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Should the therapeutic use of hydroxyurea be more cautiously evaluated?


Hématologie. Volume 17, Number 6, 441-2, Novembre-Décembre 2011, Mini-revue

DOI : 10.1684/hma.2012.0663


Author(s) : Dominique Labie, Institut Cochin, Inserm 2016, Paris.

ARTICLE

hma.2012.0663

Auteur(s) : Dominique Labie dominique.labie@inserm.fr

Institut Cochin, Inserm 2016, Paris

L’emploi de l’hydroxyurée (HU) comme thérapeutique de la drépanocytose a représenté un progrès majeur. La drépanocytose, maladie monogénique caractérisée il y a plus de 50 ans, touche des millions d’individus ; elle représente dans de nombreux pays de l’Afrique subsaharienne et dans certains États de l’Inde un lourd problème de santé et une charge économique importante. Elle est aussi présente dans tout le continent américain, conséquence des immigrations forcées. Ce problème est devenu celui de nombreux pays industrialisés européens, dont la France, du fait de l’augmentation des migrations ces dernières années. Or l’abord thérapeutique s’est toujours avéré partiel. Seulement symptomatique pendant plusieurs décennies, il a trouvé avec l’HU un abord qui, quoique insuffisant, était rationnel. Une première étude pluricentrique américaine a en effet démontré son action sur les crises vaso-occclusives (VOC) douloureuses et les besoins transfusionnels [1], corroborée par de nombreux travaux dans différents pays. L’HU est devenue le traitement de choix pour un nombre croissant de patients drépanocytaires ; elle est autorisée aux États-Unis et en Europe. Outre la synthèse d’hémoglobine fœtale retenue initialement, on sait que l’HU agit sur de nombreux paramètres cellulaires et endothéliaux responsables des VOC. Des travaux ont paru, évaluant des résultats bénéfiques à long terme, l’HU ne serait en outre ni oncogénique ni tératogène [2]. L’HU est également employée dans d’autres pathologies dont certains cancers et désordres myéloprolifératifs [3]. Un article vient de paraître, publié par des chercheurs du département de génétique humaine de l’université Ann Arbor (Michigan, É-U), qui remet peut-être en question l’innocuité de l’HU, susceptible d’induire des modifications de l’ADN de transmission intergénérationnelle [4].

Le nombre variable de copies (CNV) d’un segment d’ADN (de 50 kb à plusieurs Mb) est un phénomène largement distribué dans tout le génome humain. Il est facteur de variabilité génétique ainsi que de diversité phénotypique. Les changements spontanés sont connus, qui peuvent avoir des conséquences délétères : maladies génétiques ou troubles du développement ; ces mutations sont de plus fréquemment observées dans les cellules cancéreuses [5]. Comme pour toutes les mutations, les risques pathologiques sont génétiques et environnementaux. Malgré leur fréquence et leur gravité potentielle, on connaît mal les causes déclenchantes des CNV. Récurrentes, elles coïncident avec des segments dupliqués, et sont dues à une recombinaison homologue pendant la méiose ; mais quel est le facteur de risque des formes spontanées non récurrentes ? La même équipe d’Ann Arbor avait précédemment démontré qu’un inhibiteur de la polymérase d’ADN, l’aphidicoline (APH), induit très fréquemment de novo des CNV par stress de réplication [6]. L’HU, inhibiteur de la ribonucléotide nucléase, est lui aussi un inhibiteur de réplication, comme l’APH, mais par un mécanisme différent. Afin de préciser si cette inhibition de réplication était le facteur de risque de l’induction des CNV, les auteurs ont mené une série d’expériences comparant l’effet sur cette formation de doses thérapeutiques de l’HU à celui de l’APH.

L’expérience a été menée sur des cultures de fibroblastes immortalisés, en présence d’HU à des doses équivalentes à celles employées dans le traitement de patients drépanocytaires : 100, 200 et 300 μM. On a comparé le nombre de CNV induites de novo par HU ou par APH à celui d’une évolution spontanée en 72 heures. Il est significativement plus élevé en présence d’HU que chez les témoins (1,60 à 2,87 vs 0,80 CNV par clone, p < 0,000001), et du même ordre de grandeur qu’en présence d’APH (2,79 CNV par clone). L’HU provoque cependant aussi un ralentissement considérable de la croissance cellulaire. Une seconde série d’expériences a comparé les résultats de toutes les cultures après deux divisions cellulaires ; là encore, le nombre de CNV observés est 3 à 4 fois celui des témoins. De même qu’avec l’APH, on voit parmi les CNV induites par HU des délétions et des duplications, en général de grande taille (1 kb à 35,7 Mb), comparables à celles d’une mutation spontanée. Une proportion importante de ces CNV (82 %) recouvre ou interrompt des gènes. On constate avec les deux agents les mêmes zones de haute fréquence (hotspots), suggérant un mécanisme commun. La plus apparente dans toutes les conditions est un créneau de 1,2 Mb en 3q13.31 au voisinage du gène LSAMP.

D’autres hotspots existent en 7q11.2 dans le gène AUTS2, en 1p31.3 (NEGRI), 1q44 (KIF26B, SMYD3), 7q21.11 (MAG12, RPL13AP17), 10q11.23 (PRKG1) et 16q23.3 (WWOX). Ce dernier coïncide avec le site fragile FRA16D, et la délétion en 7q21.11 est voisine du site fragile FRA7E. Pour préciser le mécanisme en cause, on a séquencé les points de cassure. Dans les CNV d’évolution spontanée, on constate l’existence de courtes zones (2-5 pb) de micro-homologie. Dans les CNV induits par HU, on voit de plus des extrémités franches, ou des formes complexes impliquant un repli de l’ADN. La similitude des cassures et jonctions entre les divers processus suggère un même mécanisme et une incidence accrue par l’action exogène d’un stress de réplication. Quelles en sont les implications physiopathologiques ? Différents mécanismes ont été proposés pour ces erreurs de réplication.

Les chromosomes n’étant pas répliqués dans des cellules en méiose, on peut admettre que les CNV constitutionnels ont leur origine dans des cellules en mitose, cellules de la lignée germinale ou y aboutissant [6]. Cette origine – au cours de la mitose – pourrait avoir des conséquences quant au risque de la formation de CNV. Des divisions aboutissant à des cellules germinales ont lieu, chez le mâle, pendant la vie adulte, alors que chez les femmes elles se réalisent au cours du développement fœtal. Cela impliquerait un risque accru chez les mâles de CNV aléatoires, et un éventuel effet de l’âge. Une réplication perturbée pendant une grossesse pourrait aussi être cause de CNV à la génération suivante. Enfin des CNV fréquents dans des cellules postzygotiques peuvent entraîner un mosaïcisme somatique variable selon les tissus ; ce phénomène a été constaté au cours de neurofibromatose 1 (NFN1) ou de dystrophies musculaires (DMD) de type Duchesne ou Becker [7, 8]. La coïncidence de certains hotspots de CNV avec certains sites fragiles suggère aussi un lien mécanique ; des hypothèses sont avancées pour expliquer que seuls certains de ces sites soient impliqués : sélection particulière ou mécanisme plus complexe.

L’HU se présente donc, après l’APH, comme un autre agent susceptible d’induire expérimentalement des CNV, de même fréquence et similaires. Cette observation doit faire envisager l’existence d’une classe d’agents ou de conditions entravant la réplication de l’ADN, avec le risque d’induction de novo de CNV potentiellement délétères. L’HU est un médicament reconnu, approuvé et efficace, peu toxique et contrôlé maintenant sur de longues durées. On n’en connaît pas encore les effets sur les générations suivantes, et la constatation de l’induction de CNV, à des doses qui sont celles qu’emploie la thérapeutique, incite évidemment à la prudence. Il est toujours difficile d’extrapoler des données de laboratoire au risque encouru in vivo. Il conviendrait d’expérimenter d’autres inhibiteurs de réplication, et de rechercher des modifications structurales submicroscopiques de l’ADN, chez les patients traités par HU, ainsi que sur la génération suivante.

Conflits d’intérêts: aucun.

Références

1. Charache S et al; Investigators of the multicenter study of hydroxyurea in sickle cell anemia. Effect of hydroxyurea on the frequency of painful crises in sickle cell anemia. N Eng J Med 1995 ; 332 : 1317-22.

2. Steinberg MH, McCarthy WF, Castro O et al. The risks and benefits of long term use of hydroxyurea in sickle cell anemia : a 17.5 year follow-up. Am J Hematol 2011 ; 85 : 403-8.

3. Kovacic P. Hydroxyurea (therapeutics and mechanism) : metabolism, carbamoyl nitroso, nitroxyl, radicals, cell signaling and clinical applications. Med Hypotheses 2011 ; 75 : 24-31.

4. Arit MF, Ozdemir AC, Birkeland SR et al. Hydroxyurea induces de novo copy number variants in human cells. Proc Natl Acad Sci USA 2011 ; 108 : 17360-5.

5. Conrad DF et al; Wellcome Trust Case Control Consortium. Origin and functional impact of copy number variation in the human genome. Nature 2010 ; 464 : 704-12.

6. Arit MF, Mulle JC, Schaibley VM et al. Replication stress induces genome-wide copy number changes in human cells that resemble polymorphic and pathogenic variants. Am J Hum Genet 2009 ; 84 : 339-50.

7. Kehrer-Sawatzki H, Kluwe L, Sandig C et al. High frequency of mosaicism among patients with neurofibromatose type 1 (NF1) with microdeletions caused by somatic recombination of the JJAZ1 gene. Am J Hum Gent 2004 ; 75 : 410-23.

8. White SJ, den Dunnen J. Copy number variation in the genome ; the human DMD gene as un example. Cytogenet Genome Res 2006 ; 115 : 240-6.


 

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