ARTICLE
Auteur(s) : Cyril Broccardo, Nicole Dastugue, Marina
Bousquet, Julien Familiades, Étienne Coyaud, Cathy Quelen, Pierre
Brousset, Éric
Delabesse
INSERM U563, CHU Purpan, Université Toulouse III, Toulouse
Des réarrangements du génome, notamment des translocations
chromosomiques, sont retrouvés de manière récurrente dans les
hémopathies malignes. Ces modifications de l’organisation du génome
peuvent soit changer l’expression de gènes sans modifier leur
fonction (anomalie quantitative), soit aboutir à l’expression d’une
protéine de fusion possédant une partie de deux gènes réarrangés de
part et d’autre des points de cassure (anomalie qualitative).
Au-delà de ces réarrangements visibles au caryotype, de nouvelles
mutations de ces mêmes gènes sont identifiées consistant soit en
des délétions plus ou moins complètes de gènes, soit en des
mutations ponctuelles comme le montre une récente publication du
groupe de J. Downing (St. Jude Children’s Research Hospital) parue
dans Nature [1].
PAX5, gardien de l’identité B
La dérégulation des facteurs de transcription essentiels à la
différenciation normale est un mécanisme de transformation retrouvé
fréquemment dans les leucémies aiguës. Une nouvelle démonstration
de ce mécanisme a été identifiée dans les LAL-B de l’enfant
retrouvant une mutation de PAX5 dans un tiers des cas [1]. PAX5,
localisé en 9p13 [2], fait partie d’une famille de facteurs de
transcription comprenant 9 membres chez les mammifères [3]. Les
protéines PAX doivent leur nom à leur domaine PBD (Paired Box
Domain) ayant un rôle dans leur liaison à l’ADN. Elles contrôlent,
chez l’embryon, l’homéostasie tissulaire au niveau de la
prolifération, la différenciation, la spécification, la migration
et la survie cellulaire. PAX5 code pour les facteurs de
transcription BSAP (B-cell lineage Specific Activation Protein) qui
contiennent en plus du domaine PBD situé en N-terminal, un domaine
de 8 acides aminés très conservé (octapeptide), un homéodomaine et
en C-terminal, un domaine de transactivation. PAX5, par le biais
d’épissage alternatif, exprime 4 ARN différents (PAX5A, PAX5B,
PAX5D et PAX5E) [4]. PAX5A est exprimé aux stades précoces de la
différenciation B mais pas au stade plasmocytaire, tandis que la
forme PAX5B ayant un domaine PBD plus court est exprimée dans les
cellules B matures [4, 5]. L’expression de PAX5 s’éteint avant le
stade terminal plasmocytaire [6]. PAX5 est également exprimé dans
les poumons et les testicules [7].
Les souris PAX5-/- présentent un retard de
croissance, la grande majorité mourant dans les semaines suivant la
naissance. Les rares souris survivantes présentent en plus d’un
développement anormal du mésencéphale, une grave altération du
compartiment B avec une quasi-absence des follicules lymphoïdes,
une absence de cellules B matures et une réduction du nombre de
cellules B immatures alors que les compartiments T, myéloïde et
érythrocytaire sont normaux [8]. Les souris PAX5-/- ont
une forte baisse du nombre de cellules B220 dans la rate et la
moelle ce qui suggère que PAX5 est requise pour l’engagement des
cellules dans la lignée B. Cependant, le blocage se situe après le
stade de réarrangement DH-JH mais avant le
stade de réarrangement VH-DH-JH de
la chaîne lourde des immunoglobulines (IGH) [9]. PAX5A régule des
gènes B spécifiques exprimés tôt dans la différenciation B comme
VpreB1, λ5, BLK, mb-1 (Igα), et CD19 nécessaires à la signalisation
par le pré-BCR et à la poursuite du programme de différenciation B
[10, 11]. Les cellules PAX5-/- engagées dans la
différenciation B montrent une totipotence qui les rend capables in
vitro et in vivo de générer des ostéoclastes, des macrophages, des
cellules dendritiques, des granulocytes et des cellules T et NK
[12-14].
PAX5 est réarrangé dans de rares translocations se traduisant
soit par une modification du profil d’expression de PAX5 comme dans
la translocation t(9;14)(p13;q32), la protéine PAX5 n’étant pas
modifiée (anomalie quantitative), soit par la production d’une
protéine de fusion chimère comme dans la dic(9;12)(p13;p13)
(anomalie qualitative).
Surexpression de la protéine normale PAX5 dans les lymphomes
lymphoplasmocytaires
La translocation t(9;14)(p13;q32) fusionne le locus PAX5 avec le
locus IGH. Cette translocation est uniquement retrouvée dans les
proliférations B matures à différenciation plasmocytaire. Elle
entraîne une surexpression de PAX5 sous sa forme normale dans des
cellules B par juxtaposition des éléments enhancers des IGH avec la
phase codante de PAX5 [15]. Cette anomalie empêche ainsi
l’extinction physiologique de PAX5 au stade plasmocytaire.
Les leucémies aiguës lymphoblastiques B
Les leucémies aiguës lymphoblastiques B (LAL-B) résultent à la fois
d’un blocage de différenciation de précurseurs donnant naissance
aux cellules lymphoïdes de la lignée B et d’une prolifération non
contrôlée [16]. Des translocations récurrentes sont retrouvées dans
ces leucémies comme les translocations t(9;22) fusionnant BCR et
ABL1 (environ un tiers des LAL-B de l’adulte, rare chez
l’enfant) ; t(12;21) fusionnant TEL et AML1 (environ un tiers
des LAL-B de l’enfant, absente après 25 ans) ; t(4;11)
fusionnant MLL et AF4 (environ 5 % des LAL-B) ou la
translocation t(1;19) fusionnant E2A et PBX1 (environ 5 % des
LAL-B). Les LAL-B de l’enfant et de l’adulte diffèrent en de
nombreux points comme l’incidence de ces translocations (pas de
réarrangement TEL-AML1 après 25 ans, rareté de BCR-ABL1 chez
l’enfant) ou l’évolution sous traitement (forte proportion de
guérison chez l’enfant, faible chez l’adulte). Ces données
suggèrent que les LAL-B de l’enfant et de l’adulte seraient des
pathologies différentes.
Mutations fréquentes de PAX5 dans les LAL-B
Récemment, une étude du groupe de J. Downing a évalué le contenu
génomique de 192 LAL-B et 50 LAL-T de l’enfant à l’aide de puces à
ADN à très haute densité. Cette étude montre que PAX5 est mutée
dans 31 % des cas de LAL-B pédiatriques [1]. Les mutations de
PAX5 sont variées et peuvent se classer en deux grandes
catégories :
- – des mutations dites hypomorphes caractérisées par un
déficit de fonction de la protéine PAX5 mutante résultant de sa
fusion avec différents partenaires, de mutations ponctuelles, de
délétions ou d’amplifications partielles (39/192,
20 %) ;
- – des délétions complètes du gène PAX5, aboutissant
théoriquement à une diminution de l’expression des protéines PAX5
normales (21/192, 11 %).
Mutations hypomorphes de PAX5
Protéines de fusion PAX5
PAX5 est réarrangé dans de très rares cas de LAL-B (une dizaine de
cas décrits). Quatre partenaires ont été caractérisés : ETV6
(en 12p13, plus connu sous le nom de TEL, 5 cas décrits), ELN
(7q11, 2 cas décrits), FOXP1 (3p14.1, 1 cas décrit) et ZNF521
(18q11.2, plus connu sous son nom d’EVI3, 1 cas décrit).
PAX5-ETV6
Le chromosome dicentrique dic(9;12)(p13;p13) fusionne PAX5 à ETV6.
Ce réarrangement, retrouvé dans des LAL-B, aboutit à une protéine
de fusion entre PAX5 et ETV6 [17, 18]. ETV6 est un membre de la
famille des facteurs de transcription ETS contenant un domaine HLH
(hélice boucle hélice) de dimérisation et un domaine ETS de liaison
à l’ADN. ETV6 est d’expression ubiquitaire et a un rôle important
dans l’angiogenèse vitelline et dans l’hématopoïèse médullaire. Les
points de cassure de PAX5-ETV6 sont constants, se situant dans
l’intron 4 de PAX5 et dans l’intron 2 d’ETV6 conduisant à une
protéine de fusion contenant à la fois le domaine PBD de liaison à
l’ADN de PAX5 et les domaines HLH et ETS d’ETV6.
PAX5-ELN
Récemment, notre groupe a isolé une nouvelle translocation
t(7;9)(q11;p13) dans 2 cas de LAL-B adultes fusionnant PAX5 au gène
de l’élastine (ELN) [19]. Cette translocation isolée, équilibrée et
récurrente, fusionne l’exon 7 de PAX5 avec l’exon 2 de ELN
conduisant à la juxtaposition du domaine PBD de PAX5 avec la
quasi-totalité de ELN. ELN localisé en 7q11.2 code une protéine
insoluble de la matrice extracellulaire de 72kDa [20] qui constitue
le composant principal des fibres élastiques nécessaires à
l’élasticité de la peau, des vaisseaux sanguins, du cœur, des
poumons, des intestins, des tendons et des ligaments. PAX5-ELN a un
rôle de transdominant négatif sur la fonction de PAX5 sauvage, et
interfère en particulier dans la transcription de gènes nécessaires
à la différenciation et au contrôle de la prolifération des
lymphocytes B précoces [19].
PAX5-FOXP1
L’étude du groupe de J. Downing a identifié 2 nouveaux gènes
partenaires de PAX5, FOXP1 (1 cas) et ZNF521 (1 cas) [1]. Ces 2 cas
ont pu être identifiés car les translocations étaient
déséquilibrées. En effet, les études par CGH permettent uniquement
de quantifier la perte ou l’amplification de matériel
chromosomique. FOXP1 est un facteur de transcription de la famille
forkhead comportant des domaines coiled-coil et un domaine à doigt
de zinc central. Son expression est ubiquitaire, étant plus marquée
dans les stades terminaux de la différenciation B [21]. Les
cellules pro-B dérivant de souris Foxp1-/- ont un
blocage de la différenciation B, avec diminution des réarrangements
VH-DH-JH et de l’expression des
IgM, de Rag1 et de Rag2 [21]. FOXP1 est réarrangé avec le
locus IGH dans des translocations t(3;14)(p14;q32) identifiées dans
des cas de lymphomes B diffus à grandes cellules ou de type MALT,
aboutissant à la surexpression d’une protéine normale [22, 23].
PAX5-ZNF521
La même étude de Downing et al. [1] a identifié un cas de fusion de
PAX5 avec ZNF521 (Zinc Finger 521). ZNF521 contient 30 doigts de
zinc de type Krüppel, et avait été initialement isolé dans un
criblage destiné à identifier des gènes préférentiellement exprimés
dans les cellules souches hématopoïétiques CD34+ [24, 25] tandis
que les cellules B ne l’expriment pas. ZNF521 inhibe l’effet
transcriptionnel d’un gène essentiel à la différenciation lymphoïde
B précoce, EBF (early B-cell factor) [24]. Le gène ZNF521 est un
site d’intégration rétrovirale fréquent dans des modèles de
lymphomes B [26].
Mutations ponctuelles de PAX5
Des mutations de PAX5 ont été retrouvées dans l’étude de Mullighan
[1] chez 14 patients (7 %) et sont localisées soit dans le
domaine de liaison à l’ADN, soit dans l’homéodomaine, soit dans le
domaine de transactivation.
Délétions et amplifications partielles de PAX5
La haute résolution de l’analyse génomique de Downing et al.
démontre que la cible principale des délétions est PAX5. En effet,
des délétions partielles de PAX5 sont retrouvées dans 32 cas,
aboutissant soit à l’expression d’une protéine incomplète dans 23
cas (hypomorphes), soit à une absence d’expression du fait de la
délétion des promoteurs ou de la région polyA dans 9 cas. Dans ces
derniers cas, ces délétions peuvent être dues à une translocation
déséquilibrée (4 cas, voir plus haut). Un cas d’amplification
partielle est retrouvé.
Délétions totales de PAX5
Dans l’étude de Mullighan [1], l’altération du nombre de copies de
PAX5 est retrouvée dans 52 LAL-B de l’enfant sur 192 (27 %).
Les délétions complètes d’un allèle de PAX5 sans mutation de
l’autre allèle sont retrouvées dans 21 cas (11 %). Ces
altérations ont pour conséquence une haploinsuffisance de PAX5,
dont la conséquence pathologique est difficile à déterminer du fait
que les souris hétérozygotes pour la délétion de PAX5 sont
apparemment normales [8]. L’effet de cette délétion pourrait être
lié dans ces cas à la délétion combinée d’autres gènes, en
particulier CDKN2A et CDKN2B [27-29].
Conclusion
Le travail de Mullighan souligne l’importance des mutations
secondaires dans l’établissement des leucémies, à l’instar de NPM1
ou FLT3 dans les LAM et de Notch1 dans les LAL-T. Il reste à
déterminer la valeur pronostique des mutations de PAX5 dans les
LAL-B de l’enfant et l’incidence de ces mutations dans une cohorte
de patients adultes. Ce travail souligne également l’importance
d’étudier les produits des translocations retrouvées de manière
récurrente dans les leucémies, même quand elles peuvent être rares.
Enfin, ce travail rappelle également la forte proportion de
facteurs de transcription essentiels à la différenciation mutés
dans les processus leucémiques.
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