Le complexe de Carney : un nouvel exemple d'anomalie de la voie de signalisation de l'AMPc dans la tumorigenèse endocrine

ARTICLE

Voies de signalisation de l'AMPc et tumorigenèse

L'AMP cyclique (AMPc) joue un rôle important dans la différenciation de nombreux types cellulaires et exerce une action complexe sur la prolifération cellulaire. Alors que l'AMPc inhibe, dans de nombreux tissus, la prolifération cellulaire, dans certains tissus endocriniens comme la thyroïde ou la cellule somatotrope de l'antéhypohyse, il exerce au contraire un effet prolifératif. Dans ces tissus endocriniens, l'AMPc agit habituellement en second messager d'hormones peptidiques jouant un rôle indispensable dans le développement, la différenciation et la prolifération cellulaires. Ainsi, dans l'antéhypophyse, le peptide hypothalamique GHRH (growth hormone-releasing hormone) se lie à un récepteur à sept domaines transmembranaires couplé à une protéine Gs et active ainsi l'adénylyl cyclase. Ce rôle important de la GHRH et de l'AMPc est illustré par les mutations inactivatrices du récepteur de la GHRH qui, chez l'homme, comme chez la souris little, entraînent une hypoplasie hypophysaire avec nanisme par déficit somatotrope [1]. L'activation de la voie de signalisation de l'AMP cyclique est nécessaire de la membrane cellulaire au noyau pour le développement et/ou la prolifération de ces tissus endocriniens. La cible de l'AMPc est la protéine kinase A (PKA). Au niveau du noyau, la PKA phosphoryle certains facteurs de transcription régulant l'expression des gènes sensibles à l'AMPc. Le facteur de transcription CREB (cAMP response element binding protein) est un des exemples les mieux étudiés des cibles nucléaires de la PKA. L'expression hypophysaire en transgenèse chez la souris d'un mutant dominant inactivable par la protéine kinase A du facteur de transcription CREB entraîne une hypoplasie des cellules somatotropes avec nanisme secondaire à un déficit en GH assez proche du phénotype des souris little présentant une mutation du récepteur de la GHRH [2]. À l'inverse, l'activation de la voie de signalisation de l'AMPc stimule, dans certains tissus endocriniens, la prolifération cellulaire. Ainsi, chez la souris, la surexpression d'un transgène de la GHRH entraîne une hyperplasie puis un adénome hypophysaire à GH avec gigantisme. Chez l'homme la sécrétion ectopique tumorale de GHRH est aussi responsable d'une hypersécrétion de GH avec acromégalie et hyperplasie hypophysaire. Les sécrétions tumorales de TSH ou d'ACTH sont aussi d'autres exemples de stimulation excessive de la voie de signalisation de l'AMPc entraînant une hyperplasie et une hyperactivité endocrine de leurs tissus cibles, respectivement la thyroïde (goitre avec hyperthyroïdie) et le cortex surrénalien (hyperplasie simple ou nodulaire des surrénales avec syndrome de Cushing). Depuis dix ans, différentes anomalies cellulaires conduisant au niveau membranaire à une activation de la voie de signalisation de l'AMPc ont été décrites. Les mutations activatrices du récepteur de la TSH sont présentes à l'état somatique dans les adénomes toxiques de la thyroïde [3]. L'expression ectopique du récepteur du Gastric inhibitory peptide dans le cortex surrénalien permet à ce peptide digestif de stimuler de façon pathologique ce tissu et d'activer, comme le fait physiologiquement l'ACTH, la voie de signalisation de l'AMPc. Cette expression ectopique entraîne, chez les patients atteints, une hyperplasie macronodulaire des surrénales avec hypercorticisme indépendant de l'ACTH. Chez ces patients, la sécrétion de cortisol est post-prandiale, c'est-à-dire lorsque le GIP est sécrété physiologiquement par l'intestin proximal [4]. Les mutations activatrices de la protéine de couplage Gs (oncogène Gsp) ont été initialement observées dans des adénomes hypophysaires à GH responsables d'une acromégalie et dans des tumeurs de la thyroïde [5]. Des mutations identiques sont trouvées à l'état de mosaïque chez des patients présentant le syndrome de McCune-Albright qui associe des taches café au lait, une dysplasie fibreuse des os et différentes tumeurs endocrines : adénome hypophysaire à GH, puberté précoce avec kystes ovariens, hyperplasie nodulaire des surrénales avec hypercorticisme [6].

Le complexe de Carney

Le complexe de Carney est une pathologie autosomique dominante décrite pour la première fois par Aidan Carney en 1985 [7] comportant différentes tumeurs des glandes endocrines et d'autres tissus, ainsi qu'une atteinte dermatologique (tableau 1), et qui, par certaines de ses manifestations, rappelle le syndrome de McCune-Albright. Les manifestations endocriniennes sont nombreuses mais variables suivant les patients : adénomes hypophysaires somatotropes, hypercorticisme par dysplasie micronodulaire pigmentée des surrénales indépendant de l'ACTH, tumeurs gonadiques et thyroïdiennes. L'atteinte surrénalienne peut aussi s'observer isolément et de façon sporadique en dehors du complexe de Carney dans le cadre du syndrome de Meador [8]. La particularité de cette atteinte sur le plan histologique est le caractère pigmenté des nodules. Il s'agit d'un syndrome de Cushing dont le diagnostic est parfois difficile car l'hypercorticisme est souvent fluctuant, voire intermittent initialement, et ne s'accompagne pas toujours d'anomalie morphologique visible au scanner surrénalien (tableau 2). Une lentiginose péri-orificielle, se traduisant par des petites zones d'hyperpigmentation est souvent observée. Les myxomes cardiaques, mais aussi cutanés ou mammaires sont souvent présents et peuvent parfois constituer une des principales atteintes tumorales. Les myxomes cardiaques représentent, par leurs potentielles complications thromboemboliques, une des manifestations les plus sévères du complexe de Carney. On rapporte 16 % de morts subites dans les familles de patients atteints du complexe de Carney [9]. Il est vraisemblable qu'une grande part de ces accidents soit liée à des complications des myxomes cardiaques. L'atteinte gonadique peut être, chez l'enfant, associée à une puberté précoce périphérique. Chez l'homme, une atteinte testiculaire est présente dans la moitié des cas, le plus souvent bilatérale et multifocale. L'échographie testiculaire visualise en règle de multiples masses infra-centimétriques bilatérales échogènes sans composante tissulaire [10]. La description histologique réalisée chez certains patients opérés correspond à des tumeurs sertoliennes à grandes cellules calcifiées, mais des tumeurs leydigiennes et des inclusions surrénaliennes ont aussi été rapportées initialement par Carney [7]. Le potentiel d'évolution maligne est faible [11]. Les kystes ovariens sont fréquents dans le complexe de Carney. L'étude prospective de 18 patientes atteintes a mis en évidence des kystes dans 67 % des cas sur un suivi de 3 ans. L'analyse histologique chez les deux patientes opérées a révélé un cystadénome dans les deux cas [12]. L'acromégalie est rapportée dans 10 % des cas. L'histologie hypophysaire peut correspondre à un véritable adénome, mais un aspect d'hyperplasie des cellules somatotropes a aussi été observé [13]. Une anomalie de la dynamique de sécrétion de GH est souvent présente en dehors d'une véritable acromégalie. Les nodules thyroïdiens sont généralement des tumeurs bénignes, mais des cancers vésiculaires ou papillaires ont aussi été observés [14]. D'autres tumeurs, comme le schwannome mélanocytaire ou des fibroadénomes mammaires, sont aussi classiquement observées. Enfin, de façon plus rare, des cas uniques de cancer colorectal, d'adénocarcinome pancréatique ou de corticosurrénalome ont été rapportés chez des patients présentant un complexe de Carney sans qu'il soit actuellement possible de les mettre en rapport de façon certaine avec cette maladie.

Protéine kinase Aet complexe de Carney

Bien que comportant différentes tumeurs endocrines, le complexe de Carney est différent des néoplasies endocriniennes multiples de type 1 et 2 dont les gènes, localisés respectivement sur les chromosomes 11 et 10, sont maintenant bien connus. Deux loci bien différents du complexe de Carney ont été identifiés par étude de liaison ces 4 dernières années. Le premier locus a été décrit sur le bras court du chromosome 2 (2p16) [9]. L'existence d'une amplification génomique de cette région du chromosome 2 dans les tumeurs fait penser qu'il s'agirait d'un oncogène. Le second locus a été identifié secondairement sur le chromosome 17 (17q22-24) [15, 16]. L'existence, à l'inverse, de perte allélique en 17q22-24 dans certaines tumeurs provenant de patients présentant un syndrome de Carney laissait envisager, au niveau du chromosome 17, un gène suppresseur de tumeur. L'homologie existant entre certaines manifestations du complexe de Carney et le syndrome de McCune-Albright lié à une mutation activatrice de la protéine Gs a fait initialement rechercher une anomalie du gène de Gas, mais ces travaux ont été négatifs. L'analyse dans les banques de données de l'intervalle 17q22-24 redéfini soit par étude de liaison soit par cartographie des pertes alléliques intra-tumorales a permis, en 2000, à deux équipes d'identifier simultanément le gène de la sous-unité régulatrice I-a de la protéine kinase A (PRKAR1A) comme étant le gène suppresseur de tumeur impliqué dans certaines familles atteintes du complexe de Carney et présentant une liaison au chromosome 17q22-24 [15, 16]. Les patients présentent à l'état hétérozygote une mutation germinale inactivatrice. La plupart des anomalies sont représentées par une délétion d'une ou plusieurs bases du gène de la PRKAR1A qui est formé de 11 exons. Ceci conduit à la génération en aval d'un codon stop précoce par décalage du cadre de lecture touchant alors le premier des deux domaines de liaison de l'AMP cyclique. On considère actuellement que l'ARN muté est instable et rapidement dégradé, conduisant à une diminution de l'expression de PRKAR1A. Une mutation de PRKAR1A est actuellement retrouvée dans 40 à 50 % des familles atteintes du complexe de Carney [17]. Dans notre expérience, une mutation de PRKAR1A est retrouvée avec une fréquence au moins aussi grande dans un sous-groupe de patients présentant un complexe de Carney avec une atteinte surrénalienne responsable d'un syndrome de Cushing ([18], et L. Groussin & J. Bertherat, données non publiées).

La PKA est un tétramère comprenant deux sous-unités catalytiques et deux sous-unités régulatrices. Quatre gènes des sous-unités régulatrices ont été identifiés : R1a, R2a, R1beta, et R2beta. Le tétramère est inactif, mais la liaison de l'AMPc à la sous-unité régulatrice conduit à la dissociation de la PKA, libérant alors les sous-unités catalytiques porteuses de l'activité enzymatique et ainsi activées. Ce système est donc complexe et il existe une distribution variable des différentes sous-unités régulatrices en fonction des tissus. L'activité de la PKA est le fruit de l'équilibre entre les différentes sous-unités régulatrices et catalytiques. Dans les lymphocytes des sujets porteurs d'une mutation inactivatrice de PRKAR1A, une réduction de 60 % de la protéine sauvage est observée alors que la protéine mutante tronquée n'est pas détectable [16]. Cette réduction de la sous-unité régulatrice R1a n'est pas compensée par une élévation de R2beta, entraînant ainsi une diminution du rapport R1a/R1beta. L'activité basale de la PKA entre des tumeurs surrénaliennes de patients présentant un complexe de Carney et des tumeurs sporadiques ne semble pas modifiée ; en revanche la stimulation par l'AMPc de l'activité PKA est plus forte dans le premier groupe [15]. Il reste à l'évidence du travail pour comprendre les conséquences sur l'activité enzymatique des mutations de PRKAR1A observées dans le complexe de Carney. Il est possible que les effets soient variables suivant les tissus. Ceci pourrait expliquer le développement de tumeurs uniquement dans certains tissus. Pour rendre cette pathologie encore plus complexe, il n'est pas impossible que des effets antagonistes soient observés entre différents tissus. Ceci pourrait expliquer la présence de tumeurs dans certains tissus où l'AMPc stimule la prolifération cellulaire (hypophyse, thyroïde), où les mutations inactivatrices de PRKAR1A activeraient l'activité PKA. À l'inverse, dans d'autres tissus où l'AMPc inhibe la prolifération cellulaire et où des tumeurs peuvent être observées, comme les schwannomes, l'équilibre subtil et tissu-spécifique entre les différentes sous-unités régulatrices de la PKA pourrait conduire, dans le complexe de Carney, à une inactivation de cette enzyme. Concernant l'hyperpigmentation cutanée observée dans la lentiginose péri-orificielle du complexe de Carney, il est tentant de la rapporter à la stimulation transcriptionnelle de la tyrosine hydroxylase par l'AMPc, médiée notamment par le facteur de transcription CREB (cible bien classique de la PKA) qui contribue à la synthèse de mélanine [16]. Jusqu'alors, les anomalies moléculaires activant la voie de signalisation de l'AMPc dans les tumeurs endocrines touchaient uniquement des protéines membranaires. L'identification d'un des gènes du complexe de Carney représente le premier exemple d'une anomalie moléculaire touchant un élément assez distal de la voie de signalisation de l'AMPc, replaçant cette dernière au centre de nombreuses questions sur la physiopathologie des tumeurs endocrines [19]. À côté des nombreuses questions sur les conséquences fonctionnelles sur l'activité PKA des mutations de PRKAR1A, il reste aussi celle de l'identification du gène localisé en 2p16 qui pourrait être impliqué dans la moitié des familles atteintes du complexe de Carney. Il serait passionnant que le produit de ce deuxième gène contrôle aussi la voie de signalisation de l'AMPc.

Conclusion

Le complexe de Carney est une pathologie rare décrite il y a seulement 15 ans. La meilleure connaissance que nous en avons actuellement devrait permettre son meilleur dépistage et l'amélioration de la prise en charge des patients. L'identification de mutations du gène de PRKAR1A dans la moitié des familles offre évidemment l'intérêt d'un dépistage génétique et donc d'une prise en charge précoce des manifestations de cette pathologie dont certaines peuvent entraîner des accidents aigus gravissimes (myxomes cardiaques) ou avoir un potentiel évolutif malin. Outre l'intérêt immédiat pour la prise en charge des patients, l'identification du gène du complexe de Carney est une grande avancée pour la compréhension de la physiopathologie des tumeurs endocrines des tissus dépendant de l'AMPc.

Remerciements. L. Groussin et K. Perlemoine (GEPE, CNRS UPR1524, ICGM, CHU Cochin) pour le génotypage de PRKAR1A.

Références

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