1. A PROPOS DU CANCER DU SEIN
1.3. CANCEROGENESE
La cancérogenèse est la transformation d'une cellule normale ou prédisposée en cellule ayant acquis les caractéristiques génotypiques et phénotypiques d'une cellule cancéreuse ou cellule « transformée » [31].
La relation causale entre la survenue d'un cancer et l‟existence d'altérations
génétiques est établie.
Pour les 90 % de cancers du sein dits sporadiques, ces altérations génétiques sont somatiques, uniquement présentes dans les cellules tumorales.
Quatre à dix % des cancers du sein sont héréditaires, liés à une mutation germinale qui prédispose à la survenue d‟un cancer mammaire. Cette mutation constitutionnelle représente une première étape vers la transformation maligne semblant favoriser la survenue d'altérations génétiques somatiques spécifiques [32].
1.3.1. Carcinogènes, co-carcinogènes et facteurs de risque
Les carcinogènes sont des substances susceptibles d'induire à elles seules le développement d'un cancer en interagissant avec l'ADN et en induisant la transformation cellulaire. Il en existe trois classes : les agents chimiques, physiques (à type de rayonnements énergétiques et ionisants), et les agents infectieux viraux [31].
D'autres substances, les co-carcinogènes (alcool, inflammations chroniques, stress, facteurs hormonaux, traumatismes tissulaires chroniques...) participent à l'induction d'un cancer : ces agents promoteurs sont en permanence associés aux carcinogènes et agissent en synergie ou en potentialisant l'action des agents transformants.
Les facteurs de risque sont les caractéristiques individuelles ou d'exposition, associées à un risque augmenté. Un facteur de risque n'est donc pas forcément directement causal, ni nécessaire, ni suffisant.
Le temps de latence entre le contact avec un carcinogène et le développement d'une tumeur peut être de plusieurs dizaines d'années.
Chez l'homme, le seuil de toxicité d'un carcinogène ne peut être déterminé avec précision, car on peut estimer que les effets de chaque exposition isolée s'accumulent sans aucune perte pendant toute l'existence.
L'exemple des cancers induits par les radiations lors des explosions d'Hiroshima et de Nagasaki met en évidence les susceptibilités tissulaires différentes, leur expression chronologique et la nécessité pour certains cancers de facteurs associés. Ainsi, les cancers du sein ont été induits dans des populations très particulières présentant lors de l'irradiation un terrain hormonal d'hyperestrogénie relative à savoir : les adolescentes dans la période précédant les cycles ovariens ovulatoires ainsi que les femmes en préménopause présentant une hyperestrogénie relative par cycles anovulatoires [31].
1.3.2. Prédisposition héréditaire au cancer du sein
Les cancers héréditaires représentent 5 à 10 % des cancers du sein.
Dans les cancers héréditaires, toutes les cellules de l'organisme, y compris les cellules germinales, portent une mutation constitutionnelle génétiquement transmissible.
Cette transmission se fait majoritairement selon un mode autosomique dominant. Il existe donc 50 % de risque pour la descendance d'un sujet porteur d'hériter de la mutation.
La présence de cette mutation héritée représente alors une initiation favorisant les étapes ultérieures de la tumorigenèse [33].
Les sujets porteurs de l'anomalie génétique ont un risque élevé de développer un cancer au cours de leur vie, car la pénétrance de ces gènes (la fréquence avec laquelle la mutation va s'exprimer) est forte de l'ordre de 80 % des cas en moyenne. Le sujet porteur a donc 80 % de risque de développer un cancer au cours de sa vie, autrement dit un risque cumulé de développer un cancer à l'âge de 80 ans de 80 % [33].
La majorité des gènes de prédisposition au cancer se sont révélés être des gènes surpresseurs de tumeur caractérisés par un mode d'action dominant. Il faut en général que les 2 allèles de ces gènes aient été inactivés pour annuler leur capacité anti-oncogène [33].
On a identifié deux gènes majeurs de prédisposition au cancer : BRCA1 et BRCA2. Le gène BRCA1 est localisé sur le bras long du chromosome 17 en q21 (17q21). Ce gène est impliqué majoritairement dans les formes familiales du syndrome sein-ovaire.
Le gène BRCA2, localisé sur le bras long du chromosome 13 en p12 (13q12), est plus particulièrement impliqué dans le syndrome sein seul ainsi que dans la majorité des familles présentant des cas de cancer du sein chez l'homme.
BRCA1 et BRCA2 sont responsables d'environ 95 % des syndromes sein-ovaire (80 % et 15 % respectivement) et 70 % des syndromes sein seul (50 % chacun).
D'autres syndromes héréditaires comportant un excès de risque de cancer du sein sont exceptionnels [33] :
le syndrome de Li Fraumeni qui associe cancer du sein, corticosurrénalome, sarcome, carcinome et tumeurs cérébrales. Le gène mis en cause est le gène TP53 localisé en 17p13-1 ; une mutation de ce gène rendrait compte de 1 % des cas de cancer du sein avant l'âge de 40ans ;
la maladie de Cowden ou syndrome des hamartomes multiples. Le gène mis
en cause est PTEN localisé en 10q23. Une mutation de ce gène serait responsable de 0,1 % des cancers héréditaires.
Enfin, il existe des familles présentant des cas multiples de cancer du sein non liés à BRCA1 ou BRCA2, ce qui suggère l'existence d'au moins un troisième gène majeur de prédisposition au cancer du sein [33].
1.3.3. Les gènes impliqués dans la cancérogenèse
Deux grandes familles de gènes sont impliquées dans les mécanismes de la cancérogenèse.
1.3.3.1. Les proto-oncogènes
Ce sont des gènes présents dans le génome de la cellule normale, dont l'expression est habituellement contrôlée [1]. On a montré qu'il en existe au moins 350 dans une cellule saine, qui à la suite d'une mutation, peuvent devenir des oncogènes [34]. Ce sont des gènes impliqués dans des fonctions liées au cycle cellulaire et à la division cellulaire (facteurs de croissance, récepteurs des facteurs de croissance, molécules permettant la transmission du signal des récepteurs membranaires au noyau, signalisation entre les gènes dans le noyau).
L'activation des proto-oncogènes se fait selon un mécanisme dominant : l'altération d'un seul allèle est oncogénique.
Alors que l'expression des proto-oncogènes est gouvernée par la signalisation qu'ils reçoivent, les oncogènes sont devenus aptes à participer en permanence à l'oncogenèse [34].
1.3.3.2. Les gènes surpresseurs de tumeur
On peut en définir deux grandes catégories.
Les gènes de contrôle/régulation du cycle cellulaire
Encore appelés "Gate Keeper Genes" [31], ils sont impliqués dans la mort cellulaire et l'arrêt du cycle cellulaire : ils contrôlent la prolifération cellulaire, la mort cellulaire programmée ou le vieillissement [1]. Ils empêchent le développement de cellules potentiellement cancéreuses, jouent le rôle de frein en arrêtant la prolifération.
Certains gènes sont prévalents dans un tissu donné : Rb dans l'épithélium rétinien, APC/βcaténine dans l'épithélium colique, P53 plus ubiquitaire.
La mutation de ces gènes de contrôle, entraînant la perte de leur fonction spécifique, joue un rôle direct et majeur dans la transformation cellulaire, car une seule mutation somatique complémentaire est nécessaire pour initialiser le processus tumoral [31].
Les gènes de réparation des anomalies de l'ADN et stabilisation du génome
Encore appelés les "Care Taker Genes" [31], ils codent pour des protéines impliquées dans la correction des erreurs de réplication de l'ADN, dans le remplacement de l'ADN endommagé, dans le maintien de la longueur des télomères. Ils agissent en préservant l'intégrité de la cellule permettant sa survie [1].
La mutation de ces gènes (tels que BRCA1, BRCA2, MLH1 et MSH2), entraînant la non-réparation des mutations touchant des gènes essentiels pour la cellule, ne joue qu'un rôle indirect dans la transformation cellulaire, car elle doit être associée à plus de 3 ou 4 autres mutations somatiques pour initialiser le processus tumoral [31].
On connaît aujourd'hui une trentaine de gènes surpresseurs qui interviennent spécifiquement dans certains types de tumeurs.
Il faut en général que les 2 allèles de ces gènes aient été inactivés pour annuler leur capacité anti-oncogène : ce sont donc des gènes dominants. C'est le cas pour le gène Rb. Cependant, pour au moins une douzaine de ces gènes surpresseurs, l'inactivation d'un seul allèle suffit pour augmenter le risque de développer un cancer, par un effet de dosage du produit du gène impliqué [34].
1.3.4. Les mécanismes moléculaires d'altération de ces
gènes
Bien que les mécanismes moléculaires ne soient pas à ce jour éclaircis dans leur globalité, la très grande variété de causes et d'interactions peut être regroupée globalement en deux grands mécanismes : génétiques ou épigénétiques (directs ou indirects) [31].
1.3.4.1. Mécanisme génétique
Il consiste en une altération de la séquence d'un gène ou d'une partie plus importante d'un chromosome sous l'effet d'agents mutagènes génotoxiques (virus, radiations, produits environnementaux...). Chez des individus ayant de façon
héréditaire ou acquise des capacités de réparation de l'ADN réduites, cette altération ne sera pas réparée. Le cumul progressif des mutations somatiques joue un rôle fondamental dans la transformation cellulaire et la perte d'homéostasie [35].
La conversion d'un proto-oncogène en oncogène aboutit à un gain de fonction et fait appel à 3 mécanismes :
une mutation ponctuelle ou une délétion au niveau du proto-oncogène
aboutit à la production d'une protéine hyperactive ;
des réarrangements chromosomiques peuvent aboutir à la
surexpression d'un gène par juxtaposition de ce gène près d'une région activatrice de la transcription ;
l'intégration d'un génome viral près d'un gène régulateur de la cellule hôte peut aboutir à un gène ou à des protéines hybrides. Ce mécanisme ne paraît pas majeur dans la cancérogenèse mammaire.
Les gènes surpresseurs de tumeurs sont inactivés par différents mécanismes :
mutations inactivatrices,
délétions (perte d‟hétérozygotie),
anomalies lors de la mitose telles que la non-disjonction des
chromosomes avec perte d'un chromosome (recombinaison mitotique),
conversion génique.
La transmission germinale de la mutation de gènes surpresseurs augmente l'incidence des cancers.
L'expression d'un gène surpressé ne nécessite la présence que d'un seul allèle de type sauvage pour donner une protéine normalement fonctionnelle. Pour ne plus exprimer la protéine normale, il faut donc une mutation sur chaque allèle ou une hyperméthylation sur celui qui n'est pas muté [35].
De façon schématique, il englobe tout ce qui est héréditaire au niveau cellulaire et qui ne correspond pas à la séquence de l'ADN ; il s'agit de la méthylation de l'ADN et de la modification des histones (protéines nucléaires auxquelles s'associe l'ADN pour former les nucléosomes) [35].
L'hyperméthylation des régions promotrices de gènes surpresseurs, aboutissant à une baisse de leur expression, est un mécanisme épigénétique qui paraît essentiel dans les stades précoces de la cancérogenèse.
Par exemple,le gène de prédisposition aux cancers du sein et de l'ovaire BRCA1 est inactivé dans 15 à 30 % des tumeurs du sein sporadiques par un mécanisme épigénétique d'hyperméthylation de sa région régulatrice [35].
À l‟inverse, l'hypométhylation sur des séquences particulières peut entraîner la réexpression inappropriée d'une protéine perturbant l'homéostasie cellulaire.
Cette dysrégulation de la transcription de l'ADN peut elle-même provenir de mutations ou dysfonctions dans les complexes enzymatiques régulant la méthylation de l'ADN [31].
1.3.5. Conséquences : initiation ou transformation cellulaire
tumorale
L'activation (ou dérépression) d'un oncogène ou l‟inactivation d'un gène supresseur se traduisent à terme par l'initiation ou transformation cellulaire.
La transformation cellulaire comporte deux éléments majeurs : l'immortalisation et la perte d'homéostasie [31].
1.3.5.1. Immortalisation cellulaire
Elle peut être due à la perte de régulation de l'apoptose, par exemple par :
une mutation sur le gène P53 (la protéine P53, activée par une
modification génotoxique de l'ADN, provoque un arrêt du cycle cellulaire et l'induction de la transcription de protéines responsables de la réparation de l'ADN ou de protéines proapoptotiques ; elle permet donc par cette double fonction, d'empêcher la propagation d'une
mutation de l'ADN puisqu'en cas d'échec de réparation, la cellule mutante est éliminée par apoptose) ;
la réinduction anormale d'une activité télomérase cellulaire (la
télomérase, permet le renouvellement des télomères, ce qui empêche l'apoptose, car normalement la télomérase étant inactivée, la disparition des télomères de chaque chromosome enclenche l'apoptose) [31].
1.3.5.2. Perte de l'homéostasie
L'homéostasie est l'équilibre entre prolifération et apoptose, permettant de maintenir constant le nombre de cellules tout en assurant le renouvellement cellulaire permanent et harmonieux.
Ainsi, un déficit en apoptose provoque une accumulation de cellules endommagées ou vieillies, menant à l'apparition éventuelle d'un cancer [31].
1.3.6. Modèle génétique de la cancérogenèse
L'apparition d'un oncogène et l'inactivation d'un gène supresseur de tumeur ne suffisent pas à transformer une cellule saine en une cellule maligne. D'autres altérations génétiques ou épigénétiques sont nécessaires, aboutissant à l'altération des systèmes apoptotiques, à la disparition de l'inhibition de contact et à l'acquisition de propriétés d'angiogenèse et d'invasion des tissus voisins ainsi que de migration [34].
En dépit des progrès réalisés au cours des dernières années dans l'identification de nouveaux proto-oncogènes et gènes surpresseurs de tumeurs, il est probable que tous les gènes dont les altérations peuvent contribuer à l'oncogenèse n'ont pas encore été identifiés [34].
En 1954, Armitage et Doll avaient proposé une théorie multiétape de l'oncogenèse selon laquelle, pour les tumeurs solides, six à dix altérations spécifiques s'accumulent dans une même cellule. Cette théorie multiétape est en accord avec l'identification des altérations génétiques dans les cancers coliques par Volgenstein et ses collaborateurs [34]. Le groupe Volgenstein a montré que l'accumulation des
évènements génétiques est une notion plus importante que leur ordre d'apparition dans le cancer colorectal [32].
Cependant dans une étude ultérieure, Armitage et Doll ont admis que nombre de formes fréquentes de cancers impliqueraient 2 étapes d'initiation et de promotion auxquelles correspondent des initiateurs et des promoteurs. Les initiateurs sont des agents mutagènes et génotoxiques alors que les promoteurs favorisent l'accumulation d'évènements géniques et épigéniques en stimulant la prolifération cellulaire ou en altérant les communications intercellulaires [34].
Malgré son caractère artificiel, cette distinction garde son intérêt, et il faut noter que la plupart des cancérogènes identifiés par l'épidémiologie ne sont pas des initiateurs génotoxiques, mais sont des promoteurs (alcool, amiante, déséquilibres hormonaux). Certains agents cancérogènes, tels le tabac et les rayons X et UV, sont des cancérogènes complets, à la fois initiateurs et promoteurs [34].
Dans le cas du cancer du sein, à ce jour on ne peut envisager un quelconque schéma des étapes successives de la tumorigenèse mammaire (altérations génétiques somatiques). De plus, on peut se poser la question de l'existence d'un tel schéma et de son unicité dans le cancer du sein, en fait peu probable vu l'hétérogénéité de ces cancers aussi bien sur le plan biochimique, histologique, clinique que géographique.
Des tentatives de modèles mathématiques ont été faites pour expliquer les mécanismes de la progression du cancer telles que l'angiogenèse, la réponse immune contre les tumeurs, l'instabilité génétique et la résistance aux drogues, mais elles se sont révélées décevantes [1].
1.3.7. Quelle cellule devient cancéreuse ?
On a démontré expérimentalement dans un certain nombre de leucémies et de tumeurs solides (cancer du sein, médulloblastome, glioblastomes du système nerveux central), l'existence d'une population minoritaire de cellules, que leurs propriétés conduisent à désigner sous le nom de cellules souches tumorales (CST) [36].
Ces cellules sont triées par rapport aux autres cellules grâce à l'expression de marqueurs de surface spécifiques et constituent une population minoritaire des néoplasies étudiées.
L'injection à des souris d'un petit nombre de CST conduit à l'apparition d'une tumeur, alors que l'injection d'un nombre élevé de cellules tumorales non triées n'est pas tumorigène.
Les CST possèdent, au même titre que les cellules souches tissulaires deux propriétés essentielles :
capacité d'autorenouvellement indéfini lorsqu'elles sont cultivées sur un
milieu approprié in vitro ;
divisions asymétriques générant d'une part une nouvelle CST et d'autre
part, une cellule progénitrice, dont la multiplication contribuera à l'expansion de la tumeur, mais qui n'est pas douée d'une capacité d'autorenouvellement indéfini in vitro.
Concernant l'origine des CST, on retient actuellement deux hypothèses toutes deux vraisemblables :
transformation d'une cellule souche saine du tissu en cellule souche
tumorale ou
transformation d'un progéniteur qui récupérerait par des évènements au
niveau de son génome les propriétés des cellules souches (autorenouvellement indéfini et divisions asymétriques).
Les cellules souches tissulaires normales sont localisées dans des « niches », constituées de cellules de différents types selon la nature du tissu considéré. Le dialogue entre cellules souches et cellules de la niche régule les divisions des cellules souches en fonction des besoins de renouvellement naturel du tissu et intervient en cas de lésion impliquant une réparation qui doit être strictement contrôlée pour éviter la génération éventuelle d'un cancer [36].
L'étude du développement de glandes mammaires chez la souris a permis de montrer l'existence de cellules souches conduisant à des précurseurs de la série épithéliale, qui ont conservé la possibilité de former une glande mammaire constituée de canaux et d'alvéoles après stimulation hormonale. Ces cellules, localisées dans l'unité ductulo-lobulaire terminale (UTDL) considérée comme le lieu de départ de la cancérogenèse, se divisent très lentement, mais du fait de leur immortalité, elles sont
exposées à l'accumulation de mutations au cours d'une vie entière. Certaines cellules souches expriment également des récepteurs des estrogènes et de la progestérone, suggérant que les hormones ovariennes, en amplifiant cette population au cours des cycles menstruels, pourraient favoriser le développement de cancers hormonodépendants. Une grossesse précoce pourrait cependant permettre d'éliminer la majorité de ces cellules immortelles avant leur mutation.
Deux types de cellules précurseurs contenant ou non des RE seraient à l'origine des 2 voies principales de la cancérogenèse mammaire aboutissant aux cancers hormonodépendants ou hormono-indépendants de grade histopronostique plus élevé [37].
L'existence de CST, au moins dans certaines leucémies et dans certaines tumeurs solides, a des implications thérapeutiques majeures. Si les thérapeutiques classiques sont efficaces pour détruire les populations majoritaires de cellules tumorales, elles risquent de ne pas atteindre les CST pour les raisons suivantes. Les CST, comme les cellules souches normales, sont plus souvent en phase G0 que G1 ; or, les thérapeutiques classiques ont pour cible des cellules tumorales en prolifération active. De plus, les CST expriment diverses protéines qui expulsent les drogues et certains colorants de la cellule et provoquent une multirésistance aux molécules couramment utilisées en chimiothérapie. Enfin, on considère que les CST peuvent avoir conservé des propriétés de préservation propres aux cellules souches normales : mécanismes efficaces de réparation des lésions de l'ADN et résistance à l'apoptose.
Il conviendrait donc de développer des thérapies ciblées visant spécifiquement les CST [36].
1.3.8. Le microenvironnement tumoral
La tumeur est composée de multiples cellules telles que les fibroblastes, les cellules épithéliales, les cellules du système immunitaire, les cellules qui forment les parois des vaisseaux et des lymphatiques. Le stroma du sein participe à la régulation de la croissance et de la différenciation des cellules mammaires normales et cancéreuses. De nombreux travaux montrent que les cellules stromales comprenant non seulement les fibroblastes, mais aussi les myoblastes, les leucocytes et les cellules myofibroblatiques, interviennent dans le potentiel d'invasion et de métastases des
cellules cancéreuses. Le profil d'expression génique de ces cellules dans l'environnement d'un cancer du sein est différent de celui des mêmes cellules dans le tissu normal.
Certaines publications ont aussi trouvé des altérations géniques dans les cellules stromales entourant la tumeur, mais ces résultats demeurent controversés et leur rôle dans la tumorigenèse mammaire est inconnu [1].
Le système immunitaire joue un rôle paradoxal au cours de la cancérogenèse. Alors que l'activation des cellules immunitaires en réponse à une tumeur est censée détruire les cellules malignes, la réaction inflammatoire chronique autour du tissu précancéreux potentialise le développement du cancer au lieu de lutter contre. Les infiltrats leucocytaires présents dans l'environnement néoplasique régulent plusieurs processus physiologiques nécessaires au développement tumoral tels que la survie cellulaire, le remodelage tissulaire, l'angiogenèse et la suppression de la réponse immunitaire antitumorale. Des données expérimentales ont bien démontré que la diminution de l'infiltration du tissu tumoral par des cellules immunitaires réduit la néoangiogenèse et limite le développement tumoral [1].
L'angiogenèse est essentielle pour la progression tumorale. L'angiogenèse tumorale est liée aux cellules endothéliales bordant les vaisseaux. En réponse à différents