ARTICLE
Auteur(s) : Mathieu
Wémeau1, Olivier Nibourel2,3, Jean-Luc
Laï3,4, Bruno Quesnel1,3
1Service des maladies du sang, CHRU
de Lille
2Laboratoire d'hématologie, CHRU de Lille
3Unité Inserm 837, Institut de recherche
sur le cancer, Lille
4Laboratoire de génétique médicale, CHRU
de Lille
Les anomalies clonales des cellules souches hématopoïétiques
impliquées dans la pathogenèse des syndromes myélodysplasiques
(SMD) sont mises en évidence chez un certain nombre de patients par
les techniques de cytogénétique conventionnelle et de FISH.
D'autres techniques pangénomiques, en cours d'évaluation,
permettent d'identifier des anomalies « cryptiques » qui pourraient
avoir un intérêt pour la détermination de nouveaux facteurs
pronostiques et la recherche de nouvelles cibles
thérapeutiques.
Cytogénétique conventionnelle
L'étude du caryotype médullaire, réalisée sur 20 métaphases,
permet d'identifier des anomalies chromosomiques chez environ 50 %
des patients, et jusqu'à 80 % dans le cas des SMD secondaires.
Il s'agit majoritairement de monosomies, de délétions et de
trisomies. Les translocations, récurrentes dans d'autres
pathologies myéloïdes comme les leucémies aiguës, sont ici beaucoup
plus rares. Le score pronostique international (IPSS), publié
en 1997, intègre la valeur pronostique des anomalies
chromosomiques les plus fréquentes (tableau 1) [1] : la présence d'une délétion
isolée sur le bras long du chromosome 20 ou du chromosome
5 confère un pronostic favorable, alors que les anomalies
touchant le chromosome 7 ou la présence d'un caryotype
complexe (défini par la présence d'au moins 3 anomalies)
confèrent un pronostic défavorable. Les autres anomalies,
portant notamment sur le chromosome 8, ont un pronostic
intermédiaire. La perte isolée du chromosome Y n'est pas
toujours considérée comme pathologique, puisqu'on l'observe
fréquemment chez des hommes sains ; le pronostic reste favorable
pour ces patients, au même titre qu'un caryotype normal. Plus
récemment, la cytogénétique d'une série de plus de
2 000 patients atteints de SMD a été publiée par une
équipe austro-allemande [2]. Cet effectif important permet de
mettre en évidence des anomalies cytogénétiques moins fréquentes,
et d'établir leur valeur pronostique (figure 1).
Il est donc intéressant de voir que certaines anomalies,
certes rares, retrouvées chez moins de 1 % des patients,
confèrent un excellent pronostic. La présence d'une anomalie
additionnelle à la del(20q) ou del(5q) ne modifie pas de façon
notable le pronostic. Les auteurs montrent également qu'une
plus grande complexité (4 à 6 anomalies, et surtout plus de
6 anomalies) s'associe à un pronostic plus péjoratif que
la présence de trois anomalies. Certaines des anomalies
cytogénétiques, caractéristiques des SMD, peuvent également être
intéressantes pour leur valeur diagnostique : selon la dernière
classification OMS des hémopathies malignes, elles peuvent
permettre de distinguer les SMD d'autres diagnostics différentiels,
notamment des aplasies médullaires (tableau 2) [3].
Tableau 1 International Prognostic Scoring System
(IPSS) pour les syndromes myélodysplasiques [1]
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0
|
0,5
|
1
|
1,5
|
|
Cytopénies
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0 ou 1
|
2 ou 3
|
-
|
-
|
|
Caryotype
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Normal, - Y, del (5q), del (20q)
|
Autres anomalies
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≥ 3 anomalies, anomalies du 7
|
-
|
|
Blastes
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0-4 %
|
5-10 %
|
-
|
11-20 %
|
Tableau 2 Anomalies cytogénétiques typiques de SMD
devant des cytopénies et l'absence d'anomalies
cytologiques caractéristiques, selon la classification OMS
2008 des hémopathies malignes [3]
|
Anomalies déséquilibrées
|
Anomalies équilibrées
|
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-7 ou del(7q) -5 ou del(5q) i(17)q10 ou t(17p) -13
ou del(13q) del(11q) del(12p) ou t(12p) del(9q)
idic(X)(q13)
|
t(11;16)(q23;p13.3) t(3;21)(q26.2;q22.1) t(1;3)(p36.3;q21.1)
t(2;11)(p21;q23) inv(3)(q21q26.2) t(6;9)(p23;q34)
|
|
Caryotype complexe (au moins 3 anomalies) impliquant une
ou plusieurs des anomalies ci-dessus.
|
FISH
L'hybridation par fluorescence in situ peut être réalisée sur
des chromosomes en interphase, contrairement à la
cytogénétique conventionnelle. Les sondes habituellement
utilisées ciblent des séquences situées sur le bras long du
chromosome 5 et sur les centromères du 7 et du 8. D'autres
sondes sont disponibles et permettent de mettre en évidence des
anomalies plus rares. L'apport de cette technique, pour la prise en
charge des SMD, est établi en cas d'échec de la cytogénétique
conventionnelle : des anomalies sont trouvées en FISH pour
25 à 38 % des patients dans cette situation [4, 5]. Si le
caryotype médullaire est normal, la mise en évidence d'anomalie en
FISH permettrait également de reclasser l'IPSS : dans une série de
57 patients atteints de SMD avec caryotype médullaire normal,
Bernasconi et al. trouvent des anomalies en FISH pour
9 patients, ce qui conduit à reclasser l'IPSS pour
5 d'entre eux [6]. Dans une autre étude publiée en 2009
et comprenant 54 patients avec un caryotype normal,
5 patients ont une anomalie mise en évidence en FISH, dont
3 patients présentant une trisomie 8, qui est associée à un
pronostic intermédiaire [4]. Dans ces deux études, l'évolution des
patients ayant une anomalie « cryptique » ainsi mise en évidence en
FISH est défavorable comparativement aux patients avec FISH
normal. Les techniques de FISH « multicouleurs » (sky-FISH,
multiples-FISH) combinent de nombreuses sondes nucléotidiques et
différents fluorophores qui ciblent l'ensemble des chromosomes.
Elles sont intéressantes pour caractériser des réarrangements
complexes, mais n'ont pas fait la preuve d'un apport sur le plan
pronostique [7].
CGH-array et SNP-array
Les CGH-arrays (Comparative Genomic Hybridation Array) sont fondées
sur une hybridation compétitive entre un ADN tumoral et un ADN
témoin : le mélange de ces deux ADN, marqués par deux fluorochromes
différents, est hybridé sur une puce sur laquelle sont disposées de
manière ordonnée de nombreuses sondes nucléotidiques spécifiques de
loci répartis sur l'ensemble du génome. La mesure quantitative de
ces deux ADN, pour chacune de ces sondes, permet ainsi de mettre en
évidence des gains ou des délétions de l'ADN tumoral avec une
résolution élevée. Pour les SNP-arrays (Single Nucleotide
Polymorphism), seul l'ADN tumoral est hybridé avec des séquences
nucléotidiques correspondant à plusieurs polymorphismes de
certaines régions du génome. L'intensité du signal émis permet de
mettre en évidence des variations du nombre de copies (gain ou
perte), mais également les pertes d'hétérozygotie avec conservation
du nombre de copies (Copy Neutral-Loss Of Heretozygoty) entre les
deux allèles du patient. Celles-ci peuvent être germinales ou
constituer des disomies uniparentales (UPD) acquises au cours d'une
recombinaison mitotique entre les deux allèles. Grâce à ces
techniques à haute résolution, des microdélétions ou de courtes
duplications de séquences peuvent être retrouvées chez près de 80 %
des patients atteints de SMD [8, 9], et des UPD chez 20 à 47 %
des patients [9, 10]. La sensibilité de la CGH-array et de la
SNP-array ne permet pas de mettre en évidence des anomalies rares
au sein des différents sous-clones, les anomalies devant être
présentes dans approximativement 25 % des cellules pour être
détectées. Le tableau 3
présente différentes caractéristiques de ces techniques
comparativement à la cytogénétique conventionnelle et à la FISH.
Différentes équipes étudient la valeur pronostique des anomalies
mises en évidence par ces techniques pangénomiques. Staczynowski
et al. additionnent ainsi le nombre total de bases modifiées
en CGH-array, chez 40 patients présentant un SMD de bas risque
(IPSS ≤ 1) [8]. Les patients présentant un plus grand nombre
d'altérations génomiques ont une survie sans leucémie et une survie
globale significativement diminuées. Mohamedali et al.
montrent que la présence de variations du nombre de copies en
SNP-array est significativement associée à un pronostic défavorable
chez 119 patients atteints de SMD de bas risque ; la présence
de disomie uniparentale n'est en revanche pas corrélée à la survie
dans cette étude [10]. Les premiers résultats d'une étude
présentée à l'ASH en 2009 par l'équipe de Maciejewski (poster
# 2630) suggèrent au contraire que la présence d'une UPD est
un facteur péjoratif pour la survie globale et la survie sans
événement des patients atteints de SMD de bas et haut risques.
Ces résultats devront être confirmés. L'identification de
disomies uniparentales permet enfin d'identifier des régions
chromosomiques altérées de façon récurrente chez des patients
atteints de syndromes myélodysplasiques ou d'autres hémopathies
myéloïdes, et de mettre ainsi en évidence des gènes impliqués dans
la physiopathogenèse des hémopathies. Plusieurs équipes ont ainsi
pu cibler la région 4q24 et identifier de fréquentes mutations du
gène TET2 [11, 12]. De même, une UPD en 11q13 a permis de
mettre en évidence l'implication d'une ubiquitine ligase, c-Cbl,
dans les hémopathies myéloïdes [13].
Tableau 3 Principales caractéristiques
des différentes techniques d'étude cytogénétique
dans les SMD
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Cytogénétique conventionnelle
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FISH
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CGH-array
|
SNP-array
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Anomalies détectées
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Anomalies chromosomiques numériques et structurales
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Anomalies numériques (en 7q, 5q, 8, 17p, 20q, etc.)
et structurales
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Variations du nombre de copies
|
Variations du nombre de copies et des disomies
uniparentales
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Sensibilité
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≈ 1 cellule sur 20
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Jusqu'à 1 cellule sur 1 000
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Anomalie présente dans ≈ 25 % des cellules
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Résolution
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10 mégabases
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200-500 kilobases
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Jusqu'à 25-50 kilobases
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Matériel étudié
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Cellules en culture
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Noyaux métaphasiques ou interphasiques
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≈ 1 μg ADN
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Limites
|
- Cellules en métaphases - Mise en évidence du (des)
clone(s) dominant(s)
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- Limitation du nombre de séquences étudiées - Temps
de lecture - Seuil de positivité ≈ 10 %
|
- Disponibilité de la technique - Expertise et temps
- Pas de détection des anomalies structurales
équilibrées
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Coût
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432 € (B800N + B800HN)
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2 sondes : 270 € (B500N x 2)
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1 080 € (B4000HN)
|
Étude du méthylome
L'hyperméthylation de certains promoteurs de gènes associés aux
cancers a été associée à une évolution péjorative dans les SMD
[14]. Les techniques à haut débit fondées sur l'utilisation de
puce permettent d'étudier avec une grande résolution les anomalies
de méthylation impliquées dans les SMD. C'est ainsi que Figueroa
et al. ont pu étudier le niveau de méthylation de
50 000 îlots CpG, choisis sur 14 000 promoteurs
de gènes, par une technique utilisant deux enzymes de restriction
clivant l'ADN au niveau des sites CpG de façon différentielle
suivant leur état de méthylation (HELP methylation array) [15]. Un
plus grand nombre de sites CpG est méthylé pour les patients
atteints de SMD comparativement aux LAM et aux témoins, et il est
possible d'observer la réversibilité de ces anomalies sous
traitement hypométhylant. Ces techniques restent cependant
encore limitées à cause de la multiplicité des sites CpG
potentiellement modifiés. Il n'a pas encore été démontré de
valeur pronostique particulière d'un profil global de méthylation
du génome (méthylome).
Conclusion
L'étude du caryotype médullaire reste, à l'heure actuelle, l'examen
de référence pour la prise en charge des patients atteints de
syndrome myélodysplasique. La technique FISH devrait être
réalisée, selon les recommandations de la SFH et du GFM, en cas
d'échec de la cytogénétique conventionnelle (moins de
20 mitoses) ou en cas de normalité du caryotype médullaire.
La mise en évidence de certaines anomalies cytogénétiques est
déterminante pour établir le risque évolutif des patients et poser
l'indication des agents hypométhylants. L'intérêt des CGH- et
SNP-arrays et de l'étude du méthylome est en cours d'évaluation.
Références
1 Greenberg P, Cox C, LeBeau MM, et al.
International Scoring System for Evaluating Prognosis in
Myelodysplastic Syndromes. Blood 1997 ; 89 : 2079-88.
2 Haase D, Germing U, Schanz J, et al. New
insights into the prognostic impact of the karyotype in MDS and
correlation with subtypes : evidence from a core dataset of
2124 patients. Blood 2007 ; 110 : 4385-95.
3 Vardiman JW, Thiele J, Arber DA, et al.
The 2008 revision of the World Health Organization (WHO)
classification of myeloid neoplasms and acute leukemia : rationale
and important changes. Blood 2009 ; 114 : 937-51.
4 Yang W, Stotler B, Sevilla DW, et al. FISH
analysis in addition to G-band karyotyping : utility in evaluation
of myelodysplastic syndromes? Leukemia Research 2010 ;
34 : 420-5.
5 Costa D, Valera S, Carrió A, et al. Do we
need to do fluorescence in situ hybridization analysis in
myelodysplastic syndromes as often as we do? Leukemia Research
2010 ; (sous presse).
6 Bernasconi P, Cavigliano PM, Boni M, et al. Is FISH a
relevant prognostic tool in myelodysplastic syndromes with a normal
chromosome pattern on conventional cytogenetics? A study on
57 patients Leukemia : Official Journal of the Leukemia
Society of America, Leukemia Research Fund, U.K 2003 ; 17 :
2107-12.
7 Avet-Loiseau H. Caryotype multi-couleur : quelle
utilisation en hématologie ? Hématologie 2004 ; 10 :
159-62.
8 Starczynowski DT, Vercauteren S, Telenius A,
et al. High-resolution whole genome tiling path array CGH
analysis of CD34+ cells from patients with low-risk myelodysplastic
syndromes reveals cryptic copy number alterations and predicts
overall and leukemia-free survival. Blood 2008 ; 112 :
3412-24.
9 Gondek LP, Tiu R, O'Keefe CL, et al.
Chromosomal lesions and uniparental disomy detected by SNP arrays
in MDS, MDS/MPD, and MDS-derived AML. Blood 2008 ; 111 :
1534-42.
10 Mohamedali A, Gäken J, Twine NA, et al.
Prevalence and prognostic significance of allelic imbalance by
single-nucleotide polymorphism analysis in low-risk myelodysplastic
syndromes. Blood 2007 ; 110 : 3365-73.
11 Delhommeau F, Dupont S, Della Valle V,
et al. Mutation in TET2 in myeloid cancers. N Engl J Med
2009 ; 360 : 2289-301.
12 Langemeijer SMC, Kuiper RP, Berends M,
et al. Acquired mutations in TET2 are common in
myelodysplastic syndromes. Nat Genet 2009 ; 41 :
838-42.
13 Li J, Xiao B, Chen L, et al. An analysis
of complex chromosomal aberrations in seven cases of
myelodysplastic syndromes by M-FISH and whole chromosome painting.
Int J Hematol 2008 ; 88 : 369-73.
14 Shen L, Kantarjian H, Guo Y, et al. DNA
Methylation Predicts Survival and Response to Therapy in Patients
With Myelodysplastic Syndromes. J Clin Oncol 2010 ; 28 :
605-13.
15 Figueroa ME, Skrabanek L, Li Y, et al.
MDS and secondary AML display unique patterns and abundance of
aberrant DNA methylation. Blood 2009 ; 114 : 3448-58.
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