Oncogenes, Anti-Oncogenes pt2 PDF

PAB - 04/10/2022 Selmani Distanciel 11h- 12h Binôme n°22 2) Mécanismes d'activation Les mécanismes d’activation des proto-oncogènes sont divers. Atteintes des proto-oncogènes diverses : - Les mutations ponctuel...

PAB - 04/10/2022 Selmani Distanciel 11h- 12h Binôme n°22 2) Mécanismes d'activation Les mécanismes d’activation des proto-oncogènes sont divers. Atteintes des proto-oncogènes diverses : - Les mutations ponctuelles (délétions ponctuelles) et peuvent aboutir à la formation d’une protéine hyperactive, constitutionnellement active qui n’est plus contrôlée par toutes les voies qui la régissent. - L’amplification génique : la copie du gène trouvée plusieurs fois et on retrouve cette protéine produite en partie augmentée, ainsi que son activité aussi. - Les réarrangements chromosomiques : -> soit le gène dépend du promoteur d’un autre gène, il est collé à la suite d’un promoteur très actif, donc l’expression est dérégulée et dépend de l’expression de l’autre gène : il va s’accumuler et être exprimé de façon aberrante. ->Soit Il y a des fusions de gènes, ( à peu près le même principe que le promoteur de l’autre gène) il y a aussi une portion de la protéine qui sera issue du gène associé. Donc création d’une protéine hybride, observée dans certaines pathologies (telle que la leucémie myéloïde chronique). ⇨ Tous ces mécanismes aboutissent à un gain de fonction et permettent de développer et de s’affranchir de toutes les voies de signalisation qui la contrôle. Les anomalies des proto-oncogènes ANOMALIES QUALITATIVES ANOMALIES QUANTITATIVES Mutation ponctuelle Amplification Translocation Mutation promoteur qui génère un promoteur actif Épigénétique Mutation insertionnelle ⇨ Activation constitutive : protéine ⇨ Surexpression continuellement activée indépendamment Page 1 of 10 PAB - 04/102022 Selmani Distanciel 11h- 12h Binôme n°22 de sa voie de signalisation Anomalies qualitatives : Mutation ponctuelle = Activation constitutive En général, à la surface d’une cellule, on trouve des récepteurs qui vont fixer le ligand. Cette fixation va permettre la transduction du signal => active une cascade de protéines => active certains facteurs de transcription => augmenteront l’expression de certains gènes => joue un rôle dans la prolifération cellulaire Exemple du récepteur à l’EGFR : différents ligands, dans sa voie de signalisation il va passer par RAS pour aboutir à la synthèse/l’expression de gènes qui interviennent dans la prolifération cellulaire. Différent modes d’atteintes de cette voie : - le R à l’EGFR qui est surexprimé donc suractivation de la voie : phénomène retrouvé dans les cancers colorectaux, du pancréas et pulmonaires. - Mutation ponctuelle de l’EGFR qui induit une activation continue indépendante de ses ligands, qui va activer de façon constitutive la voie RAS. Phénomène dans 10% des cancers pulmonaires et 20% des glioblastomes. - Possibilité aussi d’atteinte dans les différents acteurs de la voie par RAS qui est muté dans les cancers du pancréas, thyroïdien, colorectaux et pulmonaires. - Mutation activatrice (pour RAS et RAF) : RAF muté dans : mélanome, thyroïde. Translocation = Activation constitutive Intervient dans la prolifération cellulaire, différents mécanismes décrits précédemment. Le bon exemple, c’est la translocation du chromosome 9 sur le 22, dans les leucémies myéloïdes chroniques ; ou on a une protéine de fusion qui apparait, protéine de fusion BCR couplé à ABL. Cette protéine BCR est exprimée mais dépendante du gène ABL qui est ubiquitaire. Page 2 of 10 PAB - 04/10/2022 Selmani Distanciel 11h- 12h Binôme n°22 Donc la protéine BCR est exprimée de façon constitutive en dehors de toute régulation normale et l’activité kinase va être présente de façon anormale, complétement dépendante du gène ABL. Ce gène intervient dans la prolifération, la survie, la différentiation et augmente aussi la mobilité/ la motricité cellulaire, et diminue les phénomènes d’adhérence cellulaire, ce qui limite toutes les interactions avec les cellules voisines et la MEC. Il y a plusieurs types d'anomalies quantitatives : Exemple Amplifications de gènes = plusieurs copies du même gène : MDM2 : - Cancer sein - Ostéosarcomes Gène amplifié, + présent en nombre de copies et donc la protéine MDM2 surexprimée dans certains cancers, et il a le rôle d’inhiber et de bloquer la protéine p53 qui est le gardien du génome. La cellule n’est donc plus contrôlée au niveau de son cycle et donc prolifération +++. N-MYC : neuroblastome : ce facteur de transcription permet d’augmenter la prolifération et la survie. Exemple de la surexpression du gène hTERT : Mutation du promoteur : une modification du promoteur permet une surexpression du gène hTERT comme dans 30% des mélanomes, de nombreux glioblastome et des cancers de vessie. Méthylation du promoteur : phénomènes épigénétiques qui vont permettre une hyperméthylation du promoteur → induit une surexpression du gène (en général associée à un mauvais pronostic). Sur le graphique, on constate : Une méthylation de base du gène hTERT retrouvé dans les cellules souches pluripotentes. Dans les cellules normales, le niveau est à peu près équivalent. Une hyperméthylation au niveau des tumeurs. (associée à un mauvais pronostic) Page 3 of 10 PAB - 04/102022 Selmani Distanciel 11h- 12h Binôme n°22 Résumé de toutes ces anomalies : Amplification du gène : soit par son nombre de copies, soit par des mécanismes de surexpression (gain de fonction observé en général). On constate ≠ cibles qui peuvent être communes dans différents types de cancers tumoraux. En gris sur tableau : On peut avoir une amplification en nombre dans la tumeur En rouge sur tableau : On peut avoir une amplification que dans certains cas. Parfois certains de ces facteurs ne sont pas mutés et retrouvés dans certaines tumeurs. 1) Gènes suppresseurs de tumeur (GST) Atteinte plus complexe que les proto-oncogènes. Ils entrainent une perte de fonction. (seulement quand les 2 copies du gènes sont touchés) 1ère Approche cellulaire (Harris, 1971) : Fusion cellulaire Expérience : Les gènes dans une cellule tumorale fusionnés avec une cellule normale. Le phénotype final était normal. Lors d’une expérience de fusion cellulaire, on constate que les gènes du génome normal sont dominants par rapport à ceux du génome tumoral. Page 4 of 10 PAB - 04/10/2022 Selmani Distanciel 11h- 12h Binôme n°22 ⇨ Les allèles « normaux » répriment le phénotype tumoral. Une altération des deux allèles du GST est nécessaire à l’obtention d’une perte d’activité. Ainsi les oncogènes sont plutôt des accélérateurs, et les gènes suppresseurs de tumeurs sont plutôt des freins. Ils vont permettre de contrôler la prolifération cellulaire. Mais dans une cellule tumorale, on va avoir une surexpression des proto- oncogènes, et une altération des gènes suppresseurs de tumeurs, donc une perte des freins fonctionnels. Ces altérations peuvent se faire par : Mutations Délétions Insertions Anomalies de méthylation des promoteurs Pour que l’altération des gènes suppresseurs de tumeur soit effective, il faut bien qu’il y ait une altération des 2 allèles. C’est absolument nécessaire à l’obtention d’une perte d’activité, car c’est une action cellulaire récessive. Fonctions des gènes suppresseurs de tumeur : Rappel des trois familles des gènes suppresseurs de tumeur : « Gatekeeper » : croissance cellulaire, prolifération, apoptose « Caretaker » : réparation de l'ADN, assurent la bonne transmission du bon matériel génétique « Landscaper » : microenvironnement, interactions cellule-cellule ou cellule-matrice extracellulaire (MEC). Page 5 of 10 PAB - 04/102022 Selmani Distanciel 11h- 12h Binôme n°22 a) Gènes « Gatekeeper » (Rb, p53, INK4A, Bcl2) Ils contrôlent la croissance cellulaire, la différenciation, l'apoptose. Les grands acteurs : Rb intervient dans le cycle P53 intervient dans l’apoptose et la réparation de l’ADN INK4A intervient dans le cycle cellulaire et dans la régulation du fonctionnement de p53 Bcl2 intervient dans l’apoptose Cas du rétinoblastome (Knudson, 70’s) : altération du gène Rb Analyse épidémiologique cas sporadiques et familiaux o Cas familial : un allèle touché avec un rétinoblastome qui ne sera pas présent cliniquement. o Cas sporadique : une altération de Rb va se produire. Deux évènements doivent se produire o 1979 : Délétion de RB o 1983 : Second évènement → Perte de la seconde copie de RB Pénétrance de 100% pour les cas familiaux Syndrome Li-Fraumeni : altération germinale de p53 Il s’agit d’une mutation germinale (transmise de génération en génération) de TP53 Forte prédisposition aux cancers en tout genre : les leucémies, le cancer de la thyroïde, des ovaires ou du colon. Les patients porteurs doivent avoir une surveillance médicale spécifique. Pénétrance : 50% à 30 ans et 90% à 60 ans Initialement on pensait que P53 était un oncogène, mais attention, c’est bien un gène suppresseur de tumeur. Inactivation des GateKeeper par des virus à ADN Papillomavirus humain : protéines E7 (pRb) et E6 (p53) Adénovirus : EA1 (pRB) et E1B (p53) MCPyV : Ag T cible pRb et p53 Page 6 of 10 PAB - 04/10/2022 Selmani Distanciel 11h- 12h Binôme n°22 b) Gènes « Caretaker » : limitent l’accumulation des mutations -> réparation de l’ADN Ces gènes limitent l'accumulation des mutations et réparent l'ADN. Ils sont contrôlés par l’épigénétique. ⇨ ≠ mécanismes qui permettent la réparation de l’ADN si c’est l’atteinte d’un seul brin, des 2 brins, d’un grand fragment atteint ou pas : excisions nucléotidiques, recombinaisons homologues ou non, mismatch repair…. ⇨ Permet la transmission d’un patrimoine génétique sain aux cellules filles. Il existe de nombreux acteurs impliqués dans cette réparation. Par conséquent, de nombreuses mutations sont aussi possibles. En rouge : diminution de leur expression dans différents cancer En bleu : augmentation de l’expression Gris : parfois augmentation, parfois diminution de l’expression Les Mismatch Repair : MLH1 et MSH2( les 2 grands acteurs) Anomalies de réparation dans 13% des cancers du colon L’altération des mécanismes de réparation conduit à une instabilité des microsatellites (des fragments vont s’accumuler au niveau du matériel génétique entrainant une instabilité et une dérégulation de la prolifération de ces cellules). Gènes mutés dans le syndrome "cancer colorectal héréditaire sans polypose" HNPCC ou Syndrome de Lynch Nucléotide Excision Repair XP (Xeroderma Pigmentsum) Il existe une susceptibilité aux cancers induits par les UV, qui favorisent les altérations au niveau génomique. Sauf que si le gène concernant les réparations est lui-même altéré, alors il ne peut plus accomplir sa fonction. BRCA1 (chrs17) et BRCA2 (chrs13) Ceux sont des grands acteurs de la recombinaison homologue et de la réparation de l’ADN. Ils interviennent dans l’ubiquitination, la régulation transcriptionnelle, la régulation d’autres gènes et dans le développement embryonnaire. Les mutations sur BRCA1 et 2 : prédisposition/susceptibilité du cancer du sein/ovaire ++ mais aussi d’autres comme le cancer de la prostate, du pancréas et cancer du mélanome de façon moindre. Page 7 of 10 PAB - 04/102022 Selmani Distanciel 11h- 12h Binôme n°22 BRCA1 est porté par le chr 17 et BRCA2 par le chr 13. BRCA1 : + de 1800 aa Ils ont différentes fonctions : - Interviennent dans la réparation de l’ADN : l’ubiquitination, la régulation transcriptionnelle - Régule l’activité d’autres gènes ainsi que le développement embryonnaire. Pour les proto-oncogènes, les mutations activatrices constitutionnelles se font sur des hot-spot de recombinaisons (=position particulière sur le génome) qui permet d’acquérir un gain de fonction. Différent de BRCA1/2 qui sont de grosses molécules où peut survenir des mutations n’importe où, ces mutations seront toutes délétères, ce qui augmente le risque d’avoir un BRCA délétère. Il y a plus de risque d’avoir une protéine BRCA délétère par rapport à un proto-oncogène. S’il y a une lésion double brin de l’ADN : le complexe BRCA1 permet la réparation de l’ADN. Si les lésions sont trop importantes cela entraine la mort cellulaire. Si la réparation ne se fait pas bien pour des raisons de : mutations de BRCA, si le complexe ne se forme pas, les réparations se feront par d’autres biais mais elles seront moins spécifiques ce qui aboutira à la mort cellulaire ou à une instabilité génomique -> apparition d’autres altérations. Surveillance plus adaptée pour les patients atteints d’une altération de BRCA constitutionnelle car sont plus à risque. BRCA1 : A 70 ans, le risque de développer un cancer du sein est supérieur à 60% par rapport à la population générale et environ 60% pour le cancer de l’ovaire. BRCA 2 : 20% cancer ovaire et 60% cancer du sein Ces cancers peuvent se développer chez une personne jeune ou les hommes. TTT préventif mastectomie prophylactique, ovariectomie ou hystérectomie vers 40 ans : évite la survenue des cancers. Angelina Jolie s’est fait retirer les deux seins à titre préventif. c) Gènes « Landscaper » Les gènes Landscaper permettent le maintien du micro-environnement Page 8 of 10 PAB - 04/10/2022 Selmani Distanciel 11h- 12h Binôme n°22 - C’est-à-dire qu’ils permettent à la cellule d’agir avec les protéines de la MEC - Avec les molécules d’adhérence cellulaire - Les facteurs de croissance, de transcription. En cas d’anomalies de ces gènes on observe : - Une infiltration de cellules inflammatoires - La production anormale de chimiokines Ce qui va aboutir à une prolifération cellulaire incontrôlée. Ex : jonctions cadhérine (qui font intervenir la cadhérine, β et α caténine, et l’actine) Dans une cellule normale la β caténine est soit sous forme libre, soit sous forme liée dans des jonctions cadhérine. Ces jonctions vont réguler la proportion de β caténine libre dans le cytoplasme. En effet, plus on va avoir de jonctions, plus la β caténine va être associée dans la jonction et il y en aura moins dans le cytoplasme, et inversement moins il y aura de jonction plus il y en aura dans le cytoplasme. Cette augmentation de β caténine dans le cytoplasme va permettre une prolifération de la cellule (car elle a peu de voisines). La β caténine va s’associer aux facteurs de croissance TCF/LEF pour permettre la prolifération cellulaire. (Lorsqu’on diminue la forme libre de la β caténine, on diminue sa fonction de facteur de transcription donc on diminue la prolifération cellulaire.) Ce mécanisme est régulé par le complexe GSk3-APC qui va phosphoryler la β caténine libre puis permettre sa dégradation, et empêcher la prolifération cellulaire. La voie Wnt inhibe la GSk3 donc inhibe le complexe GSK3-APC. La β caténine n’est plus dégradée et s’accumule à nouveau dans le cytoplasme pour permettre la prolifération cellulaire. Dans certains cancers colorectaux, il peut y avoir une hyperactivation cellulaire via la β caténine. 2 modes d’actions possibles : - Mutation inactivatrice d’APC : il n’y aura plus de dégradation de la β caténine, celle-ci va s’accumuler de façon anormale dans le cytoplasme et va aboutir à une prolifération incontrôlée. Page 9 of 10 PAB - 04/102022 Selmani Distanciel 11h- 12h Binôme n°22 - Mutation protectrice de la β caténine : la dégradation de la β caténine mutée est impossible, de la même manière elle s’accumule de façon anormale dans la MEC et aboutit à une prolifération incontrôlée. Conclusion : Il peut y avoir des atteintes à la fois sur les activateurs de la prolifération cellulaire et sur les inhibiteurs. Les activateurs sont oncogènes, à mutations dominantes avec gain de fonction. Les inhibiteurs sont des gènes suppresseurs, à mutations récessives avec perte de fonction. L’apparition de ces évènements vont participer à la carcinogénèse. Page 10 of 10