La co-létalité CDK2/MYCN : une voie thérapeutique pour les neuroblastomes MYCN amplifiés  ?

ARTICLE

Auteur(s) : Jean Bénard, Setha Douc-Rasy

Deux gènes A et B exercent une activité co-létale (« synthetically lethal ») lorsque la mutation de A ou de B est sans effet sur la viabilité cellulaire, alors que la mutation concomitante de A et de B est létale. La notion de co-létalité, bien connue des chercheurs du développement, émerge actuellement en oncologie moléculaire, via les approches fonctionnelles de silence génique : le silence du gène A entraînera la mort cellulaire si et seulement si le gène B (un oncogène par exemple) est activé.

À la clé, une stratégie spécifique du cancer dépourvue d’effets secondaires sur les tissus sains : l’inhibition de A induira la mort de la cellule tumorale maligne (où B est activé) mais épargnera la cellule saine (où B n’est pas activé). Et les modèles de cancers à activation oncogénique majeure ne manquent pas : mammaires avec amplification d’erb-B2, coliques et pulmonaires avec mutation de ki-Ras, bronchiques avec amplification de c-myc, mutations et amplification d’EGF-R, etc. Faut-il établir une relation de co-létalité entre l’oncogène B et un gène A à identifier !

S’agissant du neuroblastome où l’oncogène MYCN est activé par amplification, les équipes de Hub Caron et de Roger Versteeg de l’Université d’Amsterdam démontrent, dans un article paru dans la revue PNAS du 4 Août 2009, que l’inactivation du gène CDK2, un régulateur critique de la phase S, entraîne la létalité de neuroblastes malins amplifiés en MYCN [1].

Comptant pour le quart des neuroblastomes (NB), les tumeurs MYCN amplifiées – aujourd’hui détectées en routine par FISH [2] – représentent la forme très agressive de ce cancer pédiatrique (30 % de survie à 5 ans). Les gènes MYC, ces oncogènes puissants codant pour des facteurs de transcription, contrôlent non seulement croissance cellulaire/prolifération mais aussi l’apoptose. Or les gènes MYC induisent l’apoptose dans les modèles où ils sont exprimés mais non amplifiés. Cette propriété remarquable a conduit ces auteurs à faire l’hypothèse que, pour les NBs, l’amplification de MYCN correspondait à un profil génétique particulier et qu’une relation co-létale avec un autre gène pourrait exister. L’hyper-expression de cycline D1 [3] et l’activité aberrante des CDKs (CDK1, 2 et 4) contrôlant les points de contrôle du cycle dans le NB, les ont amenés à choisir CDK2 comme gène candidat de co-létalité avec MYCN. L’hyper-expression du gène CDK2 dans les NB de mauvais pronostic y est en effet très fréquente.

Pour valider cette hypothèse, les auteurs ont d’abord étudié l’effet biologique majeur du silence de CDK2 dans les NB MYCN amplifiés, puis dans des modèles où MYCN, sans être amplifié, est exprimé, enfin ils ont recherché l’implication de p53 dans cet effet biologique.

Ainsi les chercheurs hollandais ont-ils d’abord analysé la cinétique de l’effet biologique consécutif au silence transitoire de ce gène dans des lignées de NB amplifiées en MYCN d’une part, et non amplifiées d’autre part. En utilisant 3 différentes techniques de silence génique du gène CDK2, et en ciblant des séquences différentes du gène, ils observent une apoptose cellulaire massive, restreinte aux seules lignées amplifiées en MYCN.

Pour montrer que l’apoptose consécutive à l’inhibition de CDK2 dépendait de l’expression de MYCN, les chercheurs ont utilisé la lignée SHEP-21N, à une seule copie de MYCN, mais dotée d’un transgène MYCN conditionnel. Le silence du gène CDK2 par siRNA dans ces cellules entraîne l’apoptose lorsque MYCN est exprimé et non lorsque MYCN est silencieux.

Leur fallait-il identifier la voie de signalisation sous-tendant cette co-létalité MYCN/CDK2. Les cinétiques des profils d’expression de la lignée IMR32 amplifiée en MYCN présentant une p53 sauvage [4], placée dans différentes conditions transitoires (siRNA CDK2 seul/siRNA MYCN seul/combinaison siRNA CDK2/siRNA MYCN) leur ont permis de sélectionner 6 gènes à la fois exprimés après silence de CDK2 seul et non exprimés après silence combiné de CDK2 et MYCN. Cinq de ces 6 gènes étant des cibles transcriptionnelles de p53, l’implication du « gardien du génome » dans l’apoptose se devait d’être recherchée. Lors de l’apoptose des cellules IMR32, suite au silence de CDK2, si le niveau de transcrit du gène p53 ne variait pas, celui de la protéine s’accroissait, avec une p53 stabilisée se localisant dans le noyau. Et preuve réciproque du rôle fonctionnel joué par p53 : dans ces cellules n’exprimant plus CDK2, le silence de p53 (par approche shRNA lentivirale) empêche le clivage par la PARP, autrement dit prévient l’induction de l’apoptose.

Ayant mis en évidence ce mécanisme oncogénique, les chercheurs ont recherché un inhibiteur de CDK2 mettant à profit la colétalité génique MYCN/CDK2. En s’introduisant dans la poche de fixation de l’ATP de CDK2, la Roscovitine, découverte par Laurent Meyer à Roscoff [5], constitue la petite molécule inhibitrice de CDK2, déjà utilisée en clinique dans le traitement des poykystoses rénales. Sur la lignée IMR32 amplifiée en MYCN, la Roscovitine induit très rapidement une apoptose p53-dépendante (p53 stabilisée, PARP et caspase 3 clivées), une action ultra rapide comparée à celle induite par les siRNACDK2. De nouveau le silence de MYCN empêche l’induction de l’apoptose des cellules IMR 32 par cet inhibiteur.

De ce magnifique travail, retenons que les inhibiteurs de CDK2 constituent une thérapeutique spécifique aux NBs MYCN amplifiés à p53 sauvage. Effectivement au diagnostic les NBs présentent une p53 sauvage [6], les seuls cas de p53 muté rapportés à ce jour étant observés après chimiothérapie.

Quant à l’expression de MYCN nécessaire à la létalité induite par une perte d’expression de CDK2, faut-il maintenant préciser le seuil d’expression au-dessus duquel cet effet co-létal s’exerce. En effet, près de la moitié des NBs présentent une « hyperexpression » de MYCN, incluant les cas amplifiés (25 %) bien sûr – l’amplification conduisant à l’hyperexpression –, mais aussi des tumeurs à une seule copie de MYCN (25 % environ). La démonstration qui vient d’être faite pour les NB amplifiés en MYCN peut-elle être étendue aux NB à une seule copie de contenu génomique en MYCN mais présentant un taux élevé de l’oncoprotéine ? Le champ d’application thérapeutique de la découverte s’élargirait d’autant ; ce qui conduirait à quantifier au diagnostic les taux protéiques de MYCN et de CDK2, dans le but de discriminer les cas pouvant bénéficier d’un traitement inhibiteur de CDK2.

Pour conclure, la co-létalité MYCN-inhibiteur de CDK2 dans le NB n’est pas sans rappeler la co-létalité BRCA1-Inhibiteur de PARP-1 pour les cancers mammaires « triple négatifs » et les tumeurs déficientes en BRCA1 d’origine germinale. Dans les 2 cas, pour les formes redoutables de ces 2 cancers, la génomique fonctionnelle a généré une approche rationnelle de traitement et les premiers résultats sont à la hauteur des espoirs. Enfin !

Références

2 Combaret V, Delattre O, Bénard J, Favrot MC. Marqueurs biologiques pour le pronostic du neuroblastome : proposition d’une méthodologie d’analyse. Bull Cancer 1998 ; 85 : 262-6.

3 Molenaar JJ, van Sluis P, Boon K, Versteeg R. Caron Rearrangements and increased expression of cyclin D1 in neuroblastoma HN. Genes Chromosomes Cancer 2003 ; 36 : 242-9.

4 Goldschneider D, Horvilleur E, Plassa LF, Guillaud-Bataille M, et al. Expression of C-terminal deleted p53 isoforms in neuroblastoma. Nucleic Acids Res 2006 ; 34 : 5603-12.

5 Meijer L, Borgne A, Mulner O, Chong JF, et al. Biochemical and cellular effects of roscovitine, a potent and selective iinhibitor of the cyclin-dependent kinase cdc2, cdk2 and cdk5. Eur J Biochem 1997 ; 243 : 527-36.

6 Moll UM, LaQuaglia M, Bénard J, Riou G. Wild-type p53 protein undergoes nuclear exclusion in undifferentiated neuroblastomas but not in differentiated tumors. Proc Natl Acad Sci 1995 ; 92 : 4407-11.