Li-Fraumeni syndrome: update, new data and guidelines for clinical management

ARTICLE

Le syndrome de Li-Fraumeni (LFS) est une forme héréditaire de cancers touchant l'enfant et l'adulte jeune, remarquable par le large spectre des tumeurs associées (tableau). Il fut initialement caractérisé en 1969 par deux épidémiologistes, Frédérick Li et Joseph Fraumeni, à partir d'une étude épidémiologique rétrospective portant sur 648 enfants atteints de rhabdomyosarcome [1, 2]. Les critères diagnostiques correspondant à la définition initiale du syndrome de Li-Fraumeni sont les suivants : 1) un individu atteint de sarcome avant l'âge de 45 ans, 2) un apparenté au premier degré présentant un cancer avant l'âge de 45 ans, et 3) un apparenté au premier ou second degré présentant soit un cancer avant l'âge de 45 ans, soit un sarcome à tout âge [3]. Le risque de développer plusieurs tumeurs primitives indépendantes est particulièrement élevé, probablement supérieur à 50 % [4].

L'incidence de ce syndrome rare est difficile à estimer car sa définition pose un problème de classification nosologique [pour revue, voir référence 5]. Comme dans les autres formes mendéliennes de cancers associant des tumeurs dont certaines ont une incidence élevée, les critères diagnostiques doivent être suffisamment stricts pour distinguer le syndrome de Li-Fraumeni d'une agrégation familiale de cancers sporadiques. Néanmoins, la définition classique du syndrome de Li-Fraumeni ne tient pas compte de la valeur diagnostique de certaines tumeurs exceptionnelles dans la population générale, comme les corticosurrénalomes, et du développement chez un même individu de plusieurs tumeurs malignes, qui est à lui seul un élément hautement évocateur d'une prédisposition génétique au cancer. Enfin, comme tous les syndromes dont la définition repose sur des critères familiaux, il pose le problème d'une éventuelle sous-estimation dû à la petite taille des familles. Ce problème nosologique a incité certains investigateurs à proposer le terme de syndrome de Li-Fraumeni-like (LFL) ou Li-Fraumeni incomplete (LFI) lorsque, dans une famille, les critères classiques ne sont que partiellement remplis [6-8]. Ainsi, les tentatives multiples de définition du syndrome soulignent l'intérêt de donner une définition moléculaire à cette prédisposition.

En 1990, deux études indépendantes documentaient des mutations constitutionnelles du gène suppresseur de tumeur TP53, localisé sur le chromosome 17p13, dans des familles atteintes du syndrome de Li-Fraumeni [9, 10]. Les tumeurs examinées présentaient une perte de l'allèle sauvage suggérant que l'inactivation de TP53 résultait de deux événements successifs (altération germinale puis altération somatique) selon le modèle de Knudson et Comings initialement développé pour le rétinoblastome. Depuis, de nombreuses études ont montré que les mutations constitutionnelles de TP53 pouvaient être détectées approximativement dans 70 % et 20 % des familles atteintes du syndrome de Li-Fraumeni et de Li-Fraumeni-like, respectivement [5]. L'inactivation dans les tumeurs de l'allèle sauvage, par délétion ou mutation de la région codante, n'est pas systématiquement retrouvée [5, 11]. Bien que l'on ne puisse exclure que dans ces cas le second événement du modèle de Knudson corresponde à un autre type d'altération, telle une hyperméthylation verrouillant la transcription du gène, ces données pondèrent la valeur de ce modèle pour le syndrome de Li-Fraumeni. D'ailleurs, certaines études ont montré que les fibroblastes ou les lymphocytes dérivés de patients porteurs d'une mutation constitutionnelle de TP53 présentaient des anomalies biologiques (instabilité chromosomique, anomalie de la réponse apoptotique aux radiations ionisantes) indiquant que la mutation hétérozygote de TP53 a une expression phénotypique [12-14]. Cette expression pourrait résulter soit d'une haplo-insuffisance (la mutation entraînant une perte de fonction) [15], soit d'un effet trans-dominant négatif (inactivation de la protéine sauvage par la protéine mutante). La responsabilité de ces mutations constitutionnelles dans ce syndrome a été attestée par la coségrégation des mutations de TP53 et des cancers au sein de grandes familles, et a été validée par les données expérimentales : d'une part les mutations constitutionnelles inactivent la fonction de la protéine TP53 [16] et, d'autre part, les souris hétérozygotes TP53 (+/-) et homozygotes TP53 (-/-), générées par recombinaison homologue, ont une incidence élevée de tumeurs malignes [17, 18].

Des mutations constitutionnelles de TP53 ont été également identifiées chez des patients atteints de plusieurs cancers primitifs multiples faisant partie du spectre du Li-Fraumeni et chez la majorité des enfants atteints de corticosurrénalome, indépendamment de leur histoire familiale [19]. Le plus souvent, les mutations constitutionnelles de TP53 sont héritées d'un des deux parents, mais elles peuvent survenir de novo [20].

Chez les porteurs de la mutation, le risque cumulé de développer une tumeur est, chez les hommes, de 41 % à 45 ans et de 73 % sur toute la vie, alors que, chez les femmes, il est respectivement de 84 % et pratiquement de 100 % [20]. Ces résultats montrent que le risque de développer une tumeur chez l'adulte jeune est plus élevé chez les femmes, le surcroît de risque étant dû au cancer du sein, et que les mutations de TP53 ont une pénétrance incomplète, en particulier chez les individus de sexe masculin [20].

La majorité des mutations constitutionnelles de TP53 identifiées sont des mutations faux-sens localisées entre les exons 5 à 9 et touchant le domaine de liaison de TP53 à l'ADN qui correspond à la partie centrale de la protéine (acides aminés 102-292, la protéine étant composée de 393 acides aminés). Comme au niveau somatique, tous les autres types d'altération de TP53 ont été documentés : mutation non-sens générant un codon stop prématuré, mutation d'épissage responsable d'une rétention d'intron ou d'un saut d'exon, délétion d'une paire de bases à plusieurs kilobases, insertion [voir le site : http://perso.curie.fr/Thierry.Soussi/]. Les mutations constitutionnelles ont pour effet délétère d'inactiver la fonction transcriptionnelle de la protéine qui sous-tend ses principaux rôles biologiques. En effet, TP53 régule le cycle cellulaire au niveau des transitions G1/S et G2/M via la transactivation de gènes, tel p21, codant pour un inhibiteur des complexes cyclines/Cdk, et 14-3-3 sigma, codant une protéine séquestrant les complexes cycline B/Cdc2, et l'apoptose via la transactivation de gènes tels bax codant pour une protéine mitochondriale régulant l'efflux du cytochrome c vers le cytoplasme [pour revue voir référence 21].

La recherche d'une mutation constitutionnelle de TP53 peut être réalisée classiquement à partir de l'ADN génomique en réalisant plusieurs amplifications, le plus souvent exon par exon. Il est également possible d'analyser les ARNm puisque l'intégralité de l'ADN complémentaire (ADNc) de TP53 est facilement amplifiable en un seul temps à partir des lymphocytes. Dans certains cas, l'ARN messager porteur de la mutation constitutionnelle n'est pas détectable (mutations non sens à l'origine d'une instabilité), de telle sorte que seul l'ADNc sauvage sera amplifié. Quelle que soit l'approche choisie, le spectre des mutations constitutionnelles actuellement répertoriées justifie de débuter l'analyse mutationnelle de TP53 par les exons 5 et 9. Par ailleurs, le rôle transcriptionnel de TP53 a permis le développement dans la levure de méthodes biologiques simples et rapides capables de détecter sélectivement les mutations délétères inactivant la fonction de la protéine [22]. Dans ces essais fonctionnels, une souche de levure contenant un système indicateur de l'activité transcriptionnelle de TP53 est co-transformée avec les ADNc de TP53 amplifiés entre les codons 53 et 364 en présence d'un vecteur d'expression linéarisé entre les codons 67 et 346 et les ADNc de TP53 sont clonés par recombinaison homologue. L'activation par la protéine TP53 sauvage du système indicateur induit un changement de la couleur des colonies (rouge => blanc). L'analyse de TP53 à partir de lymphocytes provenant de sujets témoins génère généralement un bruit de fond de 5 à 8 % de colonies rouges dû à des erreurs de la PCR et à la présence d'un épissage alternatif de TP53. Une mutation hétérozygote de TP53 se traduit par un pourcentage variable de colonies rouges compris entre 10 % et 70 %, cette variabilité s'expliquant par les différences de stabilité entre les ARN sauvages et mutants de TP53.

Données nouvelles

L'absence de mutation détectable du gène TP53 dans des familles LFS-LFL [5] a suggéré l'implication potentielle d'autres gènes dans ce syndrome. Cette hypothèse fut récemment confirmée par la détection, dans une famille atteinte du syndrome de Li-Fraumeni et dans une autre famille dont la présentation était suggestive du syndrome de Li-Fraumeni, de mutations germinales de hCHK2 [23]. Ce gène, localisé sur le chromosome 22q12, est l'homologue humain du gène RAD53 de la levure Saccharomyces cerevisiae et du gène Cds1 de la levure Saccharomyces pombe [24, 25]. CHK2 code pour une kinase intervenant dans le point de contrôle G2/M (figure). Lorsque des lésions de l'ADN surviennent, la kinase CHK2 est rapidement phosphorylée et activée par la voie ATM et elle phosphoryle alors à son tour la phosphatase Cdc25C sur la sérine 216, ce qui l'inactive [24, 25]. La phosphatase Cdc25C a pour rôle biologique de déphosphoryler et d'activer Cdc2 qui, associée à la cycline B, contrôle l'entrée en mitose (figure). Ainsi, l'activation de CHK2, suite à des lésions de l'ADN, bloque le cycle en G2. Cette observation pouvait suggérer que, finalement, c'était l'altération de la régulation de la transition G2/M qui représentait le mécanisme physiopathologique à l'origine du syndrome de Li-Fraumeni. Néanmoins, des travaux très récents viennent de démontrer que la kinase CHK2 est également capable de phosphoryler TP53 en présence de lésions de l'ADN [26-28]. Cette phosphorylation au niveau de la sérine 20 inhibe l'interaction entre TP53 et Mdm2 dont la fonction est de réguler négativement TP53 en la dégradant via la voie de l'ubiquination (figure). L'invalidation homozygote chez la souris du gène CHK2 abolit d'ailleurs la voie de réponse aux lésions de l'ADN passant par TP53, et en particulier la transactivation du gène cible p21, cet effet étant corrigé par la réintroduction du gène CHK2 [28]. Ainsi, lorsque des lésions de l'ADN surviennent, CHK2 stabilise et donc active TP53. L'observation de mutations constitutionnelles de CHK2 chez des patients atteints du syndrome de Li-Fraumeni montre donc que c'est l'altération des différents points de contrôle du cycle cellulaire en G1/S et G2/M normalement activés par les lésions de l'ADN et passant par la voie TP53 qui est manifestement à l'origine de ce syndrome.

Recommandations pour la prise en charge

Le syndrome de Li-Fraumeni pose des problèmes complexes sur le plan de la prise en charge médicale, en particulier à cause du spectre large des tumeurs, qui limite d'emblée les possibilités de dépistage et de détection précoce dans les familles. Dans ce contexte, un groupe de travail pluridisciplinaire sur le syndrome de Li-Fraumeni, placé sous l'égide du groupe Génétique et Cancer de la Fédération nationale des centres de lutte contre le cancer, s'est constitué et ses réflexions sont présentées ci-dessous.

Difficulté du dépistage des tumeurs du spectre du syndrome de Li-Fraumeni

Chez l'adulte, le problème du dépistage concerne avant tout le cancer du sein qui est la tumeur la plus fréquemment observée. Le dépistage par la mammographie, pour être efficace, supposerait une périodicité annuelle, à un âge très précoce (dès 20 ans), vu l'âge de survenue des cancers du sein documentés dans les familles atteintes du syndrome de Li-Fraumeni (le plus souvent avant 30 ans). La densité des seins chez les femmes jeunes imposerait de suivre une technique rigoureuse de mammographie (deux incidences, utilisation d'une grille anti-diffusion). Un tel programme pose évidemment le problème du risque des radiations chez une femme qui serait porteuse d'une mutation constitutionnelle de TP53, et donc du rapport risque/bénéfice d'un tel dépistage. La densité des seins chez les femmes jeunes et la radiosensibilité potentielle des femmes porteuses d'une mutation de TP53 incitent à proposer la mammographie comme examen de deuxième intention et à retenir l'échographie comme examen en première intention. Le dépistage par l'IRM ne paraît pas réalisable actuellement, essentiellement à cause du petit nombre de machines disponibles aujourd'hui en France, et du nombre de radiologues formés à cette technique. Néanmoins, une étude récente, effectuée chez des femmes à risque porteuses d'une mutation de BRCA1 ou de BRCA2 ou susceptibles de l'être, a clairement démontré la supériorité de l'IRM par rapport à l'imagerie traditionnelle pour le dépistage des cancers du sein [29].

Chez l'enfant, les possibilités de dépistage des tumeurs s'intégrant au spectre de Li-Fraumeni sont variables : le dépistage des sarcomes des tissus mous, de par leur localisation ubiquitaire, paraît difficilement réalisable. Les ostéosarcomes semblent aujourd'hui bénéficier d'un diagnostic relativement précoce puisque ceux diagnostiqués au stade de métastases sont devenus assez exceptionnels. Enfin, un dépistage des tumeurs cérébrales paraît également difficilement envisageable, d'une part à cause de la rapidité évolutive de certaines tumeurs cérébrales qui imposerait un rythme très soutenu de surveillance et, d'autre part, à cause du problème de l'accessibilité aux machines d'IRM, problème similaire à celui du dépistage des cancers du sein.

Intérêt d'une surveillance médicale des sujets à risque

Si les tumeurs s'intégrant au spectre du syndrome de Li-Fraumeni ne peuvent bénéficier d'un protocole de dépistage systématique par des investigations complémentaires, il semble essentiel, néanmoins, de pouvoir proposer un protocole de surveillance dans les familles pour éviter tout retard au diagnostic, d'une part chez les sujets atteints qui ont un risque élevé de développer d'autres tumeurs et, d'autre part, chez les apparentés à risque asymptomatiques. De plus, sur le plan psychologique, il est impératif de pouvoir proposer quelque chose à ces familles, et de ne pas leur donner l'impression que le corps médical les laisse complètement tomber. Cette surveillance doit s'effectuer à un rythme annuel en se limitant dans un premier temps chez l'enfant à un examen clinique, effectué par un pédiatre connaissant le syndrome. Chez les femmes, le dépistage des cancers du sein pourra s'effectuer par échographie annuelle dès l'âge de 20 ans, voire ultérieurement par IRM, compte tenu de la précocité des tumeurs, de la radiosensibilité potentielle associée aux mutations de TP53 et de la densité des seins à cet âge qui limite l'efficacité de la mammographie.

Recherche d'une mutation constitutionnelle de TP53 : diagnostic positif et diagnostic présymptomatique

Il convient de différencier le diagnostic positif (recherche d'une mutation constitutionnelle chez un sujet atteint d'un cancer) du diagnostic présymptomatique (recherche chez un apparenté asymptomatique d'une mutation constitutionnelle de TP53 identifiée dans la famille). Comme dans les autres maladies génétiques pour lesquelles son bénéfice n'est pas évident, le diagnostic présymptomatique doit être impérativement restreint à l'adulte et ne doit pas être proposé aux enfants à risque. Bien entendu, dans ces familles, la tentation du praticien est souvent grande de vouloir rassurer les parents en démontrant l'absence de la mutation constitutionnelle chez les enfants à risque. Mais cet argument est contrebalancé par le risque d'identifier une mutation chez un enfant asymptomatique, résultat d'intérêt limité sur le plan médical et souvent dévastateur sur le plan psychologique.

Les trois indications retenues pour le diagnostic positif sont les suivantes [30] :

- proposant atteint d'une tumeur appartenant au spectre étroit du syndrome de Li-Fraumeni (tableau) développée avant l'âge de 36 ans et au moins un apparenté du premier ou de second degré atteint d'une tumeur appartenant au spectre étroit du syndrome de Li-Fraumeni (en dehors du cancer du sein si le cas index est lui-même atteint d'un cancer du sein), et développée avant l'âge de 46 ans ;

- ou patient atteint de plusieurs cancers primitifs multiples, dont deux appartiennent au spectre étroit du syndrome de Li-Fraumeni, à l'exclusion des cancers du sein multiples, la première de ces tumeurs étant survenue avant l'âge de 36 ans ;

- ou enfant atteint d'un corticosurrénalome.

* Protocole de la recherche d'une mutation constitutionnelle de TP53 chez le sujet atteint

Compte tenu des bénéfices limités de l'impact psychologique potentiel d'une telle recherche, il est proposé le protocole suivant :

1. Première consultation de génétique : cette consultation est avant tout destinée aux consultants ou aux parents de l'enfant. Elle vise à donner les informations sur le syndrome de Li-Fraumeni, les limites de l'intérêt de la recherche d'une mutation constitutionnelle du gène TP53, le protocole de surveillance chez les sujets porteurs, l'absence d'intérêt d'aller rechercher une mutation chez un enfant à risque qui n'est pas atteint cliniquement.

2. Entretien psychologique après la première consultation : cet accompagnement est indispensable afin d'apprécier l'impact des informations diffusées au cours de la consultation de génétique et les données réellement intégrées par les consultants.

3. Deuxième consultation de génétique, quelques semaines après la première, permettant de refaire le point, et à la suite de laquelle sera réalisée, si la demande est exprimée, une prise de sang avec consentement éclairé pour la recherche d'une mutation constitutionnelle de TP53. Afin d'organiser systématiquement le prélèvement de contrôle à l'issue de la consultation, il est proposé de remettre aux consultants une ordonnance permettant de réaliser un prélèvement indépendant effectué à distance de cette consultation, afin de contrôler la mutation si celle-ci est identifiée.

4. Consultation de génétique avec le rendu des résultat. Compte tenu de l'analyse moléculaire du gène TP53, qui nécessitera un séquençage complet de la région codante, cette consultation avec rendu de résultat ne pourra être programmée qu'après plusieurs semaines. Il paraîtrait raisonnable de proposer un délai maximal de 3 mois pour le rendu de ce résultat avec, bien sûr, l'engagement du laboratoire assurant ce diagnostic.

5. Entretien psychologique après le rendu des résultats pour définir l'impact du résultat et l'indication d'un accompagnement psychologique à la demande.

* Protocole du diagnostic prédictif

Le protocole du diagnostic prédictif est similaire à celui du diagnostic positif à l'exception du délai du rendu des résultats qui pourrait être considérablement raccourci, puisqu'il s'agirait non plus d'une identification de mutation mais de la recherche d'une mutation identifiée chez le cas index. Par conséquent, la troisième consultation de génétique pourrait avoir lieu un mois après la seconde.

Analyse moléculaire

L'analyse du gène TP53 nécessitera l'étude des 10 exons codants (exon 2 à 11). Il sera bien sûr intéressant de pouvoir réaliser le test fonctionnel dans la levure permettant la détection rapide des mutations, mais ce test doit être obligatoirement suivi d'une analyse du gène qu'il soit positif ou négatif. Afin de réaliser le test fonctionnel qui nécessite des ARN de bonne qualité, il convient de disposer, outre d'un prélèvement standard pour ADN (10 ml de sang sur tube EDTA), d'un prélèvement pour l'ARN. Le protocole pour l'ARN est le suivant : purification des lymphocytes sur gradient de Ficoll à partir de 10 ml de sang périphérique à réaliser le jour même du prélèvement et le plus rapidement possible, lavage au PBS, reprise du culot lymphocytaire dans 400 muL de thiocyanate de guanidium permettant la lyse des cellules et surtout la prévention de la dégradation des ARN. Le tube peut être envoyé par la poste à température ambiante. Il est essentiel que cette purification des lymphocytes soit faite au maximum dans la demi-journée qui suit le prélèvement. La négativité de l'analyse moléculaire effectuée sur l'intégralité de la région codante de TP53 conduira naturellement dans un second temps à analyser le gène hCHK2. Cette analyse doit se faire impérativement par RT-PCR car les exons 10 à 14 de ce gène présentent de nombreux homologues sur les chromosomes 7, 10, 15, 16, 22 et X, ce qui complique l'analyse à partir de l'ADN génomique [31]. Il est licite de penser que le syndrome de Li-Fraumeni peut impliquer d'autres gènes de la voie CHK2/TP53. En effet, l'analyse de 17 familles françaises atteintes de LFS ou de LFL nous a permis d'identifier une mutation de TP53 dans 11 familles, mais nous n'avons pas identifié à ce jour de mutation du gène CHK2 dans les familles sans mutation de TP53 [32].

Le diagnostic prénatal

Il s'agit d'un sujet sensible pour lequel il est essentiel d'avoir une position consensuelle. De façon très ponctuelle, des expériences de diagnostic prénatal dans le domaine de l'oncogénétique ont déjà été réalisées en France, qu'il s'agisse de la neurofibromatose de type II ou de la maladie de Von Hippel Lindau. Le diagnostic prénatal du syndrome de Li-Fraumeni paraît justifié par les éléments suivants :

- les tumeurs malignes développées dans le cadre du syndrome de Li-Fraumeni se caractérisent par leur précocité de survenue puisqu'elles touchent avant tout l'enfant, l'adolescent et l'adulte jeune ;

- certaines de ces tumeurs ont un pronostic très réservé ;

- le spectre large de ces tumeurs ne permet pas de proposer d'investigations complémentaires efficaces pour le dépistage ;

- les patients porteurs d'une mutation constitutionnelle de TP53 ont un risque important de développer plusieurs tumeurs primitives multiples.

CONCLUSION

Compte tenu de la difficulté nosologique que pose ce syndrome, il est probable que sa définition deviendra prochainement moléculaire. Ainsi le syndrome de Li-Fraumeni pourra se définir comme une prédisposition héréditaire au cancer résultant de l'altération constitutionnelle des points de contrôle du cycle cellulaire activés par les lésions de l'ADN et passant par TP53. Le très large spectre de ces tumeurs et leur précocité pourraient inciter à une conduite purement passive dans la prise en charge de ce syndrome. Néanmoins, il convient de rappeler qu'une proportion importante des sujets atteints développeront de multiples tumeurs et il est absolument indispensable que ces sujets soient correctement suivis après le traitement d'une première tumeur pour éviter tout retard au diagnostic d'une tumeur métachrone. Cela est sans doute la principale raison qui justifie que soit proposée à titre systématique la recherche d'une mutation constitutionnelle de TP53 chez un enfant ou un adulte présentant une histoire personnelle ou familiale évocatrice de syndrome de Li-Fraumeni. De plus, les histoires cliniques des familles étudiées suggèrent très fortement une radiosensibilité toute particulière des patients atteints de ce syndrome facilement explicable par le rôle biologique de TP53. En effet, plusieurs études ont rapporté le développement de tumeurs secondaires survenant dans les champs d'irradiation pour première tumeur. Ces données, si elles sont vérifiées ultérieurement, poseront naturellement le problème de l'utilisation d'agents génotoxiques, telles les radiations ionisantes, dans le traitement des tumeurs s'intégrant au syndrome de Li-Fraumeni. Cela est sans doute la seconde raison qui justifie que soit recherchée une mutation constitutionnelle de TP53 dans les familles suspectes.

En conclusion, si le bénéfice médical de la mise en évidence d'une mutation constitutionnelle est beaucoup plus modeste que dans les autres formes héréditaires de cancer, cette recherche paraît aujourd'hui justifiée avant tout pour assurer un suivi médical correct chez les sujets atteints et éviter un retard au diagnostic d'une tumeur métachrone et envisager éventuellement ultérieurement une modulation du traitement chez ces sujets. Les indications actuellement retenues pour rechercher une mutation constitutionnelle de TP53 devront être régulièrement revues, ce d'autant plus que, les techniques de détection des mutations se simplifiant progressivement, ces critères pourront être élargis progressivement en sachant que l'utilisation de critères plus souples diminuera inéluctablement la rentabilité de l'analyse moléculaire.

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