Pour une compréhension plus globale : l’analyse de l’épigénome et des

Plus la compréhension de la régulation des gènes et du dysfonctionnement de cette régulation sera développée plus la connaissance de la biologie des cancers permettra de trouver des traitements plus adaptés. L’épigénome et les ARN non- codants ont un rôle primordial dans cette régulation que ce soit en pré ou en post- transcription.

1. Le méthylome

La méthylation du carbone 5 des cytosines constitue une importante part de la régulation épigénétique de la transcription. Bien que la méthylation des cytosines soit une modification stable de l’ADN puisqu’elle peut être héritée, c’est aussi un évènement dynamique qui peut changer au cours de la vie de certaines cellules et tissus et qui est influencé par l’environnement comme le régime alimentaire ou le

34 | P a g e stress. Les motifs de méthylation sont mis en place par les méthyltransférases de l’ADN (DNMT) durant le développement précoce de l’embryon (Okano et al., 1999). La méthylation est nécessaire pour avoir une différenciation correcte et pour définir les programmes transcriptomiques spécifiques des tissus (Pelizzola and Ecker, 2011). Le méthylome de différents tissus cellulaires humains normaux ou cancéreux est disponible sur différentes databases comme la base du Consortium international de l’épigénome humain, de l’encyclopédie des éléments de l’ADN ou la base NSGmethDB que l’on peut retrouver sur le site https://epigenie.com/epigenetic-

tools-and-databases/.

Des changements épigénétiques sont présents dans l’ensemble des cancers et sont connus pour coopérer avec des altérations génomiques ou génétiques pour être à l’origine des phénotypes du cancer. Les modifications épigénétiques concernent : la méthylation de l’ADN, les modificateurs des histones, les remodeleurs de la chromatine et tout autre élément de la chromatine (Baylin and Jones, 2016). Les modifications génétiques et épigénétiques coopèrent dans le développement d’un cancer. Des altérations génétiques peuvent avoir lieu dans des gènes régulant l’épigénome (Baylin and Jones, 2016). Par exemple, dans le cancer colorectal il est retrouvé des mutations de DNMT1, une DNA méthyltranféras, (Kanai Hiroyoshi et al., 2001). Dans les cancers du sein, de la prostate, de la vessie, du colon, du pancréas, du foie, utérins, gastrique, le mélanome, le lymphome, le myélome et le sarcome d’Ewing, il est présent une mutation qui induit une expression abérante de EZH2, une histone méthyltransférase H3K27, (Chase and Cross, 2011; Tsang and Cheng, 2011). D’un autre côté, les changements épigénétiques peuvent avoir un effet sur l’expression des gènes, en changemant la distribution des méthylations de l’ADN (Sharma, Kelly and Jones, 2010). Ces changements contribuent directement à l’oncogenèse en inhibant la transcription de gènes suppresseurs de tumeur par hyper-mutation des ilots CpG au niveau des promoteurs (Berman et al., 2012). L’analyse du méthylome à la base près montre que les loci ciblés par les groupes de polycombs répresseurs dans les cellules souches embryonnaires, impliqués dans la différenciation cellulaire, sont prédisposés à une méthylation aberrante dans les cellules cancéreuses (Berman et al., 2012). De plus, une hypo-méthylation globale induit de l’instabilité génomique et contribue à la

35 | P a g e transformation cellulaire (Kulis and Esteller, 2010).

Les modifications épigénétiques permettent aussi à la cellule cancéreuse de résiter à la chimiothérapie ou d’échapper au système immunitaire (Jones, Issa and Baylin, 2016). Les utiliser comme cible thérapeutique est une approche de plus en plus développée. Des drogues ayant un effet de reprogrammation transcriptomique important avec des inhibiteurs des DNMT ou des déacétylases des histones ont été dévellopés. Mais, malgré des effets anti-tumoraux importants sur le long terme (Issa et al., 2004), des résitances se crééent dans plusieurs types de cancer comme les leucémies, les lymphomes, les cancers du colons, du sein et de la prostate par insuffisance de triphosphate intracellulaire menant à une expression abérante du gène de la déoxycytidine kinase (Qin et al., 2009, 2011). D’un autre côté, des inhibiteurs des bromodomaines des BET, qui sont eux aussi des reprogrammeurs larges, permettent notemment d’inhibiter BRD4 qui est névessaire à l’expression forte d’oncogène comme MYC, sont en cours de dévelloppement clinique (Jones, Issa and Baylin, 2016). Des thérapies ciblant des défauts génétiques dans les gènes régulant l’épigénome ont aussi été mises au point notemment dans les lymphomes. Les lignées cellulaires venant de lymphomes sont, en effet, sélectivement tuées par un inhiiteur du gène EZH2 si les cellules portent une mutation sur ce gène (Morin et al., 2010). L’utilisation de ces drogues changeant l’épigénome a aussi démontré un effet important sur l’activation de gènes, principalement sur l’expression des antigènes cancers/testicules (Karpf and Jones, 2002). Cette réactivation entraine alors une visibilité de la tumeur par le système immunitaire du patient augmentant ainsi les effets anti-tumoraux de ces drogues (Jones, Issa and Baylin, 2016).

2. Les micro ARN

Les micro ARN sont une classe d’ARN non-codants qui agissent pour réguler l’expression des protéines en déstabilisant les ARN messagers et en inhibant la traduction. Les micro ARN matures s’associent avec les protéines se liant aux ARN formant ainsi le complexe RISC (RNA-induced silencing complex) et s’hybrident aux ARN messagers cibles, généralement dans la partie 3’ non traduite (Nikolic et al., 2017). Cette déstabilisation induit une répression partielle de la traduction puisque

36 | P a g e l’expression des protéines est diminué de 6 à 25% (Guo et al., 2010; Eichhorn et al., 2014). Les micro ARN sont aussi présents dans le noyau, environ 75% des micro ARN de la cellule se trouvent à la fois dans le cytoplasme et dans le noyau (Gagnon et al., 2014). Dans le noyau les micro ARN ont plusieurs capacités : celle de réguler l’épissage des ARN messagers ainsi que celle de réguler la transcription des ARN messagers en l’activant ou en l’inhibant (Figure 5 ; Catalanotto, Cogoni and Zardo, 2016).

L’éventail des capacités des micro ARN est important, ils sont donc impliqués dans de nombreux processus physiologiques comme la différenciation, la prolifération, l’apoptose et le développement (Catalanotto, Cogoni and Zardo, 2016). La première preuve la plus directe du lien entre micro ARN et cancer est la délétion du cluster de micro ARN mir-15a/16-1 du chromosome 13q14 dans les cellules de leucémie lymphatique (Calin et al., 2002). Les micro ARN surexprimés dans certains cancers sont appelés « oncomiR » alors que ceux sous-exprimés ont souvent un rôle de suppresseur de tumeur et sont connus sous le nom de « miR suppresseurs de tumeur » (Hata and Lieberman, 2015). Parmi les micro ARN sous-exprimés dans la plupart des cancers, il y a let-7 qui permet physiologiquement la différenciation des cellules souches et n’est pratiquement pas détectable dans ces dernières ainsi que dans les tumeurs agressives et peu différenciées (Yu et al., 2007). Mir-200 fait aussi partie de ces micro ARN majoritairement sous-exprimés dans les cancers. Cette sous-expression augmente la transition épithéliomésenchymateuse, la migration et l’invasion des cellules cancéreuses (Mongroo and Rustgi, 2010). Le cluster de micro ARN mir-17-92

37 | P a g e se compose de 6 micro ARN qui font partie des deux groupes. En effet, l’oncogène Myc active l’expression du cluster et l’inactivation de p53 entraine la surexpression d’une partie du cluster (He et al., 2005; Li et al., 2012). L’inactivation de ce groupe de micro ARN supprime la formation de rétinoblastome dans des modèles murins (Nittner et al., 2012). Connaitre leur expression et celle de tous les autres micro ARN par rapport aux tissus normaux permet une compréhension plus profonde de la biologie des cancers et ainsi de proposer de nouveaux traitements (Rupaimoole and Slack, 2017). De plus, les programmes de transcription des micro ARN sont aussi utilisés pour identifier les différents sous-types d’une même sorte de cancer ainsi que pour identifier la cellule d’origine des tumeurs (Hata and Lieberman, 2015).

38 | P a g e