Empreinte génomique et tumorigenèse

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Quelques évidences de l'empreinte parentale

Chez les mammifères, les génomes mâles et femelles apportent chacun une contribution unique au développement embryonnaire. À tel point que le développement normal d'un embyron ne peut se faire que lors de la présence à la fois d'un génome d'origine maternelle et d'un génome d'origine paternelle. Cette propriété, a priori restreinte aux mammifères, est connue sous le terme d'empreinte génomique ou empreinte parentale. Elle fut mise en évidence au début des années 80, initialement chez la souris puis chez l'homme [1]. L'empreinte génomique rend donc impossible la reproduction androgénique (absence de contribution maternelle) ou gynogénique (absence de contribution paternelle). Dans ces deux cas d'embryons dits uniparentaux, une létalité embryonnaire se manifeste à mi-gestation. Plusieurs hypothèses tentent d'expliquer l'apparition de l'empreinte génomique chez les euthariens (animaux à placenta). La plus discutée est celle du « conflit d'intérêt parental » [2]. Chez les mammifères, l'embryon se développe comme un parasite aux dépens de la mère. L'intérêt reproductif du mâle et celui de la femelle divergent. L'intérêt du mâle est d'engendrer une progéniture la plus vigoureuse possible, qui puisera un maximum des ressources maternelles disponibles. En revanche, l'intérêt de la femelle est de limiter les échanges de nutriments avec ses embryons de façon à assurer non seulement sa propre survie mais aussi la possibilité de se reproduire à nouveau et garantir de ce fait la dispersion maximale de son patrimoine génétique. Ainsi, le génome maternel contribuerait à l'empreinte, c'est-à-dire à l'extinction, de gènes indispensables au développement des annexes embryonnaires et à la croissance fœtale. Le gène de l'IGF-2 (insulin-growth factor 2) par exemple, facteur de croissance fœtal, est d'expression paternelle, alors que le gène M6P/IGF2-R (mannose-6-phosphate/insuline-like growth factor 2 receptor), qui inactive l'IGF-2, est d'expression maternelle.

Caractéristiques des gènes soumis à empreinte

L'empreinte génomique est un phénomène responsable de l'expression monoallélique d'un gène, seul l'allèle paternel ou seul l'allèle maternel s'exprime. L'autre allèle, intact, est éteint, on dit qu'il est soumis à empreinte. Cette extinction peut ne pas être complète et l'expression atteint dans certains cas 5 % du niveau de l'allèle exprimé. Elle peut aussi varier au cours du développement ou dans des situations pathologiques.

Une trentaine de gènes soumis à empreinte a été identifiée. En extrapolant les données obtenues chez la souris, le génome humain pourrait en contenir 100 à 200 [3]. Les gènes soumis à empreinte possède plusieurs caractéristiques communes [4] : 1) ils ne sont pas isolés sur le génome mais souvent rassemblés sur des segments contigus de chromosome de 1 à 2 mégabases, suggérant un contrôle coordonné de leur empreinte ; 2) ces régions présentent une réplication asynchrone des 2 allèles ; 3) il existe une régulation temporelle et spatiale dans les différents tissus d'un même organisme de l'empreinte génomique ; 4) enfin les gènes soumis à empreinte codent pour des protéines mais aussi pour des ARN messagers qui ne sont pas traduits en protéine ou pour des ARN antisens.

Les mécanismes de l'empreinte parentale

Les mécanismes moléculaires responsables de l'empreinte sont complexes et ne sont pas encore complètement élucidés [5]. Ils sont d'origine épigénétique ou génétique. De nombreuses données expérimentales suggèrent la présence d'une « marque ou centre d'empreinte » encore appelé DMR (differentially methylated region). Celle-ci correspondrait à des régions possédant un profil de méthylation, parental-spécifique, sur des domaines riches en îlots CpG. Elles sont parfois situées à de grandes distances des gènes soumis à empreinte. Ces centres d'empreinte réguleraient de façon coordonnée l'empreinte de l'ensemble des gènes de la région. La méthylation chez les vertébrés n'affecte que la cytosine de doublet 5'CpG3' (5'cytosine-guanosine 3') et se produit sur le carbone 5 du noyau pyrimidique après la synthèse de l'ADN. Classiquement il est admis qu'une méthylation sur une région promotrice, très riche en îlots CpG, est responsable de l'inactivation de ce gène. Néanmoins, cela n'est pas toujours vérifié pour les gènes soumis à empreinte [6] ; pour certains d'entre eux, c'est le gène dont le promoteur est méthylé qui est actif [7]. La « marque d'empreinte » présente certaines caractéristiques particulières la différenciant des autres régions méthylées du génome ; elle possède en particulier une résistance à la déméthylation généralisée du génome qui se produit au cours du développement préimplantatoire, juste après la fertilisation [8]. Cette méthylation du centre d'empreinte doit cependant rester réversible. En effet, elle sera effacée au cours de la gamétogenèse pour pouvoir être rétablie de façon appropriée selon le sexe de l'embryon. En revanche, au niveau des cellules somatiques, la méthylation sera maintenue au cours des divisions successives (figure 1).

La méthylation joue à l'évidence un rôle primordial dans les phénomènes d'empreinte parentale [9], néanmoins elle n'est pas le seul mécanisme impliqué. Des études récentes ont montré l'intervention de facteurs génétiques tels que la présence d'ARN antisens. Ceux-ci sont transcrits à partir d'un des 2 allèles car ils sont aussi soumis à empreinte. Ils sont capables d'éteindre l'expression d'un gène soit sur l'allèle homologue soit sur l'autre allèle. D'autres mécanismes pourraient aussi intervenir telles que la compaction de la chromatine ou la désacétylation des histones.

Plus récemment, il a été proposé que les zones contrôlant l'empreinte parentale puissent correspondre à des régions définies comme des insulateurs et situées entre des gènes soumis à l'empreinte parentale. Au cours de la transcription, des éléments de régulation à distance, les activateurs (enhancers) et les répresseurs (silencers), contrôlent l'activité des promoteurs, tout en étant éloignés de plusieurs centaines de milliers de bases. Les insulateurs pourraient limiter le champ d'action de ces modulateurs. Ces insulateurs ne modifieraient pas l'activité propre des activateurs et des répresseurs mais empêcheraient simplement leur communication avec les promoteurs. La dissection du premier insulateur a été faite sur le locus de la betaglobine. Il a mis en évidence un élément minimal de liaison sur l'ADN de 42pb, et a conduit à l'identification d'une protéine appelée CTCF (CTC-binding factor) se liant à l'élément minimal via un domaine contenant onze doigts de zinc [10]. Cette protéine pourrait jouer le rôle d'un bouclier sur le promoteur, empêchant toute interaction avec les éléments modulateurs.

L'empreinte dans les maladies génétiques

Ce phénomène d'empreinte parentale, important au cours du développement embryonnaire, intervient aussi dans des maladies génétiques héréditaires. Ces maladies ont été identifiées par la présence d'étranges biais de transmission dans les formes familiales de ces syndromes, perturbant les lois mendéliennes de transmission. Dans ces familles, l'apparition du phénotype dépendait du sexe du parent transmetteur. Parmi les maladies génétiques humaines impliquant une empreinte parentale, trois ont été particulièrement étudiées et illustrent bien ce phénomène :

- Le syndrome de Beckwith-Wiedmann (BWS) implique le chromosome 11p15,5. Il est caractérisé par une hypertrophie générale (hémihypertrophie, macroglossie et viscéromégalie) et s'associe à des hypoglycémies, des anomalies urogénitales et dans 10 à 20 % des cas à des tumeurs embryonnaires, en particulier des tumeurs de Wilms (néphroblastome) et des carcinomes surrénaliens [11]. La majorité des BWS sont sporadiques. Dans 20 % des cas sporadiques, on retrouve une disomie uniparentale (deux chromosomes homologues issus du même parent) du chromosome 11p15. Quinze pour cent des BWS sont des formes familiales dans lesquelles la transmission maternelle est associée à une très forte pénétrance [12]. L'événement moléculaire le plus fréquent chez les patients sans anomalie cytogénétique est une expression biallélique d'IGF-2 (normalement d'expression uniquement paternelle) par perte d'empreinte (LOI : loss of imprinting).

- Les syndromes d'Angelman et de Willi-Prader impliquent les régions 15q11-q13. Le syndrome d'Angelman (AS) est caractérisé par un retard mental sévère, un retard de croissance, des mouvements saccadés, des éclats de rires inappropriés et une blondeur. Le syndrome de Willi-Prader (PWS) est caractérisé par une hypotonie survenant durant l'enfance (bébé mou), un retard mental modéré, un hypogonadisme chez les garçons, et, plus tard dans l'enfance, une importante obésité causée par une boulimie incontrôlée. Les mécanismes génétiques à l'origine de ces deux syndromes sont nombreux (figure 2). Environ 70 % des patients porteurs d'un PWS ou d'un AS ont une délétion de novo de 3 à 4 mégabases dans le chromosome 15q11-q13, délétion paternelle pour le PWS et maternelle pour l'AS. Une disomie uniparentale maternelle est responsable de 25 % des PWS. La disomie uniparentale paternelle n'est responsable que de 2 % des AS. Des mutations hétérozygotes au niveau d'un gène sur le chromosome maternel ont été mises en évidences dans 20 % des AS. Enfin, des mutations inactivatrices du centre d'empreinte contrôlant cette région peuvent aussi être à l'origine des ces deux syndromes [13].

- La pseudohypoparathyroïdie de type 1a que nous développerons plus loin implique la région 20q13 du gène de la sous-unité alphas des protéines G hétérotrimériques (Gsalpha).

Empreinte et tumorigenèse : quelques observations

L'empreinte parentale peut intervenir dans la tumorigenèse de plusieurs façons (figure 3). La perte d'hétérozygotie (LOH, loss of heterozygoty signifiant la perte d'un des deux chromosomes), une mutation inactivatrice, ou une disomie uniparentale d'une région soumise à empreinte peut résulter en une délétion de la seule copie fonctionnelle d'un gène suppresseur de tumeur. À l'inverse, une perte d'empreinte ou une disomie uniparentale peut résulter en une expression biallélique d'un protooncogène et ainsi conduire à une augmentation inappropriée de son expression. Enfin, une altération d'un centre d'empreinte (mutation inactivatrice ou délétion) peut résulter dans les mêmes phénomènes, c'est-à-dire en l'expression aberrante ou en l'extinction de gènes dont l'empreinte est régulée par ce centre.

C'est ainsi que de nombreux travaux ont rapporté des tumeurs présentant un biais dans leur perte allélique [11, 14]. Le neuroblastome est associé à une perte du chromosome maternel 1p36 et du chromosome 2 paternel ; la leucémie aiguë myéloblastique est associée à la perte du chromosome 7 paternel, les tumeurs de Wilms et les rhabdomyosarcomes à la perte du chromosome maternel 11p15,5, les ostéosarcomes sporadiques à la perte du chromosome 13 maternel. La perte d'un chromosome a pu entraîner la perte du seul allèle fonctionnel d'un gène suppresseur de tumeur. À l'inverse, la perte d'un chromosome associé à une disomie uniparentale de l'autre chromosome a pu entraîner une augmentation d'expression d'un gène intervenant dans la croissance cellulaire.

Les 2 exemples les plus caractéristiques de phénomènes d'empreinte intervenant dans une tumorigenèse sont ceux de la môle hydatiforme complète, provenant de cellules androgénétiques (chromosome uniquement d'origine paternelle) et du kyste dermoïde ovarien provenant de cellules parthogénétiques (chromosome uniquement d'origine maternelle). La môle hydatiforme complète survient par fertilisation d'un œuf anucléé par un spermatozoïde haploïde (suivi d'une duplication du génome paternel) ou par 2 spermatozoïdes haploïdes. Cette tumeur trophoblastique dont le génome est entièrement androgénétique résulte dans la réduction, voire l'absence de tissu fœtal, associée à une hyperplasie des tissus extra-embryonnaires. Le kyste dermoïde ovarien survient par activation spontanée d'un ovocyte résultant de la duplication du génome maternel.

La région chromosomique 11p15,5 du gène de l'IGF-2 et tumorigenèse

La meilleure illustration des perturbations d'empreinte génomique et de leur rôle dans la tumorigenèse est celle des tumeurs de Wilms, tumeur embryonnaire de l'enfant, qui implique la région chromosomique du gène de l'IGF-2.

Mécanisme moléculaire de l'empreinte du gène de l'IGF-2

Le gène de l'IGF-2 fut le premier gène endogène identifié comme étant soumis à empreinte [15]. Dechiara avait noté qu'une mutation hétérozygote de ce gène codant pour un facteur de croissance fœtal crucial résultait en un nanisme, uniquement lorsque la mutation était transmise par le père. Il concluait que le chromosome paternel était entièrement responsable de l'activité du gène IGF-2 au cours du développement. Ce gène appartient à la région 11p15,5, impliquée dans le BWS, dans laquelle 9 gènes au moins montrent une expression allélique préférentielle. En particulier, le gène IGF-2 est exprimé à partir du chromosome paternel, le gène H19 codant pour un ARN messager non traduit en protéine est exprimé à partir du chromosome maternel, et le gène p57^kip2 suppresseur de tumeur est d'expression maternelle. Le messager de H19 interviendrait dans l'extinction monoallélique d'IGF-2. En effet, des souris transgéniques dont le gène H19 a été inactivé ont une expression biallélique d'IGF-2 [16]. Cependant, le mécanisme d'action de ce messager reste à identifier [17]. L'extinction monoallélique du gène H19 peut être expliquée par la méthylation de la copie paternelle (c'est-à-dire de l'allèle éteint) du promoteur. En revanche, il n'y a pas de différence de méthylation entre les 2 locus dans la région promotrice du gène IGF-2. En fait, une zone située à quelques kilobases en amont d'H19, correspondant à une DMR, est méthylée sur l'allèle paternel. Cette région pourrait jouer une fonction d'insulateur et permettre la régulation coordonnée d'IGF-2 et H19 (figure 4) [18-20]. Une délétion de cette région provoque une coexpression des gènes IGF-2 et H19 à partir du chromosome qui porte cette région délétée. La perte de cette région entraîne la perte de la répression de l'allèle IGF-2 maternel et/ou la perte de la répression de l'allèle H19 paternel. Des protéines CTCF seraient capables de lier cet insulateur sur l'allèle non méthylé (maternel). Les deux gènes H19 et IGF-2 partagent les mêmes activateurs. La protéine CTCF, située entre l'activateur et la région promotrice de l'IGF-2, bloquerait, tel un bouclier, l'accès de cet activateur à la région promotrice d'IGF-2. Elle permettrait ainsi l'extinction du gène de l'IGF-2 [21]. En présence de méthylation, la protéine CTCF ne pourrait plus se lier à l'insulateur et permettrait ainsi l'accès à l'activateur du promoteur du gène de l'IGF-2.

Empreinte du gène IGF-2 et tumorigenèse

En dehors des tumeurs de Wilms, de nombreuses autres tumeurs chez l'homme présentent une perte d'empreinte sur le locus d'IGF-2 [1]. Ceci a été montré en particulier dans les tumeurs surrénaliennes [22] dont le diagnostic de malignité est difficile à faire sur les seuls critères anatomo-pathologiques et cliniques. Une augmentation du niveau d'expression d'IGF-2 est associée au stade de cancer et constitue un marqueur prédictif de malignité. Une surexpression est présente dans 84 % des carcinomes surrénaliens contre 6 % des adénomes [23, 24]. Une isodisomie paternelle (deux chromosomes paternels) de la région 11p15 (par perte de l'allèle maternel et duplication de l'allèle paternel) ou plus rarement une relâche de l'empreinte (présence de l'allèle maternel et de l'allèle paternel avec expression biallélique du gène) est notée dans la plupart des tumeurs présentant une surexpression d'IGF-2 [24, 25]. Enfin la plupart des tumeurs malignes ayant une isodisomie paternelle 11p15 (absence de chromosome maternel) présentent une disparition de l'expression de H19 (d'expression uniquement maternelle). Le rôle exact de la disparition de H19 dans la tumorigenèse reste à identifier [24].

Empreinte d'un gène suppresseur de tumeur p57^kip2 et tumorigenèse

Un gène suppresseur de tumeur soumis à empreinte et fonctionnant de façon haploïde peut induire une susceptibilité accrue au cancer par inactivation du seul allèle fonctionnel. Les gènes WT1 (Wilms tumor 1), p57^kip2, mannose 6-phosphate/IGF2 receptor (M6P/IGF2-R) sont des gènes suppresseurs de tumeur soumis à empreinte. En particulier, le gène P57^kip2 code pour un inhibiteur de kinase cycline-dépendante contrôlant de façon négative le cycle cellulaire. Il est exprimé par l'allèle maternel. Une surexpression de P57^kip2 conduit à l'arrêt du cycle cellulaire en phase G1. Des souris transgéniques dont le gène P57^kip2 a été inactivé présentent une hyperplasie surrénalienne et certaines caractéristiques du BWS [26]. Cinq pour cent des patients porteurs d'un BWS ont une mutation hétérozygote inactivatrice du gène P57^kip2 mais aucune mutation somatique n'a été identifiée dans des tumeurs, en particulier les tumeurs de Wilms [27]. En revanche, une diminution de l'expression de P57^kip2 a été notée dans des tumeurs malignes surrénaliennes, en particulier dans la plupart de celles présentant une perte d'hétérozygotie de la région 11p15 ou des anomalies d'empreinte de cette région ou enfin une surexpression d'IGF-2. À l'inverse, l'expression P57^kip2 est sensiblement normale dans les tumeurs bénignes surrénaliennes, indemnes de toutes ces anomalies [28].

La région chromosomique du gène GNAS1 et tumorigenèse hypophysaire

Gène de la sous-unité alphas des protéines G et pathologies endocriniennes

Le gène GNAS1 code pour la sous-unité alphas des protéines G hétérotrimériques. Cette protéine a pour fonction de coupler des récepteurs hormonaux membranaires à la machinerie transductionnelle intracellulaire, en particulier via l'adénylate cyclase, transmettant le signal jusqu'au niveau nucléaire (figure 5). Des mutations activatrices ou inactivatrices de ce gène sont responsables, chez l'homme, de plusieurs pathologies endocriniennes [29]. Les mutations activatrices sont situées sur 2 codons, le codon 201 et 227, et sont responsables d'une activation constitutive de la molécule entraînant une augmentation du taux d'AMPc intracellulaire. Ces mutations activatrices sont somatiques et présentent dans 40 % des cas des adénomes somatotropes (adénome hypophysaire sécrétant de la GH à l'origine de l'acromégalie). Le gène porteur des mutations activatrices est appelé oncogène gsp. Les mutations inactivatrices sont situées tout le long du gène. Selon le mode de transmission, paternelle ou maternelle, ces mutations n'aboutissent pas au même phénotype clinique. Les mutations transmises par la lignée germinale maternelle sont responsables d'une pseudohypoparathyroïdie de type Ia (PHP1A). Elle est caractérisée par la présence du syndrome d'ostéodystrophie d'Albright comprenant des anomalies du squelette (petite taille, brachydactylie, face ronde), une obésité, des calcifications hétérotopiques et une intelligence plus ou moins altérée, auxquels s'associe une résistance à certaines hormones périphériques, en particulier à la parathormone mais aussi parfois à la TSH et aux gonadotrophines. Les mutations inactivatrices, transmises par la lignée germinale paternelle, sont responsables d'une pseudopseudohypoparathyroïdie (PPHP) caractérisée par une ostéodystrophie d'Albright mais sans résistance hormonale, en particulier à la parathormone. La parathormone agit par l'intermédiaire d'un récepteur à 7 domaines transmembranaires couplé à la machinerie transductionnelle via la protéine Gsalpha. L'absence de la protéine Gsalpha fonctionnelle conduit donc à une résistance à la parathormone.

Quelques évidences expérimentales de l'empreinte parentale du gène de Gsalpha

La variation du phénotype clinique en fonction de l'origine parentale de la mutation est fortement évocatrice d'un phénomène d'empreinte génomique du gène. Des travaux réalisés sur des souris transgéniques ont permis de démontrer que ce gène était soumis à une empreinte paternelle dans le tissu rénal, en particulier dans les tubules proximaux, lieu d'action de la parathormone [30]. L'inactivation biallélique du gène chez la souris est létale. L'inactivation de l'allèle maternel dans des souris transgéniques (m^-/p⁺) conduit à un phénotype évocateur de la PHP1A humaine, c'est-à-dire avec résistance à la parathormone, alors que l'inactivation de l'allèle paternel (souris m⁺/p^-) conduit à un phénotype de type PPHP, c'est-à-dire sans résistance à la parathormone [31]. Le niveau d'expression du messager et de la protéine Gsalpha est fortement diminué dans les tubules proximaux du rein chez les souris m^-/p⁺ alors qu'il est normal dans les souris m⁺/p^-. Les résultats obtenus à partir des souris transgéniques ont permis de conclure que l'empreinte paternelle du gène GNAS1 était spécifique du tissu rénal. Chez l'homme, l'expression de Gsalpha a été retrouvée biallélique dans tous les tissus fœtaux examinés jusqu'ici [32]. Néanmoins, la variation du phénotype clinique en fonction de l'origine parentale des mutations inactivatrices de ce gène suggère fortement un phénomène d'empreinte paternelle de Gsalpha dans le tissu rénal humain.

Mécanisme d'empreinte du gène GNAS1

Le gène GNAS1 est un gène complexe qui ne code pas seulement pour Gsalpha mais aussi pour d'autres messagers et protéines, en particulier la protéine NESP55 (neuroendocrine secretory protein 55), membre de la famille de la chromogranine, et la protéine XLalphas (extralarge alphas-like protein) étroitement associée à la membrane du réseau transgolgien. La partie du gène codant pour Gsalpha est composée de 13 exons. Les messagers codant pour NESP55 et XLalphas contiennent un premier exon qui leur est spécifique, nommé NESP55 et XLalphas respectivement, et qui, par épissage, se lie à l'exon de 2 de GNAS1. Les exons de 2 à 13 sont communs à ces 3 protéines (figure 6). L'exon XLalphas est situé à environ 35 kb en amont de l'exon 1 de Gsalpha, l'exon NESP55 est situé en amont de XLalphas. Enfin, il existe un quatrième exon s'épissant lui aussi sur l'exon 2 de GNAS1, appelé exon 1A. Le messager de cette isoforme ne semble coder pour aucune protéine. Il a clairement été démontré que les 3 isoformes du gène, NESP55, XLalphas et exon 1A étaient soumises à empreinte chez la souris et chez l'homme. NESP55 est d'expression maternelle, XLalphas et l'exon 1A sont transcrits à partir de l'allèle paternel [33-35]. Plus récemment, chez l'homme [36] puis chez la souris [37] vient d'être mis en évidence un transcript antisens, démarrant de la région soumise à une méthylation parentale spécifique en amont de XLalphas, et traversant l'exon NESP55. Comme XLalphas, ce transcript antisens est soumis à une empreinte maternelle. L'action de ce transcript antisens reste à éclaircir, il pourrait jouer le rôle d'un manteau sur l'allèle paternel, au niveau de l'exon NESP55, empêchant ainsi sa transcription.

L'empreinte génomique de GNAS1 apparaît donc complexe et ses mécanismes moléculaires incomplètement élucidés. Les promoteurs de NESP55 et XLalphas sont méthylés sur l'allèle non transcrit. En revanche, le promoteur de Gsalpha n'est méthylé dans aucun des tissus examinés. Le centre d'empreinte capable d'une part de coordonner les différentes empreintes parentales, spécifiques à chacune des isoformes de GNAS1 et d'autre part d'éteindre l'expression de Gsalpha sur l'allèle paternel dans certains tissus, pourrait se situer dans une région en amont du promoteur de Gsalpha. Cette région est méthylée sur l'allèle maternel et correspondrait à l'exon 1A. Cette région possède toutes les caractéristiques d'un centre d'empreinte (cf. plus haut). Un facteur viendrait se fixer sur l'allèle paternel non méthylé, la méthylation empêchant sa fixation sur le chromosome maternel. Il constituerait ainsi une sorte de bouclier pour le promoteur de Gsalpha et empêcherait son activation par un activateur situé en amont de cette zone. Le facteur se liant à cet insulateur pourrait être spécifique de certains tissus et ainsi expliquer l'empreinte (l'extinction monoallélique) de Gsalpha tissu spécifique. Confirmant cette hypothèse, il a été montré que l'absence de méthylation de l'exon 1A maternel était associée à une autre pathologie endocrinienne, la pseudohypoparathyroïdie de type IB (PHP1B). Cette pathologie est caractérisée par une résistance rénale à la parathormone sans autre anomalie endocrinienne [38]. L'absence de méthylation de l'exon 1A pourrait conduire à la fixation sur les deux allèles d'une protéine spécifique du tissu rénal qui empêcherait l'activation de la transcription de Gsalpha. L'absence d'expression de Gsalpha conduirait ainsi à une résistance à la parathormone.

Empreinte génomique et tumorigenèse hypophysaire

Nous venons récemment de montrer que, chez l'homme, le gène de Gsalpha est soumis à une empreinte paternelle non seulement dans le tissu rénal mais aussi dans l'antéhypophyse [39]. Confortant cette observation, nous avons montré que les mutations activatrices de Gsalpha, à l'origine de 40 % des adénomes somatotropes, étaient toujours situées sur l'allèle maternel, seul allèle exprimé, les mutations de l'allèle paternel restent probablement silencieuses. Dans le tissu tumoral somatotrope, il existe, en plus de l'expression maternelle, une expression paternelle du gène. Celle-ci est plus ou moins importante selon les tumeurs et témoigne d'une relâche de l'empreinte. Elle n'a pas été retrouvée dans le tissu tumoral issu d'adénome cliniquement non fonctionnel (d'origine gonadotrope). Cette relâche est plus importante dans les adénomes ne portant pas l'oncogène gsp (tumeur gsp^-) que dans les tumeurs gsp⁺. Le niveau d'expression de Gsalpha est plus élevé dans les adénomes gsp^- que dans les adénomes gsp⁺ [40]. Il est aussi plus élevé dans les adénomes somatotropes que dans les adénomes non fonctionnels [41]. Du fait de l'expression biallélique du gène, la relâche d'empreinte de Gsalpha pourrait donc conduire à une augmentation d'expression de Gsalpha dans certains adénomes. Dans des modèles cellulaires comme la lignéee HEK293, une surexpression de la protéine Gsalpha est capable d'induire l'activation de la voie dépendante de l'AMPc, indépendamment de l'activation du récepteur par son ligand [42]. Une surexpression de la protéine Gsalpha a d'ailleurs été mise en évidence dans des tumeurs endocrines dépendant de l'AMPc telles que les insulinomes ou les adénomes toxiques thyroïdiens [40]. Ainsi, par un processus commun d'activation de la voie dépendant de l'adénylate cyclase, la surexpression de la protéine sauvage dans les adénomes gsp^- pourrait mimer l'action oncogénique de la protéine Gsalpha mutée dans les adénomes gsp⁺ (figure 5). Par ce mécanisme, la relâche d'empreinte de Gsalpha pourrait ainsi participer à la tumorigenèse des adénomes somatotropes.

Empreinte parentale polymorphique chez l'homme, un exemple le gène M6P/IGF2-R : susceptibilité accrue pour une maladie ?

Un polymorphisme d'empreinte est évoqué pour certains gènes dont un des deux allèles est éteint (soumis à empreinte) plus ou moins fortement selon les individus. Ce polymorphisme d'empreinte a été rapporté pour des gènes tels que : IGF-2, WT1, mannose 6-phosphate/IGF2 receptor (M6P/IGF2-R). Ce dernier, localisé dans la région 6q26, est une glycoprotéine capable de lier plusieurs ligands et joue un rôle important dans le contrôle de la croissance cellulaire. En particulier, il inactive le facteur de croissance IGF-2 et intervient dans l'activation de l'inhibiteur de croissance TGFbeta1 (transforming growth factor 1). Des mutations inactivatrices de M6P/IGF2-R ont été mises en évidence dans de nombreuses tumeurs humaines, hépatocarcinome, cancer du sein, gliome. Bien que l'empreinte soit très conservée entre les espèces chez les mammifères, ce principe ne semble pas vérifié pour l'empreinte du gène M6P/IGF2R. Ce gène est soumis à une empreinte paternelle chez la souris et le rat mais chez l'homme, l'empreinte de ce locus apparaît comme un trait polymorphique. La plupart des individus ont une expression biallélique du gène mais chez certains, ce gène est d'expression uniquement maternelle. Une empreinte partielle de ce gène (diminution de l'expression paternelle du gène) est présente chez 50 % des patients porteurs d'une tumeurs de Wilms [43]. Certains auteurs ont alors postulé que les individus possédant une empreinte de M6P/IGF2R pourraient présenter une susceptibilité accrue au développement de cette tumeur. Seul 1 des 2 allèles est fonctionnel, il suffit donc d'un seul événement moléculaire pour supprimer la fonctionnalité de ce gène contrôlant la croissance cellulaire. Plus généralement, le polymorphisme d'empreinte ne pourrait-il pas intervenir dans une susceptibilité différente entre individus ou entre espèces pour une maladie donnée ?

CONCLUSION

L'empreinte parentale est un domaine en pleine exploration depuis une dizaine d'années comme en témoigne le nombre de publication (presque 1 500), en particulier ces 2 dernières années. Les mécanismes génétiques et épigénétiques responsables de l'empreinte apparaissent complexes et encore mal définis. La méthylation a été clairement identifiée comme un élément clé du processus. Néanmoins, son effacement puis son rétablissement au cours de la gamétogenèse, le rôle des ARN non traduits ou des ARN antisens, mis en évidence dans plusieurs locus soumis à empreinte, de même que le rôle de la structure chromatinienne restent à éclaircir. L'importance physiologique de l'empreinte a été éclairée par les maladies autosomiques présentant un biais, paternel ou maternel, de transmission, telles que le BWS, l'AS et le PWS, la PPHP et la PHPIA.

Jusqu'à présent, ce sont surtout des altérations génétiques d'un gène donné qui ont été identifiées comme événements moléculaires clés, initiateurs de la tumorigenèse : mutations activatrices d'oncogènes, perte d'un allèle associé à une mutation inactivatrice sur l'autre allèle de gènes suppresseurs de tumeur. Du fait du phénomène d'empreinte, des modifications épigénétiques (comme des méthylations ou des hyperméthylations) et mais aussi des altérations génétiques de centre de régulation d'empreinte peuvent perturber l'expression de plusieurs gènes coordonnés par un même centre. Si ce centre contrôle des protooncogènes ou des gènes suppresseurs de tumeurs, ces altérations pourraient jouer un rôle important dans l'apparition d'une tumeur. Le rôle de ces perturbations d'empreinte dans la tumorigenèse est en train d'être découvert via d'une part la meilleure compréhension des mécanismes moléculaires d'empreinte et d'autre part la découverte de nouveaux gènes soumis à empreinte.

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