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Perturbations épigénétiques et cancer : nouvelles stratégies anticancéreuses


Bulletin du Cancer. Volume 97, Numéro 11, 1265-74, novembre 2010, Synthèse

DOI : 10.1684/bdc.2010.1204

Résumé   Summary  

Auteur(s) : N Reynoird, S Rousseaux, S Khochbin , Inserm U823, Université Joseph-Fourier, Institut Albert-Bonniot, 38700 Grenoble, France.

Résumé : Un système complexe de balisage moléculaire assure l'étiquetage de l'ensemble du génome, indiquant et dirigeant son organisation et ses fonctions. Ces balisages correspondent à des marques particulières associées aux gènes actifs ou réprimés, ainsi qu'aux régions non codantes ou portant des séquences répétées. La majorité de ces repères correspond à des modifications chimiques de l'ADN, sous la forme de méthylation des cytosines, ou à diverses modifications posttraductionnelles des histones, protéines basiques empaquetant le génome. Ces modifications chimiques de l'ADN et des histones sont réversibles, et leur mise en place et/ou leur enlèvement sont contrôlés par des activités enzymatiques associées à des facteurs assurant des fonctions cellulaires critiques. En effet, ces enzymes sont directement connectées à des systèmes de signalisation, senseurs des milieux extra- et intracellulaires. Aussi, une partie de leurs substrats est directement issue du métabolisme cellulaire. L'ensemble de ces mécanismes contrôle globalement l'état d'expression des gènes dans chaque cellule, c'est-à-dire l'activité de certains gènes et le silence de la majorité du génome. Des modifications subtiles du métabolisme ou de la signalisation extra- et intracellulaire, en altérant le balisage associé aux gènes, peuvent avoir des conséquences durables sur leur état d'expression. Des gènes codant pour des régulateurs essentiels de la prolifération et de la différenciation cellulaires peuvent se trouver parmi ces gènes sensibles, comme par exemple des gènes connus comme suppresseurs de tumeur. Ainsi, la connaissance de l'ensemble de ces mécanismes dit « épigénétiques » nous permet de voir sous un jour nouveau l'impact de l'environnement sur le contrôle de l'expression des gènes et les pathologies associées, notamment la transformation maligne. La compréhension de ces mécanismes ouvre également la porte à des stratégies thérapeutiques innovantes pour combattre le cancer. Cette revue a pour objectif de sensibiliser le lecteur à l'enjeu que représentent les mécanismes épigénétiques dans la compréhension et le traitement du cancer.

Mots-clés : chromatine, facteurs cancer/testiculaires, inhibiteurs HDAC, acétylation, BRDT, NUT, ATAD2

Illustrations

ARTICLE

Auteur(s) : N Reynoird, S Rousseaux, S Khochbin

Inserm U823, Université Joseph-Fourier, Institut Albert-Bonniot, 38700 Grenoble, France

Introduction

Dans les cellules eucaryotes, l'ADN génomique est empaqueté grâce à une structure connue sous le nom de chromatine, dont l'unité de base est le nucléosome. Cent quarante-sept paires de bases d'ADN génomique s'enroulent autour d'un complexe protéique constitué de quatre protéines basiques, dites histones, organisées en deux dimères H2A/H2B et un tétramère H3/H4, formant ainsi le nucléosome. Une cinquième protéine, dite histone de liaison ou H1, couvre l'ADN reliant les nucléosomes entre eux [1]. La succession de ces nucléosomes forme la fibre de chromatine qui adopte d'autres niveaux d'organisation, dont la forme la plus compacte et complexe correspond aux chromosomes mitotiques.

La chromatine permettant de prime abord de compacter le génome pose également des problèmes qui ne sont pas très différents de ceux posés par l'empaquetage des objets dans la vie courante. En effet, lors de n'importe quel emballage, il est nécessaire d'étiqueter correctement chaque paquet pour en reconnaître facilement et rapidement le contenu. Le même problème d'identification se pose quand le génome se trouve enroulé et empaqueté en une succession interminable de nucléosomes. Il est indispensable que les régions portant des gènes, les régions pauvres en gènes, les zones répétées ou les domaines particuliers comme les télomères, les centromères, etc. soient rapidement identifiables par diverses machineries cellulaires spécialisées, à commencer par l'appareil de transcription. Non seulement il faut distinguer des régions génomiques spécifiques, mais aussi, pour chaque segment, il est important de marquer les détails. Par exemple, pour chaque gène, il est nécessaire d'identifier les régions contrôlant la transcription : les « enhancers », le promoteur, le site d'initiation, ainsi que les introns et les exons, leurs jonctions, les sites de terminaison, etc. (figure 1).

Une recherche active a mis en évidence ces dernières années tout un système de balisage moléculaire permettant d'assurer ces étiquetages et d'en comprendre le sens. Ces marques sont constituées principalement de modifications chimiques de l'ADN et des histones [2]. Au niveau des histones, le nombre considérable d'acides aminés concernés et le type de modifications possibles ont amené les chercheurs à formuler l'hypothèse de l'existence d'un code, connu sous le nom du « code histone » [3]. Elle postule qu'une information est associée à une combinaison de modifications touchant différentes histones à des positions précises. Dans le jargon des chercheurs s'intéressant à cette discipline, ces modifications sont nommées « marques épigénétiques ». Bien que l'hypothèse de l'existence d'un code épigénétique reste à démontrer formellement, un sens a pu d'ores et déjà être attribué à la plupart des marques épigénétiques. Par exemple, nous savons maintenant, entre autres, que la méthylation des régions riches en cytosines du génome, au niveau des promoteurs des gènes (connu sous le nom d’« îlots CpG »), réprime la transcription [4], qu'une acétylation des histones est associée aux gènes actifs ou activables, que la méthylation des lysines 9 et 27 de l'histone H3 et de la lysine 20 de l'histone H4 est associée à la répression de la transcription et que la phosphorylation de la sérine 10 de l'histone H3 marque les chromosomes mitotiques [3, 5]. L'identification de ces marques et de l'information associée continue très activement dans de nombreux laboratoires, mais la complexité du système nous laisse présager encore de longues années de recherche avant de pouvoir appréhender la vraie nature de l'ensemble du code épigénétique, toute l'information associée, et ses connexions avec le métabolisme cellulaire et l'environnement.

Établissement de l'épigénome

Les marques épigénétiques sont dynamiques : des activités enzymatiques opposées établissent et enlèvent en permanence la plupart de ces balises moléculaires. Au cours de la différenciation cellulaire, ces enzymes fonctionnent de manière coordonnée pour établir le paysage épigénétique des cellules formant les tissus de l'organisme adulte. Ce paysage moléculaire apporte une contribution majeure dans la détermination de l'expression génique spécifique de chaque type cellulaire [6].

En général, les régions pauvres en gènes portant des séquences hautement répétées comme les régions centromériques et péricentriques, les éléments répétés comme les rétrotransposons et les séquences Alu se trouvent méthylés dans la majorité des cellules. Ces méthylations sont établies et maintenues par des enzymes spécifiques nommées ADN méthyltransférases (DNMT). Il est néanmoins primordial que ces DNMT fonctionnent de manière strictement contrôlée. En effet, la région promotrice de la majorité des gènes cellulaires porte des segments riches en dinucléotides CpG incluant une cytosine acceptrice du groupement méthyl (figure 2). Il est crucial que ces cytosines restent non méthylées, au risque de bloquer l'expression des gènes concernés [4]. Des recherches actuelles donnent des indications quant aux mécanismes permettant la protection de ces îlots CpG contre une méthylation. Cela en effet s'explique par l'activité d'autres enzymes qui marquent les nucléosomes empaquetant les gènes transcriptionnellement actifs. Une méthylation de la lysine 4 de l'histone H3, systématiquement associée aux gènes actifs, empêche le recrutement de DNMT et la méthylation des CpG au niveau de ces gènes [7]. À l'inverse, au niveau des gènes portant des marques épigénétiques répressives, des modifications des histones telles la méthylation des lysines 9 et 27 de l'histone H3 permettent une méthylation de l'ADN et l'établissement d'une répression transcriptionnelle stable [8].

Ces exemples montrent que la méthylation des lysines, même au niveau d'une et même histone H3, peut avoir un sens très différent. En effet, comme nous l'avons déjà mentionné, la méthylation de la lysine 4 indique un gène en activité, alors que celle de la lysine 27 signifie une répression de la transcription. De manière intéressante, dans les cellules souches embryonnaires, certains gènes portent simultanément les deux marques de l'histone H3, K4me et K27me. Il s'agit de gènes qui, en fonction de la voie de différenciation qui sera ultérieurement choisie par les cellules, resteront soit inactifs et perdront alors la K4me, soit au contraire entreront en activité et perdront alors la K27me [9]. Une autre position critique de l'histone H3 est la lysine 9. Cette position de l'histone H3 est systématiquement marquée par une méthylation dans les régions pauvres en gènes comme les segments du génome organisés en hétérochromatine portant généralement des séquences hautement répétées [10]. Cette marque est reconnue par des domaines protéiques connus sous le nom de « chromodomaines » et, dans le cas de H3K9me, une protéine à chromodomaine, HP1, peut être recrutée via son interaction avec H3K9me, créant ainsi la base pour l'assemblage de structures répressives sur les régions concernées [11]. Une autre position clé est la lysine 20 de l'histone H4. Il s'agit d'une marque répressive qui est comme nous allons le voir ultérieurement, particulièrement touchée lors de la transformation maligne des cellules (figure 3) [12].

D'autres enzymes, très étudiées, avec une fonction cruciale dans l'établissement du paysage épigénétique, sont celles qui contrôlent l'acétylation et la déacétylation des histones [13-15]. En effet, les quatre histones du corps du nucléosome peuvent être acétylées. Cette acétylation marque en général les régions ouvertes et dynamiques de la chromatine portant souvent des gènes actifs ou activables. Différentes lysines au niveau des histones sont spécifiquement acétylées, mais peu de fonctions ont été attribuées à l'acétylation d'une position particulière, excepté la lysine 16 de l'histone H4. En effet, l'acétylation de cette position joue un rôle déterminant dans l'ouverture de la structure de la chromatine [16]. De plus, il existe dans les cellules de nombreux facteurs avec un rôle régulateur important possédant un domaine particulier connu sous le nom de « bromodomaine ». Le bromodomaine a la particularité de reconnaître des lysines acétylées. De manière intéressante, plusieurs enzymes à activité acétyltransférase portent également des bromodomaines. Une explication possible de la combinaison d'un domaine catalytique et d'un bromodomaine au sein de ces enzymes serait liée à leur aptitude à étendre une zone acétylée après la reconnaissance, via leur bromodomaine, d'un nucléosome acétylé [17].

En plus des lysines, d'autres acides aminés des histones sont touchés par des modifications posttraductionnelles. Par exemple, les phosphorylations des sérines et des thréonines sont également utilisées pour indiquer des événements cellulaires très importants. La phosphorylation d'un variant de l'histone H2A, H2AX, indique systématiquement l'occurrence d'une cassure double brin de l'ADN [18], alors que la phosphorylation de la sérine 10 de l'histone H3 indique l'initiation de la mitose et de la compaction des chromosomes [19]. Les arginines des histones sont également modifiées par une méthylation associée à l'activation ou la répression de la transcription [20], en fonction des positions et de la nature de cette méthylation.

D'autres modifications des histones comme la mono-ubiquitination de H2A et de H2B [21] et la poly-ADP ribosylation [22], en combinaison avec une variété d'histones non canoniques, essentiellement de types H1, H2A ou H3 [1, 23, 24] participent également à l'établissement du paysage épigénétique des cellules. De nombreuses études montrent que la transformation cellulaire s'accompagne d'altérations profondes et à grande échelle, de la plupart des marques épigénétiques. L'impact de ces altérations dans l'oncogenèse est certainement considérable.

Épigénome des cellules cancéreuses

Des recherches déjà anciennes avaient montré l'occurrence dans les cellules cancéreuses d'une méthylation aberrante au niveau des îlots CpG d'un nombre significatif de gènes impliqués dans des fonctions régulatrices critiques, comme par exemple la régulation du cycle cellulaire, la réparation de l'ADN et l'apoptose. La région promotrice de ces gènes, malgré la présence d'îlots CpG, est normalement protégée contre une méthylation. Lors de la transformation maligne, ces méthylations aberrantes sont associées à la répression des gènes concernés [25]. Cette absence d'expression a une conséquence similaire à celle d'anomalies génétiques bien caractérisées telles que mutations et délétions touchant ces mêmes gènes. Ces études avaient également montré qu'en plus de ces gains, une perte de méthylation touche des régions normalement hyperméthylées, comme les séquences hautement répétées, dans les cellules cancéreuses [26].

Ces dernières années, des études à l'échelle génomique ont non seulement confirmé ces données, mais ont aussi montré que ces anomalies se produisent systématiquement dans les cellules cancéreuses dans pratiquement tous les cancers étudiés (figure 2).

La question cruciale reste de savoir pourquoi ces altérations de méthylation de l'ADN se produisent lors de l'oncogenèse. Une réponse à cette question pourrait relever du lien étroit entre la méthylation de l'ADN et le « code histone » [8, 12]. En effet, d'autres études récentes montrent que des altérations épigénétiques incluant des modifications des histones se produisent également à grande échelle dans toutes les cellules cancéreuses.

Les premières analyses globales des modifications d'histones dans les cancers ont mis en évidence l'occurrence d'un schéma général (figure 3). Dans la majorité des cancers étudiés, une perte de l'acétylation de lysine 16 et de la triméthylation de la lysine 20 d'H4 a été observée [27]. D'autres études ont permis de compléter le schéma et de préciser la situation.

Dans les carcinomes embryonnaires, une marque répressive, K9me, est ajoutée au niveau de l'histone H3 des gènes portant les marques bivalentes (voir plus haut). Ainsi, le promoteur de ces gènes devient susceptible d'être méthylé et peut donc s'inactiver de façon stable [28]. L'inactivation épigénétique des gènes pourrait s'accentuer du fait d'une diminution de la méthylation de K4 de l'histone H3, une marque active, observée dans beaucoup de cancers chez l'adulte, et d'une généralisation de la marque répressive H3K9me, comme dans les adénocarcinomes gastriques [29, 30]. Les altérations simultanées de différentes modifications d'histones observées dans beaucoup de cancers ont incité les chercheurs à considérer les combinaisons de marques épigénétiques comme informatives. Ce type d'analyses a pu révéler par exemple que dans le cancer de la prostate une diminution simultanée de deux marques actives, H3K4me et H3K18ac, est clairement associée à un mauvais pronostic [31]. Des études détaillées du cancer du sein et du poumon ont permis de préciser ces altérations globales des modifications des histones. Dans les carcinomes pulmonaires, une perte des marques H4K16ac et H4K20me a été fréquemment observée. Dans les carcinomes épidermoïdes notamment, une perte de H4K20me se produit de manière très précoce et s'aggrave au cours de la progression. Dans les adénocarcinomes, la perte de cette marque permet d'identifier clairement un sous-groupe de patients de mauvais pronostic [32]. La perte de H4K16ac a été aussi observée très fréquemment dans la majorité des cancers du sein examinés. En général, dans ces cancers, un niveau faible des marques actives, H3K9ac, H3K18ac, H4K12ac, H3K4me ainsi que de la marque répressive H4K20me et de la marque H4R3me, a été détecté dans les carcinomes de mauvais pronostic, incluant les fameux basal-like ainsi que les HER2+ [33].

Ces exemples illustrent l'occurrence, lors de la transformation maligne, d'une perte importante de la cohérence des marques épigénétiques et d'une altération à très grande échelle de différents éléments constituant l'épigénome des cellules (figures 2, 3). L'apparition très précoce de certaines de ces anomalies, comme la perte de H4K20me, et une aggravation au cours de la progression du cancer, suggèrent une contribution de ces altérations dans l'oncogenèse.

Thérapies épigénétiques

Les effets observés après le traitement de modèles cellulaires de tumeur par des inhibiteurs des histones déacétylases (HDACi) ont très rapidement suggéré leur intérêt en tant que molécules anticancéreuses. Ces hypothèses ont été confirmées par des essais cliniques en phases I et II [34] à l'issue desquels un premier HDACi, le vorinostat (SAHA), a été approuvé pour le traitement des lymphomes de type T cutané, CTCL [35]. Ce traitement montre un taux de réponse de 30 % des CTCL avancés et réfractaires aux traitements classiques [35]. Un autre HDACi prometteur à l'issue des essais de phases I et II, dans une variété de tumeurs solides et hématologiques, est le MGCD103 [36, 37].

L'action antitumorale des HDACi passe par des mécanismes différents et peut-être indépendants, mais partagent un certain nombre d'actions générales. L'action première de ces molécules est une induction de l'hyperacétylation des histones favorisant l'expression des gènes réprimés, parmi lesquels les suppresseurs de tumeur et des gènes antimétastatiques. En effet, des gènes impliqués dans le contrôle du cycle cellulaire [38], l'apoptose [39], la transition épithéliale-mésenchymateuse [40] et l'invasion [41] sont sensibles aux HDACi.

La deuxième catégorie de molécules dites épigénétiques sont les inhibiteurs des ADN méthyltransférases (DNMTi). Dans ce cas, des essais cliniques ont été également entrepris avec des DNMTi et les effets les plus notables ont été obtenus dans les hémopathies malignes, en particulier dans le cas du syndrome de myélodysplasie (MDS) [42].

Nouvelles approches pour la prise en charge du cancer

Comme nous l'avons vu, les mécanismes épigénétiques sont impliqués dans le contrôle à grande échelle de l'expression du génome et contribuent à la mise en place des profils d'expression des gènes spécifiques de tissus et de types cellulaires. Dans les cellules en cours ou en fin de différenciation, ces mécanismes sont aussi impliqués dans la mise en place et le maintien de la répression d'un grand nombre de gènes. Nous avons également souligné que la transformation oncogénique est presque toujours associée à des anomalies de la signalisation épigénétique cellulaire, dont certaines, comme les méthylations aberrantes de gènes suppresseurs de tumeur, sont considérées comme des événements oncogéniques. Un aspect beaucoup moins étudié de ces dérégulations épigénétiques est l'activation illégitime de gènes tissus-spécifiques dans des cellules précancéreuses et transformées. En effet, de nombreuses études rapportent l'activation illégitime de gènes spécifiques du testicule dans plusieurs cancers somatiques. Ces gènes sont décrits sous le nom de gènes cancer testis ou C/T. Il a été suggéré que ces expressions illégitimes pourraient être de bons indicateurs des cancers et offrir de nouvelles cibles pour une immunothérapie anticancéreuse [43].

Une analyse critique de la littérature montre cependant que l'activation des gènes C/T dans les cellules cancéreuses est sporadique et qu'en conséquence, ces gènes ne peuvent pas être utilisés pour détecter les cancers de manière fiable. Néanmoins, certains chercheurs développent actuellement une approche immunologique pour atteindre les cellules cancéreuses exprimant ces gènes. Les cellules de la spermatogenèse, méiotiques ou postméiotiques, sont protégées du système immunitaire par la barrière hématotesticulaire. Par conséquent, dans des conditions physiologiques normales, en l'absence de cancer somatique ou d'effraction de la barrière hématotesticulaire, ces gènes C/T restent inconnus du système immunitaire autologue. En revanche, lorsqu'ils sont exprimés de manière aberrante dans les cancers somatiques, leur produit peut être reconnu par le système immunitaire comme antigène étranger, induisant une réaction cellulaire et/ou humorale contre les cellules tumorales. Ainsi, du fait de leur expression tissulaire restreinte et de leur caractère hautement immunogène, les gènes C/T et leurs produits constituent non seulement des marqueurs potentiels de choix pour le diagnostic des cancers, mais aussi des cibles idéales pour une immunothérapie anticancéreuse [43].

Nous développons au laboratoire une nouvelle approche pour combattre les cellules cancéreuses exprimant une certaine catégorie de C/T. En effet, notre recherche indique que l'expression aberrante de certains de ces gènes dans les tumeurs peut être utilisée pour détourner leur fonction contre les cellules cancéreuses et ainsi les éliminer. Les exemples suivants illustrent cette stratégie.

BRDT

BRDT est une protéine possédant deux bromodomaines, exprimée uniquement dans les cellules spermatogéniques [44]. Nous avons pu montrer récemment que le premier bromodomaine de BRDT (BD1) est capable de reconnaître spécifiquement l'histone H4 acétylée, uniquement quand celle-ci porte une acétylation, simultanément au niveau de la lysine 5 et de la lysine 8. Le site d'interaction au niveau du BD1 est en effet capable d'accommoder les deux lysines acétylées. Son deuxième bromodomaine (BD2), quant à lui, interagit avec l'histone H3 acétylée au niveau de sa lysine 18. BRDT est donc le premier facteur à bromodomaine capable de reconnaître une combinaison de marques d'acétylation au niveau des histones [45]. Nous avons pu montrer que BRDT, lorsqu'elle est exprimée de manière artificielle dans les cellules somatiques, se localise dans le noyau et n'interfère pas avec la prolifération cellulaire. En revanche, après induction d'une hyperacétylation des histones par un traitement avec un HDACi, BRDT dirige une compaction remarquable de la chromatine acétylée, tuant ainsi les cellules [44, 46]. Nous savons aussi que BRDT est exprimée de manière illégitime dans un nombre significatif de cancers du poumon [47] (nos données non publiées). Selon nos résultats, il est donc prévisible que les patients dont les cellules tumorales expriment des quantités importantes de BRDT pourront répondre de manière plus favorable au HDACi comparés aux autres patients. En effet, il est prévisible que, dans ces cellules, en présence des histones hypéracétylées par les HDACi, BRDT dirige une compaction de la chromatine, fatale pour les cellules cancéreuses. Des recherches sont en cours pour tester cette hypothèse.

BRD4-NUT

Un travail récent de notre laboratoire a recherché les bases moléculaires de l'activité oncogénique d'une protéine de fusion issue d'une translocation chromosomique dans un groupe de carcinomes affectant les enfants, adolescents et adultes. Ces carcinomes peu différenciés et très agressifs sont associés à un très mauvais pronostic (mort survenant en moyenne six mois après le diagnostic). Cette translocation, t(15;19)(q13;p13), aboutit à la fusion d'une protéine à double bromodomaine, BRD4, orthologue de BRDT mais d'expression ubiquitaire, avec une protéine de fonction inconnue nommée NUT (nuclear protein in testis), normalement uniquement exprimée dans les cellules spermatogéniques [48].

Nos travaux ont mis en évidence des propriétés uniques pour cette protéine de fusion. En effet, les bromodomaines de BRD4 permettent l'association de la protéine de fusion aux zones acétylées de la chromatine, alors que NUT recrute l'acétyltransférase CBP/p300 et stimule considérablement son activité catalytique, créant ainsi des foyers de chromatine hyperacétylée. Ainsi, la majorité de CBP/p300 cellulaire est séquestrée dans ces foyers privant le reste du génome de ces enzymes essentielles. Une des conséquences de l'inactivation de CBP/p300 est la perte de la réponse p53-dépendante. Nous avons pu montrer que la suppression des foyers de séquestration par un traitement avec un HDACi, ou du ARNsi NUT, entraîne le relargage de CBP/p300 et réactive la réponse apoptotique médiée par p53 [49].

ATAD2

Nous avons identifié ATAD2 comme un facteur préférentiellement exprimé dans les cellules spermatogéniques [50]. Cette protéine possède également un bomodomaine et un deuxième domaine à activité ATPase. Nous avons montré que le bromodomaine reconnaît spécifiquement l'histone H4 lorsqu'elle porte une acétylation de sa lysine 5. Nos données montrent également que l'interaction de la protéine avec la chromatine acétylée dépend de son domaine ATPase, que la protéine réduit la dynamique de la chromatine dans les cellules et qu'elle joue le rôle d'un répresseur de la transcription. Une analyse des données transcriptomiques de 760 cancers appartenant à 14 types différents montre qu'ATAD2 est surexprimée dans la majorité des cas. Plus particulièrement dans le cancer du poumon, cette surexpression est associée à un mauvais pronostic. De manière intéressante, la diminution de la quantité d'ATAD2 dans différentes lignées cellulaires cancéreuses à l'aide de ARNsi peut induire une apoptose spontanée ou en réponse aux traitements génotoxiques.

Dans la mesure où ATAD2 est exprimée dans un grand nombre de cancers de nature indépendante, nous avons formulé l'hypothèse qu'elle pourrait jouer sur certaines propriétés fondamentales communes à toutes les cellules, favorisant la transformation maligne. Cette protéine apparaît donc comme une cible intéressante pour le développement de nouvelles molécules anticancéreuses. En effet, il est possible de chercher des inhibiteurs de son activité ATPase, des molécules qui devraient neutraliser, selon nos données, son interaction avec la chromatine et donc sensibiliser les cellules cancéreuses à un traitement génotoxique.

Conclusion

Le paysage épigénétique permet un fonctionnement cohérent du génome. L'ensemble des marques épigénétiques agit comme un chef d'orchestre dirigeant une expression harmonieuse des gènes de chaque type cellulaire. Des données actuelles montrent que la transformation cellulaire est systématiquement associée à une rupture de la cohérence dictée par le balisage épigénétique. Il est attendu que cette rupture de cohérence dans le fonctionnement du génome soit d'abord fatale à la vie des cellules du fait de l'apparition d'une situation chaotique ingérable par la cellule. Selon cette hypothèse, toutes les anomalies épigénétiques observées dans les cancers devraient favoriser l'oncogenèse ou au minimum être compatibles avec la vie et la prolifération cellulaire, et ne devraient alors représenter qu'une fraction sélectionnée de l'ensemble des perturbations possibles qui dans la majorité des cas seraient néfastes. La vérification de cette hypothèse est critique pour la bonne compréhension des bases moléculaires du cancer et le développement de stratégies anticancéreuses. En effet, au contraire des anomalies génétiques, celles touchant l'épigénome sont réversibles et pourraient être corrigées en agissant sur les voies appropriées, notamment via les inhibiteurs et les activateurs des enzymes impliquées. Il est généralement admis que les inhibiteurs des DNMT et des HDAC agissent en rétablissant l'expression de gènes critiques, inactivés du fait des signaux épigénétiques erronés. Cette explication apparaît néanmoins assez simpliste dans la mesure où ces molécules agissent à l'échelle de l'epigénome et où leur mode d'action ne passe probablement pas par le rétablissement de la situation originelle, mais par la rupture de la nouvelle cohérence épigénétique établie et sélectionnée lors de la transformation maligne et de la progression tumorale.

Selon cette hypothèse, des stratégies thérapeutiques visant à interrompre la cohérence fonctionnelle du génome des cellules transformées devraient constituer une arme nouvelle pour combattre le cancer. Dans cette optique, l'exploitation de l'expression illégitime de gènes, se produisant spécifiquement dans les cellules cancéreuses pour atteindre ces cellules, apparaît comme une stratégie élégante et efficace. Comme nous l'avons vu, les gènes spécifiques des cellules germinales mâles sont de bons candidats pour mettre en œuvre cette approche. Malheureusement, du fait de notre connaissance très limitée des fonctions normales de la majorité des gènes exprimés dans les cellules spermatogéniques, leur utilisation pour attaquer les cellules cancéreuses reste anecdotique. De manière inattendue, une recherche fondamentale poussée sur les bases moléculaires de la différenciation de la lignée germinale mâle pourrait apporter des solutions très originales et efficaces pour atteindre spécifiquement les cellules malignes.Conflit d'intérêt : aucun.

Références

1 Altaf M, Auger A, Covic M, Cote J. Connection between histone H2A variants and chromatin remodeling complexes. Biochem Cell Biol 2009 ; 87 : 35.

2 Laget S, Defossez PA. Master and servant: epigenetic deregulations as a cause and a consequence of cancer. Med Sci (Paris) 2008 ; 24 : 725.

3 Jenuwein T, Allis CD. Translating the histone code. Science 2001 ; 293 : 1074.

4 Weber M. Profiles of DNA methylation in normal and cancer cells. Med Sci (Paris) 2008 ; 24 : 731.

5 Kouzarides T. Chromatin modifications and their function. Cell 2007 ; 128 : 693.

6 Goldberg AD, Allis CD, Bernstein E. Epigenetics: a landscape takes shape. Cell 2007 ; 128 : 635.

7 Ooi SK, O'Donnell AH, Bestor TH. Mammalian cytosine methylation at a glance. J Cell Sci 2009 ; 122 : 2787.

8 Ikegami K, Ohgane J, Tanaka S, Yagi S, Shiota K. Interplay between DNA methylation, histone modification and chromatin remodeling in stem cells and during development. Int J Dev Biol 2009 ; 53 : 203.

9 Gan Q, Yoshida T, McDonald OG, Owens GK. Concise review: epigenetic mechanisms contribute to pluripotency and cell lineage determination of embryonic stem cells. Stem Cells 2007 ; 25 : 2.

10 Eymery A, Callanan M, Vourc'h C. The secret message of heterochromatin: new insights into the mechanisms and function of centromeric and pericentric repeat sequence transcription. Int J Dev Biol 2009 ; 53 : 259.

11 Kwon SH, Workman JL. The heterochromatin protein 1 (HP1) family: put away a bias toward HP1. Mol Cells 2008 ; 26 : 217.

12 Hublitz P, Albert M, Peters AH. Mechanisms of transcriptional repression by histone lysine methylation. Int J Dev Biol 2009 ; 53 : 335.

13 Vaquero A. The conserved role of sirtuins in chromatin regulation. Int J Dev Biol 2009 ; 53 : 303.

14 Martin M, Kettmann R, Dequiedt F. Class IIa histone deacetylases: conducting development and differentiation. Int J Dev Biol 2009 ; 53 : 291.

15 Brunmeir R, Lagger S, Seiser C. Histone deacetylase HDAC1/HDAC2-controlled embryonic development and cell differentiation. Int J Dev Biol 2009 ; 53 : 275.

16 Miotto B, Struhl K. Histone H4 lysine 16 acetylation: from genome regulation to tumoral progression. Med Sci (Paris) 2007 ; 23 : 735.

17 Yang XJ. Lysine acetylation and the bromodomain: a new partnership for signaling. Bioessays 2004 ; 26 : 1076.

18 Dickey JS, Redon CE, Nakamura AJ, Baird BJ, Sedelnikova OA, Bonner WM. H2AX: functional roles and potential applications. Chromosoma 2009 ; 118 : 683.

19 Nowak SJ, Corces VG. Phosphorylation of histone H3: a balancing act between chromosome condensation and transcriptional activation. Trends Genet 2004 ; 20 : 214.

20 Litt M, Qiu Y, Huang S. Histone arginine methylations: their roles in chromatin dynamics and transcriptional regulation. Biosci Rep 2009 ; 29 : 131.

21 Shukla A, Chaurasia P, Bhaumik SR. Histone methylation and ubiquitination with their cross-talk and roles in gene expression and stability. Cell Mol Life Sci 2009 ; 66 : 1419.

22 Hassa PO, Haenni SS, Elser M, Hottiger MO. Nuclear ADP-ribosylation reactions in mammalian cells: where are we today and where are we going? Microbiol Mol Biol Rev 2006 ; 70 : 789.

23 Godde JS, Ura K. Dynamic alterations of linker histone variants during development. Int J Dev Biol 2009 ; 53 : 215.

24 Orsi GA, Couble P, Loppin B. Epigenetic and replacement roles of histone variant H3.3 in reproduction and development. Int J Dev Biol 2009 ; 53 : 231.

25 Esteller M. Cancer epigenomics: DNA methylomes and histone-modification maps. Nat Rev Genet 2007 ; 8 : 286.

26 Jones PA, Baylin SB. The epigenomics of cancer. Cell 2007 ; 128 : 683.

27 Fraga MF, Ballestar E, Villar-Garea A, Boix-Chornet M, Espada J, Schotta G, et al. Loss of acetylation at Lys16 and trimethylation at Lys20 of histone H4 is a common hallmark of human cancer. Nat Genet 2005 ; 37 : 391.

28 Ohm JE, McGarvey KM, Yu X, Cheng L, Schuebel KE, Cope L, et al. A stem cell-like chromatin pattern may predispose tumor suppressor genes to DNA hypermethylation and heritable silencing. Nat Genet 2007 ; 39 : 237.

29 Park YS, Jin MY, Kim YJ, Yook JH, Kim BS, Jang SJ. The global histone modification pattern correlates with cancer recurrence and overall survival in gastric adenocarcinoma. Ann Surg Oncol 2008 ; 15 : 1968.

30 Fahrner JA, Eguchi S, Herman JG, Baylin SB. Dependence of histone modifications and gene expression on DNA hypermethylation in cancer. Cancer Res 2002 ; 62 : 7213.

31 Seligson DB, Horvath S, Shi T, Yu H, Tze S, Grunstein M, et al. Global histone modification patterns predict risk of prostate cancer recurrence. Nature 2005 ; 435 : 1262.

32 Van Den Broeck A, Brambilla E, Moro-Sibilot D, Lantuejoul S, Brambilla C, Eymin B, et al. Loss of histone H4K20 trimethylation occurs in preneoplasia and influences prognosis of non-small cell lung cancer. Clin Cancer Res 2008 ; 14 : 7237.

33 Elsheikh SE, Green AR, Rakha EA, Powe DG, Ahmed RA, Collins HM, et al. Global histone modifications in breast cancer correlate with tumor phenotypes, prognostic factors, and patient outcome. Cancer Res 2009 ; 69 : 3802.

34 Xu WS, Parmigiani RB, Marks PA. Histone deacetylase inhibitors: molecular mechanisms of action. Oncogene 2007 ; 26 : 5541.

35 Duvic M, Vu J. Vorinostat: a new oral histone deacetylase inhibitor approved for cutaneous T-cell lymphoma. Expert Opin Investig Drugs 2007 ; 16 : 1111.

36 Kell J. Drug evaluation: MGCD-0103, a histone deacetylase inhibitor for the treatment of cancer. Curr Opin Investig Drugs 2007 ; 8 : 485.

37 Siu LL, Pili R, Duran I, Messersmith WA, Chen EX, Sullivan R, et al. Phase I study of MGCD0103 given as a three-times-per-week oral dose in patients with advanced solid tumors. J Clin Oncol 2008 ; 26 : 1940.

38 Yoshida M, Kijima M, Akita M, Beppu T. Potent and specific inhibition of mammalian histone deacetylase both in vivo and in vitro by trichostatin A. J Biol Chem 1990 ; 265 : 17174.

39 Marks PA, Richon VM, Rifkind RA. Histone deacetylase inhibitors: inducers of differentiation or apoptosis of transformed cells. J Natl Cancer Inst 2000 ; 92 : 1210.

40 Yoshikawa M, Hishikawa K, Marumo T, Fujita T. Inhibition of histone deacetylase activity suppresses epithelial-to-mesenchymal transition induced by TGF-beta1 in human renal epithelial cells. J Am Soc Nephrol 2007 ; 18 : 58.

41 McGarry LC, Winnie JN, Ozanne BW. Invasion of v-Fos(FBR)-transformed cells is dependent upon histone deacetylase activity and suppression of histone deacetylase regulated genes. Oncogene 2004 ; 23 : 5284.

42 Oki Y, Issa JP. Treatment options in advanced myelodysplastic syndrome, with emphasis on epigenetic therapy. Int J Hematol 2007 ; 86 : 306.

43 Rousseaux S, Khochbin S. New hypothesis for large-scale epigenome alterations in somatic cancer cells: a role fo male germ-cell specific regulators. Epigenomics 2009 ; 1 : 153.

44 Pivot-Pajot C, Caron C, Govin J, Vion A, Rousseaux S, Khochbin S. Acetylation-dependent chromatin reorganization by BRDT, a testis-specific bromodomain-containing protein. Mol Cell Biol 2003 ; 23 : 5354.

45 Moriniere J, Rousseaux S, Steuerwald U, Soler-Lopez M, Curtet S, Vitte AL, et al. Cooperative binding of two acetylation marks on a histone tail by a single bromodomain. Nature 2009 ; 461 : 664.

46 Govin J, Lestrat C, Caron C, Pivot-Pajot C, Rousseaux S, Khochbin S. Histone acetylation-mediated chromatin compaction during mouse spermatogenesis. Ernst Schering Res Found Workshop 2006 : 155.

47 Scanlan MJ, Gure AO, Jungbluth AA, Old LJ, Chen YT. Cancer/testis antigens: an expanding family of targets for cancer immunotherapy. Immunol Rev 2002 ; 188 : 22.

48 French CA, Ramirez CL, Kolmakova J, Hickman TT, Cameron MJ, Thyne ME, et al. BRD-NUT oncoproteins: a family of closely related nuclear proteins that block epithelial differentiation and maintain the growth of carcinoma cells. Oncogene 2008 ; 27 : 2237.

49 Reynoird N, Schwartz BE, Delvecchio M, Sadoul K, Meyers D, Mukherjee C, et al. Oncogenesis by sequestration of CBP/p300 in transcriptionally inactive hyperacetylated chromatin domains. Embo J 2010 ; 29 : 2943.

50 Caron C, Lestrat C, Marsal S, Escoffier E, Curtet S, Virolle V, et al. Functionnal characterization of ATAD2 as a new cancer/testis factor and a predicator of poor prognosis in breast and lung cancers. Oncogene 2010 ; 29 : 5171.


 

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