 10h-11h Pr Pretet Binôme : duo tm III. Les critè res de Hill (1965, épidémiologiste) Il y a 9 conditions à remplir pour établir le lien de causalité entre cancer et conséquences, entre un agent physique/physiologique et un cancer : 2) Force d’association mesurée par les études épidémiologiques : OR de 50-500 (Odd ratio : lié à l’aléatoire, on prend des gens malades et non malades et on regarde si l’agent est présent dans les deux populations ou que chez les gens malades. Puis on regarde les fréquences.) 3) Temporalité de l’association : exposition au virus PUIS cancer. 4) Constante et reproductibilité de l’association, observée dans différentes populations (différents pays,...) 5) Spécificité de l’association, si c’est bien toujours le(s) mê mes agents qui induisent un cancer 6) Relation dose-effet (si exposition répétée et intense, le risque augmente). 7) Plausibilité biologique de l’association et cohérence biologique : est-ce que les éléments biologiques expliquent la carcinogenè se ? Si le virus ne fait que tuer les cellules, c’est moins plausible que s’il les pousse à se multiplier. Ceci se base sur les connaissances actuelles. 8) Existence de données expérimentales, pour pouvoir reproduire les observations. 9) Mécanismes biologiques de la carcinogenè se (limité par l’état de connaissance au moment où on se pose la question). 10) Analogie : est-ce que tel virus est responsable d'un tel cancer ? Analogie avec les animaux dans des conditions particuliè res. 🡪Il faut remplir ces critè res pour prouver un lien de causalité, ce qui n’est pas toujours simple. IV. Le virus 1) Virus comme carcinogè ne direct (Zur Hausen, 1991) Le virus est directement responsable du processus d’oncogenè se. Il va falloir détecter le génome cancéreux dans toutes les cellules tumorales (si le génome apparaît seulement dans la moitié des cellules c’est probablement un effet indirect). 2 approches pour démontrer le rôle direct : 4) Transfection du génome d’une cellule oncogè ne dans une cellule normale = introduire le génome du virus dans une cellule normale. Elle doit se transformer. o Immortalisation et développement de tumeur si c’est un carcinogè ne direct 5) Extinction du génome (si on cible certaines protéines du virus pour les éteindre, grâce à des ARN interférents notamment). o Réversion du phénotype transformé, les cellules meurent car protéines virales sont essentielles au phénotype viral = notion d’addiction. 🡪 La transfection et l’extinction caractérisent l’addiction des cellules au virus ou aux propriétés oncogènes (elles dépendent de lui). La présence des protéines virales est requise, nécessaire pour la survie des cellules. Une forme d’addiction oncogénique, les présence de ces gènes sont indispensables au phénotype cancéreux.  Etude cas/ témoin : agent infectieux comme facteur de risque majeur (approche épidémiologique)  Prévention par vaccination spécifique permet de prouver le lien de causalité virus /cancer si le taux de cancer chute aprè s une campagne de vaccination. HBV/HPV. La campagne a commencé en 2005 et on observe une diminution du taux de cancer dans une population vaccinée.(ex : à Taïwan le cancer du foie était trè s prévalent, majoritairement causé par 5/8 UE PAB 18/10/2023 10h-11h Pr Pretet Binôme : duo tm l’hépatite B, une campagne de vaccination massive a permis de faire chuter ces taux depuis les années 80.) Si on vaccine massivement une population, et que le cancer disparaît. Il n’y a pas de doute sur l’agent oncogène. 2) Virus comme carcinogè ne indirect (module le micro- environnement) Le virus n’est pas directement responsable du processus d’oncogenè se.  Inhibition de l’apoptose : les virus empê chent les cellules de mourir et elles accumulent alors les anomalies o Certains HPV cutanés inhibent l’apoptose de cellules ayant acquis des anomalies génétiques (grâce à des facteurs physiques comme les UV, chimiques...)  Amplification de virus pré-existants (in vitro). Certains virus favorisent la réplication d’autres virus qui peuvent ê tre oncogè nes (En cours le prof à dit “laissez tomber cette phrase” car ça lui echappait).  Mutation, réarrangements chromosomiques (processus d’oncogenè se à la suite de ça).  Immunodépression induite par HIV o Tumeurs associées à infection persistance à EBV (donne lymphomes et cancers du nasopharynx), HHV8 : sarcome de Kaposi = tumeur cutanée, rouge violacée. Au moment de l’explosion du VIH, explosion concomitante de ces tumeurs trè s rares car les patients étaient immunodéprimés à cause du VIH. Le VIH en soi n’est pas un virus carcinogène par contre l’immunodépression qu’il induit permet les infections persistantes qui vont conduire à des lymphomes via EBV, des sarcomes de Kaposi via HHV8 ou encore des cancers associés aux HPV..  Inflammation chronique des tissus générée par des virus (notamment les virus des hépatites B et C) qui promeut l’oncogenè se. V. Virus = facteur nécessaire, non suffisant  Prévalence infection >> prévalence cancer : plus de personnes infectées par les virus que de personnes infectées par le cancer cà d que quand on a un virus, on n’a pas forcément un cancer. (SI on prend l’exemple des papillomavirus humains, pour 500 millions de personnes infectées, on a 600 000 cancers). Qu’une petite fraction dégénère en cancer.  Latence entre l’infection et le développement du cancer de plusieurs années voire décennies, temps qui peut ê tre utilisé pour faire du dépistage. La latence dure plusieurs décennies car il faut des cofacteurs immunitaires/environnementaux pour qu’il y ait un cancer. Exemple : cancer de l'utérus, c'est 30 ans, les leucémies peuvent aller jusqu’à 50 ans.  Facteurs d’interférence cellulaire sur lesquels a travaillé Zur Hausen (CIF = Cellular Interference Factor) agissent dans l’intimité de la cellule et sont des facteurs impliqués dans le contrô le de l’infection persistante, la cellule va déterminer le potentiel carcinogè ne de l’infection o Surveillance immunitaire (élimine virus) VS immunoévasion (échappement au systè me immunitaire) o Induction de la sénescence (p16 et p14) pour se protéger VS mutations pour échapper à la sénescence o Régulation paracrine (TNF alpha, macrophage) 🡪 Le virus seul ne peut pas induire le cancer mais il le fait par dérégulation de certains mécanismes cellulaires (notamment les facteurs d’interférence cellulaire). On verra aussi plus tard que les virus n’ont pas la conscience en soit de vouloir faire un cancer, les mécanismes qui touchent à la 6/8 UE PAB 18/10/2023 10h-11h Pr Pretet Binôme : duo tm prolifération cellulaire lui permettent uniquement de répliquer son génome. (On ne peut donc pas en vouloir au virus…) 1. Historiquement Les rétrovirus : Peyton Rous, 1911 : Prix Nobel en 1966 o Transmission d’une tumeur de poulet (néoplasme aviaire) par inoculation d’un extrait acellulaire de la tumeur (premiè re tumeur solide transmise par solution acellulaire) a permis identification du Virus du Sarcome de Rous (RSV) o Identification du gè ne src (sarcome) responsable du processus d’oncogenè se chez ce virus, src est une protéine kinase qui porte l’activité oncogénique et force la prolifération cellulaire. Ce virus est un rétrovirus : les rétrovirus, pour faire simple, sont des virus ARN qui, lorsqu' ils infectent une cellule avec une transcriptase inverse, vont fabriquer un ADN complémentaire qui va être double brin, et cet ADN complémentaire double brin du génome du rétrovirus va s’intégrer au génome de la cellule. Et ce génome va être transcrit pour fabriquer un ARN viral complet. + production des protéines d'enveloppe pour reformer des nouveaux virus. Varmus et Bishop, 1974, Prix Nobel en 1989 : origine cellulaire saine de src, explique que l’on ait c- Src VS v-Src (version cellulaire initiale vs version virale). Ils ont fait des hybridations avec des sondes qui reconnaissent le src du virus. Le gè ne src est un gè ne cellulaire qui a été emmené par le virus, donc les virus oncogè nes ont des gè nes cellulaires emmenés par les rétrovirus mais des versions tronquées, modifiées et non régulées qui induisent des cancers. A l’époque, le français Stehelin travaillait chez Varmus et Bishop. 2. Mécanisme d’action Src interagit au niveau des R aux FC ou cytokines en favorisant la phosphorylation de protéines telles que STAT3, interagit également avec kinases comme ABL, module une expression de gè ne en faveur de la survie cellulaire. On a un facteur de croissance (en rouge) qui active la voie JAK et on a une kinase qui phosphoryle STAT et active l’expression de gè nes. VI. Les rétrovirus Ils induisent des tumeurs par 3 mécanismes :  Transduction virale (Rous Sarcoma Virus) : le génome tumoral dispose d’un virus oncogè ne (v-Src) qui va ê tre produit et va activer les voies de transduction : action directe et raffinée. Quand la cellule est infectée, elle va devenir tumorale en quelques cycles. V-Src shunte les 7/8 UE PAB 18/10/2023 10h-11h Pr Pretet Binôme : duo tm voies de signalisation de la survie. La version anormale de kinase induit la prolifération : processus rapide. Il y a une très forte probabilité de cancer et une courte période de latence. Quand le virus affecte une cellule il va exprimer différent transcrit pour produire du “gag/pol.env” mais il va aussi produire du Src ( kinase qui active la survie et la prolifération cellulaire ).  Cis-acting rétrovirus (Avian Leukosis Virus) : Le virus possè de un promoteur viral permettant d’activer la transcription de codons oncogè nes cellulaires en cis cà d sur le mê me brin d’ADN (ex : c myc est un facteur de transcription qui transduit des signaux de proliférations). On parle de cis car le promoteur est situé à cô té du proto-oncogè ne. Il ne dispose pas à proprement parler d’une séquence qui code une séquence tumorale mais il a un promoteur qui l'induit.  Trans-acting rétrovirus (Human T-cell Lymhotropic Virus 1) : gè ne pX produit la protéine Tax virale (facteur de transcription) qui est activatrice de gè nes cellulaires et est nécessaire au cycle viral, elle va agir en trans (sur autres gè nes à distance) pour activer l’oncogenè se. Cela va activer notamment toutes les voies avec IL2, qui est une cytokine qui permet une prolifération des lymphocytes. Il a une structure qui ressemble à celle du sarcome de Rous avec la capside et ses enzymes. 8/8