Cytokératines

Les cytokératines sont les constituants des filaments intermédiaires de kératine, ce sont des polymères de kératine (d'un diamètre d'environ 10 nm), que l'on retrouve spécifiquement dans les tissus épithéliaux. Elles sont des alpha-kératines, que l'on peut classer en deux groupes : les cytokératines de type I (CK 9-23), qui sont acides, et les cytokératines de type II (CK 1-8), qui sont basiques ou neutres. Généralement, les cytokératines s'assemblent en fonction de leur type et on trouve des couples type I - type II. Par exemple, on trouve le couple K5/K14 dans la couche basale de l'épiderme. Les cytokératines de type II sont plus longues que celles de type I.

Les cytokératines permettent la formation des téguments, c'est-à-dire les tissus de revêtement externes (peau et ses constituants : poils, ongles, cheveux, glandes sudoripares, etc.) et internes (endothélium, mésothélium, endomètre, etc.).

Leur localisation spécifique dans les tissus épithéliaux permet l'identification des cellules cancéreuses d'origines épithéliales (par exemple les carcinomes) grâce à des techniques immunohistochimiques utilisant des anticorps anti-cytokératines. La cytokératine constitue donc un marqueur histochimique de la différenciation des cellules épithéliales. Fait important, les CKs constituent des outils de diagnostic en pathologie, le plus important dans la détection des tumeurs. Les tumeurs primaires et leurs métastases correspondantes ont les mêmes expressions de cytokératines, ce qui les distingue des autres types de carcinomes, permettant ainsi à la différenciation entre les différentes tumeurs (Moll, Dhouailly et al. 1989, Varadhachary, Abbruzzese et al. 2004, Gusterson, Ross et al. 2005, Kanaji, Bandoh et al. 2007).

2.1.2.1. Profil d’expression de Cytokératines

Les expressions de protéines de CK 2, 4-10, 13-16, 18, et 19 ont été évaluées par un cocktail d'anticorps (C11, AE1, AE3, et K7) et l’anticorps individuel de C11 et A45-B/B3 chez cancer 11 lignées de cellules du cancer du sein et chez 50 patients atteints de carcinomes mammaires primaires et leurs métastases des ganglions lymphatiques. En fin, l’nticorps individuel de cytokératine identifiant seulement un ensemble limité de cytokératines hérite le risque de rater les CTCs biologiquement chez les patients cancéreux, et des cocktails d'anticorps sont donc recommandés (Joosse, Hannemann et al. 2012).

Tableau 14. La sensibilité et la spécificité de la cytologie et les marqueurs moléculaires différents dans les épanchements testées par RT-PCR (71 épanchements malins et 43 épanchement bénins; d’après Passebosc-Faure, Li et al. 2005).

Markers/method Sensitivity (%) Specificity (%)

Cytology 52/71 (73.2) 43/43 (100) ACE 28/71 (39.4) 43/43 (100) EpCAM 41/71 (66.2) 43/43 (100) CDH1 33/71 (46.5) 43/43 (100) MUC1/YZ 33/71 (46.5) 40/43 (93) MGB1 11/71 (15.5) 43/43 (100) ACE + EpCAM + CDH1 + MGB1 54/71 (76) 43/43 (100) ACE + EpCAM + CDH1 + MGB1 + MUC1/YZ 58/71 (81.7) 40/43 (93) Cytology + ACE + EpCAM 64/71 (90.1) 43/43 (100) Cytology + ACE + EpCAM + MUC1/YZ 67/71 (94.4) 40/43 (93)

158

Les CKs que la technique CellSearch® utilise sont CK8, 18, 19. Les profils d'expression caractéristiques

de ces cytokératines dans des carcinomes humains sont résumés dans le Tableau 15.

CK8 et CK18 sont généralement co-exprimées et constituent la paire de la cytokératine principale de cellules épithéliales simples, y compris de divers épithéliums parenchymateux (Franke, Schiller et al. 1981, Moll, Franke et al. 1982, Owens and Lane 2003). Elles ont un rôle structurel dans les épithéliums simples. En outre, ils jouent un rôle dans la signalisation qui module l'attachement cellulaire, la synthèse des protéines, la transition de phase G1/S, et l'adaptation au stress. En outre, la CK18 peut être appliquée pour détecter l'apoptose et la nécrose induites par la thérapie de la tumeur (van Dorst, van Muijen et al. 1998, Linder, Havelka et al. 2004, Ku and Omary 2006, Lau and Chiu 2007).

Tableau 15. Profils d'expression caractéristiques de cytokératines typiques dans les carcinomes humains sélectionnés (d’après Moll, Divo et al. 2008).

Carcinoma CK8/CK18 CK19

Hepatocellular carcinoma ● ○ Colorectal adenocarcinoma ● ● Adenocarcinoma of stomach ● ● Ductal adenocarcinoma of pancreas ● ● Adenocarcinoma of lung ● ● Invasive ductal carcinoma of breast ● ● Adenocarcinoma of endometrium ● ● Adenocarcinoma of ovary ● ● Renal cell carcinoma, clear cell type ● ○ Renal cell carcinoma, papillary type ● ● Renal cell carcinoma, chromophobe type ● ○ Malignant mesothelioma ● ● Small cell carcinoma of lung ● ○ Merkel cell carcinoma ● ● Transitional cell carcinoma ● ● Squamous cell carcinoma (various sites) ○ ○

Explanation of symbols : filled circle, extended staining of most tumor cases; open circle, focal/heterogeneous staining of some but not all cases.

En ce qui concerne les tumeurs malignes, CK8 et CK18 sont exprimées dans la plupart des carcinomes à l'exception de certains carcinomes des cellules squameuses différenciées. Par conséquent, les anticorps anti-CK8 et CK18 sont utiles pour la plupart des adénocarcinomes, des carcinomes hépatocellulaires, des carcinomes des cellules rénales, et des carcinomes neuroendocrines. Puisque les anticorps monoclonaux hautement sensibles contre ces cytokératines sont disponibles, ces cytokératines peuvent être utiles pour l’immunohistochimie diagnostique dans les cas de carcinomes avec une faible expression de la cytokératine tels que le CBPC, de prouver leur nature épithéliale.

Outre CK8 et CK18, CK19 est également une sorte de cytokératine à l'épithélium simple. Elle est largement distribuée, qui est souvent, mais pas toujours co-exprimée avec CK7. Il se présente généralement avec CK7 comme une paire de cytokératine dans les épithéliums canalaires simples comme des canaux biliaires et

159

pancréatiques (cytokératines "de type canalaire"). Cependant, dans plusieurs épithéliums manquants CK7 telles que l'épithélium intestinal, CK19 doit former une paire avec CK8.

L'expression de CK19 peut être induite dans certains épithéliums qui ne présentent pas normalement cette cytokératine par des altérations pathologiques. Dans les carcinomes, CK19 est largement exprimée dans les adénocarcinomes et les carcinomes épidermoïdes et donc n’est pas largement utilisée comme un marqueur immunohistochimique pour le sous-typage des carcinomes. La détection de fragments de CK19 solubles (CYFRA 21-1) libérés par les cellules de carcinome dans le sérum a montré une large application clinique comme un marqueur pour surveiller le traitement et évaluer la réponse au traitement. Elle a été confirmée d’être particulièrement utile dans le carcinome bronchique à cellules squameuses (Barak, Goike et al. 2004, Gu and Coulombe 2007).

2.1.2.2. Valeur diagnostique

Un des sujets importants de l’application des cytokératines est leur utilisation comme marqueurs immunohistochimiques en pathologie diagnostique tumorale à l’aide des anticorps spécifiques. Les tumeurs épithéliales maintiennent des caractéristiques spécifiques des profils d'expression des cytokératines du type de cellule d'origine. Ainsi, dans les cas où les tumeurs ne sont par claires en fonction des données cliniques et l'histopathologie conventionnelle, le typage de cytokératine peut aider à identifier et classer l'entité de la tumeur présente. Le profilage de cytokératine est particulièrement utile pour les carcinomes peu différenciés, pour les carcinomes qui se disséminent dans plusieurs organes, et en particulier pour les métastases à cause d’une tumeur primaire inconnue.

L’adénocarcinome est l'un des plus grands groupes de tumeurs malignes humaines et peut présenter dans de nombreux organes et tissus. Il représente plus de la moitié des cas de cancer avec une tumeur primaire inconnue. L'identification de l'origine spécifique, par exemple, le côlon, l’ovaire, le pancréas, ou le poumon est importante pour la thérapie car les choix efficaces de la chimiothérapie peuvent être très différents. En tant que groupe, les adénocarcinomes sont caractérisés par une prédominance des cytokératines à l’épithélium simple, notamment CK8, CK18 et CK19.

Comme d'autres adénocarcinomes, la plupart des cancers du sein constitutivement expriment CK8, CK18 et CK19 (Altmannsberger, Dirk et al. 1986, Malzahn, Mitze et al. 1998) .Dans certaines études, cependant, une expression élevée de CK8 ou CK18 sur le test d’immunocoloration détecté par certains anticorps monoclonaux, a été corrélée avec un pronostic favorable. En revanche, une absence ou une expressin diminuée de CK8 ou CK18 a été associée à un pronostic défavorable (Takei, Iino et al. 1995, Schaller, Fuchs et al. 1996, Woelfle, Sauter et al. 2004).

Les tumeurs neuroendocriniennes, un groupe de tumeurs importants et hétérogènes, se caractérisent généralement par l'expression de cytokératines typiques des épithéliums simples (notamment CK8, CK18 et plus variable pour CK19). Plusieurs études intéressantes concernant les tumeurs endocrines du pancréas ont suggéré que l'expression de CK19 dans ces tumeurs peut être corrélée à un mauvais pronostic (La Rosa, Rigoli et al. 2007, Schmitt, Anlauf et al. 2007).

Les carcinomes épidermoïdes de différents sites d'origine sont généralement caractérisés par une prédominance des cytokératines à l’épithélium stratifié ou de type kératinocyte, mais peuvent co-expriment certaines cytokératines à l’épithélium simple (Moll 1998). La co-expression typique de cytokératines à l’épithélium simple comprend CK8, CK18, CK19. De différentes études ont suggéré que cette co-expression

160

semble être plus importante dans les carcinomes épidermoïdes peu différenciés (Moll 1998). Récemment, il a été montré que dans les carcinomes épidermoïdes de la cavité buccale, l'expression de CK8 et CK18 est un marqueur pronostique indépendant et indique une suivie globale et une survie sans progression plus courtes (Fillies, Werkmeister et al. 2006).