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Physiopathologie de la leucémie lymphoïde chronique : absence de mort ou prolifération ?


Hématologie. Volume 12, 4-10, Numéro spécial 6 : Leucémie Lymphoïde Chronique, Revue

DOI : 10.1684/ejd.2007.0098


Auteur(s) : Hélène Merle-Béral , Service d’hématologie biologique, groupe hospitalier Pitié-Salpêtrière, 47-83 bd de l’Hôpital, 75651 Paris Cedex 13.

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Auteur(s) : Hélène Merle-Béral

Service d’hématologie biologique, groupe hospitalier Pitié-Salpêtrière, 47-83 bd de l’Hôpital, 75651 Paris Cedex 13

En dépit des considérables avancées dans le décryptage des mécanismes intimes du fonctionnement de la cellule leucémique, la leucémie lymphoïde chronique (LLC) reste une maladie mystérieuse. Le concept de maladie accumulative de cellules B fixées en stade G0/G1 du cycle cellulaire, qui serait liée à un trouble de l’apoptose, est rapidement apparu un peu simpliste devant l’émergence de multiples interrogations. En effet, outre l’incapacité à définir la nature de ce défaut, l’évidence d’une évolution clonale traduisant une part proliférative de la population leucémique, la sensibilité des cellules aux signaux délivrés par le micro-environnement et enfin la multiplicité des évolutions cliniques supposent des mécanismes intriqués et infiniment plus complexes que ceux qui avaient été initialement décrits [1-3].La LLC, la plus commune des hémopathies B dans le monde occidental, de comportement clinique très hétérogène, est caractérisée par l’accumulation des cellules B monoclonales CD5+ dans le sang, la moelle et les organes hématopoïétiques. L’étude du récepteur pour l’antigène (BCR) a fourni d’importants indices pour comprendre les mécanismes qui pourraient être à l’origine des différentes présentations cliniques de la maladie, en particulier la présence de mutations somatiques au niveau des gènes codants pour la région variable des chaînes lourdes des immunoglobulines (IgVH) qui est un puissant marqueur de pronostic [4-6]. L’existence de ces mutations somatiques qui reflètent le stade de maturation de la cellule stimulée par l’antigène au sein des centres germinatifs, la nature de l’antigène en cause, son mode d’action via le BCR et la persistance de son rôle potentiellement activateur au cours de l’évolution de la maladie peuvent peut-être s’expliquer, au moins en partie, par la présence de la protéine associée à la chaîne ζ (ZAP 70) et la présence du marqueur d’activation CD38 [7-9].Il a été proposé que les différents niveaux d’anergie observés dans la maladie et qui sont influencés par le stade de maturation de la cellule B, ainsi que la nature de l’antigène qui la stimule, sont dépendants des signaux de prolifération/survie liés à la stimulation antigénique du BCR dans des environnements spécifiques. Nous envisagerons successivement les mécanismes de l’apoptose et de la prolifération des cellules de la LLC, les facteurs qui les contrôlent en particulier les signaux du micro-environnement, et enfin nous évoquerons le rôle du BCR dans ces mécanismes.

Résistance à l’apoptose

Il est admis que, dans la LLC, il existe une dérégulation de l’apoptose documentée par des altérations génétiques et des changements dans l’expression de nombreux régulateurs apoptotiques [10-12].

Il existe deux voies principales d’apoptose (( figure 1 )) convergeant sur les caspases qui représentent les effecteurs clés de l’exécution de la cascade apoptotique. La voie intrinsèque est activée par un large spectre de signaux tels l’irradiation, les drogues cytotoxiques, les stress cellulaires et la privation de facteurs de croissance. Elle implique la libération, à partir de la mitochondrie, de protéines incluant le cytochrome c qui va s’unir à la protéine cytosolique APAF-1, l’ensemble provoquant l’activation de la caspase 9 qui elle-même entraîne une cascade d’activations de caspases jusqu’à l’étape de la caspase effectrice (la caspase 3), aboutissant ainsi aux changements morphologiques et biochimiques qui définissent l’apoptose. La voie extrinsèque est activée par des récepteurs de mort, membres de la famille TNF présents à la surface cellulaire mais possédant un domaine de mort commun intracytoplasmique (DD). Ces récepteurs, dont le plus connu est la molécule Fas (CD95), déclenchent directement la cascade des caspases à partir de la caspase 8 qui va se lier à la protéine FA (DD) et entraîner l’apoptose. Dans la LLC, c’est essentiellement l’activation de la caspase 9 (voie intrinsèque) qui est en cause.

Les molécules de la famille Bcl-2 peuvent agir comme des activateurs ou des inhibiteurs de l’apoptose. Elles sont caractérisées par la présence de 1 à 4 séquences courtes comportant moins de 20 acides aminés, appelés domaine BH (Bcl-2 homologie). Plus de 20 membres ont été identifiés et sont classés en trois sous-familles (( figure 2 )) : le sous-groupe antiapoptotique : Bcl-2, BclXL et Mcl-1 qui contiennent 4 domaines BH (BH1-BH4) ; le groupe des protéines pro-apoptotiques telles que Bax, Bak et Bok contenant 3 domaines BH (BH1-BH3) ; le troisième groupe de protéines pro-apoptotiques telles que Bim, Bad et Bid contenant seulement un domaine BH3. C’est l’expression relative de l’activité de ces protéines de la famille Bcl-2 qui va déterminer de façon critique la sensibilité à l’apoptose. La coordination de ces fonctions n’est pas clairement connue mais une cible clé apparaît être la libération par la mitochondrie du cytochrome c et par là, l’activation de la cascade des caspases [13].

S’il est admis que le défaut d’apoptose dans la LLC est une des composantes majeures de la dérégulation de l’homéostasie de la cellule B normale, la question critique est de savoir si cette résistance à l’apoptose est autonome (par exemple, s’il y a des altérations génétiques ou épigénétiques des régulateurs de l’apoptose à l’intérieur de la cellule leucémique) ou si ces mécanismes de résistance sont liés à des signaux de l’environnement reçus par la cellule leucémique [13]. L’apoptose spontanée rapide des cellules de la LLC observée lorsqu’elles sont cultivées ex vivo conduirait à penser que l’environnement joue un rôle important dans ces mécanismes.

Cependant, cette explication n’est pas satisfaisante puisque, si l’on considère le modèle du lymphome folliculaire qui possède la translocation t(14;18) qui lui confère une hyperexpression de Bcl-2 et par conséquent une résistance constitutive à l’apoptose, on observe que les cellules lymphomateuses cultivées ex vivo sont capables d’entrer en apoptose [14]. Une des caractéristiques de la cellule de LLC est l’hyperexpression de la protéine Bcl-2 dont le mécanisme reste à éclaircir. Dans la majorité des cas, la région du promoteur est hypométhylée [15], ce qui peut contribuer à une augmentation de la transcription de la protéine Bcl-2, mais il n’est pas clairement expliqué si ce phénomène est acquis durant la leucémogenèse ou si la LLC a son origine à partir de cellules hyperexprimant cette protéine.

Bien que cette question soit non résolue, l’expression de Bcl-2 et de Bax, et peut-être plus significativement l’expression relative de leurs antagonistes fonctionnels, représentent une variable importante dans la LLC. La variation individuelle du rapport Bcl-2/Bax corrèle avec l’apoptose et l’évolution clinique : une diminution de ce rapport est associée à une augmentation de la sensibilité aux drogues cytotoxiques in vitro et une meilleure réponse des patients à la chimiothérapie. De plus, des expériences utilisant des oligonucléotides antisens et qui interfèrent spécifiquement avec l’expression de Bcl-2, augmentent l’apoptose spontanée et la sensibilité au Chloraminophène et à l’inverse, des expériences avec un oligonucléotide anti-Bax retardent l’apoptose spontanée. En revanche, il est à noter que la variation de la susceptibilité à l’apoptose et de l’expression des protéines de régulation de la famille Bcl-2 ne corrèle de façon significative ni avec le stade clinique ni avec les deux sous-types de la maladie identifiés selon l’état mutationnel des gènes IgVH [16-18].

Des altérations de la séquence dans le promoteur de Bax contribuent à diminuer l’expression de la protéine dans quelques cas de LLC et il a été montré qu’un polymorphisme hétérozygote était présent dans 69 % des LLC, tous stades confondus, et qu’il était lié à la progression vers un stade clinique avancé et un échec à obtenir la rémission complète [14-20]. Des travaux récents ont rapporté un rôle important dans la LLC pour une autre protéine de la famille Bcl-2, Mcl-1, où son expression est significativement associée à un échec d’obtention de la rémission après chimiothérapie. Une des caractéristiques de Mcl-1 est sa régulation rapide et on pense qu’il joue un rôle fondamental dans la régulation de l’apoptose en réponse aux stimuli environnementaux. L’identification récente des petites insertions séquentielles dans le promoteur du gène Mcl-1 d’une sous-population de LLC confirme le rôle important que joue Mcl-1 dans la LLC, la présence de ces insertions corrélée avec une expression élevée de Mcl-1 étant associée à une progression rapide de la maladie et de façon encore significative à une plus courte survie. Ces insertions étant le plus souvent retrouvées chez des patients CD38-, leur présence suggère qu’elle peut représenter un sous-groupe de mauvais pronostic au sein d’un groupe avec un pronostic relativement favorable [21, 22].

Les microRNAs, nouvelle classe de gènes non codants impliqués dans la tumorogenèse humaine et récemment décrits [23] apportent une réponse au moins partielle au mécanisme de l’hyperexpression de Bcl-2. En effet, C. Croce et son équipe ont montré que deux microRNAs, miR-15a et miR-16-1, situés au locus 13q14.3, sont délétés ou hypoexprimés dans la majorité des LLC et qu’ils régulent négativement Bcl-2 au niveau post-transcriptionnel avec une importante conséquence fonctionnelle : l’activation de la voie intrinsèque de l’apoptose [24, 25].

La présence d’un haut niveau d’expression de Bcl-2 chez la majorité des patients, associée à des dérégulations des protéines de la même famille et les altérations génétiques de Mcl-1 dans une sous-population contribuent à attribuer un rôle majeur à leur dysfonctionnement dans la LLC. Toutefois, il est important de considérer que d’autres régulateurs classiques de l’apoptose tels la P53 et ATM sont aussi altérés dans les cellules leucémiques [26, 27].

Prolifération

Si un dysfonctionnement des mécanismes de l’apoptose est observé chez tous les patients atteints de LLC, plusieurs arguments témoignent qu’il existe une part proliférative dans la population leucémique qui se traduit par la variabilité des présentations cliniques et une hétérogénéité des marqueurs biologiques qui lui sont reliés et qui ont aussi une valeur pronostique : le temps de doublement de la lymphocytose, l’augmentation du taux sérique de la thymidine kinase et du CD23 soluble, la présence de marqueurs d’activation à la surface cellulaire en particulier le CD38, l’expression de la protéine ZAP-70.

Le compartiment prolifératif, localisé dans la moelle et dans les ganglions au sein des centres de prolifération ou pseudofollicules, a pu être mis en évidence et quantifié par des études in vivo utilisant en particulier des techniques de marquage avec l’eau deutériée (2H2O) [28]. Ces études ont révélé que les cellules de LLC sont plus dynamiques que ce qui avait été initialement décrit. En effet, le taux de croissance compris entre 0,1 à plus de 1 % du clone par jour, conduit à évaluer que 109 à 1010 nouvelles cellules leucémiques sont fabriquées par jour pour un patient qui a approximativement 1012 cellules leucémiques. Ces taux de division cellulaire sont suffisants pour permettre l’apparition de nouveaux clones. En effet, il y a une association entre un taux de croissance cellulaire actif et une maladie rapidement progressive. Le taux de croissance des cellules leucémiques est par conséquent plus significatif cliniquement que la numération des lymphocytes du sang ou l’examen clinique car la lymphocytose périphérique est le reflet de la capacité proliférative des cellules leucémiques et leur potentiel à promouvoir les lésions du DNA alors que la taille du ganglion et de la rate à l’examen clinique est le résultat de la balance entre prolifération et mort cellulaire. Ces découvertes peuvent expliquer pourquoi les télomères, qui protègent les terminaisons des chromosomes, peuvent être raccourcis à chaque division cellulaire et sont plus petits chez les patients appartenants aux sous-groupes de LLC avec des évolutions péjoratives [26].

Rôle du microenvironnement

Les signaux qui sont délivrés par le contact direct de cellule à cellule ou par des facteurs solubles et qui peuvent survenir ou non en même temps que l’engagement du BCR favorisent probablement la croissance des cellules B [29, 30]. La résistance à l’apoptose in vivo qui définit la maladie et à l’inverse l’augmentation de l’apoptose spontanée lorsque les cellules sont cultivées ex vivo impliquent que ces cellules ont perdu des facteurs nécessaires à leur survie. Les cellules leucémiques possèdent à leur surface le récepteur de chemokine CXCR4 (CD184) dont le ligand CXCL12/SDF-1, secrété par les cellules stromales de la moelle et les cellules nurse-like dérivées des monocytes du sang, leur permet d’échapper à l’apoptose par contact direct de cellule à cellule [31].

De la même manière, l’interaction du CD38 à la surface de la cellule B et de son ligand naturel le CD31 exprimé par les mêmes cellules du microenvironnement, favorise la croissance de la population leucémique, d’autant plus que le contact de ces deux molécules entraîne l’expression du récepteur CD100, une sémaphorine impliquée dans le maintien de la croissance cellulaire des cellules proliférantes [32, 33]. Les cellules de LLC expriment aussi à leur surface le CD40 qui, sous l’action de son ligand spécifique (CD40L/CD154), secrété par les cellules T CD4 activées, vont déclencher la synthèse de la survivine, molécule inhibitrice de l’apoptose. Ainsi, la stimulation du CD40 qui appartient à la famille des récepteurs du TNF, contribue à protéger les cellules de LLC de l’apoptose et à favoriser leur prolifération [34]. Ces phénomènes qui favorisent la croissance cellulaire surviennent préférentiellement dans les pseudo-follicules ou centres de croissance ganglionnaires et médullaires, ce qui peut être mis en évidence par l’expression du marqueur des cellules en cycle Ki-67 par les cellules leucémiques dans ces sites. Un autre mécanisme de survie des cellules leucémiques qui a été proposé est l’induction de Mcl-1 par les cellules folliculaires dendritiques via le CD44 [35]. D’autres cytokines qui peuvent être augmentées dans la LLC contribuent à la survie et/ou la prolifération du clone leucémique, en particulier l’IL4, le VEGF, et un facteur de croissance spécifique des cellules, B APRIL [36-38]. Le rôle promoteur du microenvironnement est visualisé sur la ( figure 3 ).

Rôle de la stimulation antigénique à partir du récepteur pour l’antigène (BCR)

De nouvelles données suggèrent que la stimulation antigénique, en parallèle avec les interactions des cellules accessoires et des cytokines, est un facteur de promotion qui entraîne la prolifération des cellules de LLC et qui permet d’éviter l’apoptose (( figure 3 )). Ses effets peuvent varier dans les sous-groupes de LLC et aboutir à des évolutions cliniques différentes.

Les BCR des cellules de LLC des divers patients sont souvent structurellement très proches, suggérant que les antigènes qui lient ces récepteurs sont semblables et sont déterminants dans la pathogenèse de la maladie. Ces ressemblances font supposer qu’un nombre limité d’antigènes est capable d’induire la division des cellules leucémiques en augmentant la fréquence de survenue de mutations du DNA. Ces antigènes restent encore inconnus mais il est possible que des virus latents ou des bactéries commensales activent répétitivement des clones de cellules B particuliers par leur BCR ; la LLC serait la conséquence directe ou indirecte d’infections spécifiques et serait entretenue par elles d’une manière semblable à ce qui a été décrit pour les lymphomes gastriques qui évoluent en réponse à l’Helicobacter pylori.

Alternativement, des antigènes de l’environnement ou des autoantigènes pourraient entraîner une expansion clonale car les LLC ont fréquemment des récepteurs polyréactifs qui lient des antigènes multiples incluant les autoantigènes, permettant la stimulation simultanée par des autoantigènes et des antigènes microbiens.

De plus, l’antigène peut ne pas être nécessaire pour la persistance de l’expansion clonale et une stimulation indépendante de l’antigène pourrait survenir à travers le BCR en raison d’une autre lésion génétique. Les conséquences de la traduction du signal via le BCR sont inattendues. En effet, une fois que la traduction du signal est initiée, le lymphocyte B va progresser dans le cycle cellulaire ou mourir. Le lien avec l’IgM de surface peut provoquer ou inhiber l’apoptose alors que le lien avec l’IgD aboutit toujours à l’inhibition de l’apoptose. En conséquence, l’évolution finale de la cellule leucémique individuelle dépendra de la balance entre les signaux médiés par les deux molécules [29-39].

Conclusion

Il existe dans la LLC un défaut constitutif de l’apoptose, principalement de la voie intrinsèque, via une dérégulation de l’expression et du fonctionnement des molécules de la famille Bcl-2. Des signaux de stimulation et de croissance venant de l’environnement des cellules de LLC leur permettent d’éviter l’apoptose et de proliférer. Ces signaux sont délivrés par le BCR, les récepteurs pour les cytokines ou les chemokines et leurs ligands, lors de contacts directs avec des cellules accessoires ou stromales. Les effets sur la croissance les plus importants médiés par le BCR apparaissent survenir dans les cas où le récepteur est stimulé par des autoantigènes et garde la capacité de transmettre les signaux au noyau cellulaire, c’est-à-dire le plus souvent les récepteurs avec des gènes IgVH non mutés. Ce modèle exclut que le défaut de l’apoptose intrinsèque soit présent dans tous les éléments du clone leucémique. Si la division cellulaire est continue, qu’elle soit facilitée ou non par des signaux externes, le niveau de renouvellement de la cellule leucémique in vivo peut suffire à promouvoir le développement et l’émergence de sous-clones avec de nouvelles lésions génétiques et une augmentation de la croissance.

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