Régulateur du cycle cellulaire (CDKI) et le cancer

Le cycle cellulaire est un processus régulé très précisément et possédant des points de contrôle coordonnant la croissance, la division et la différenciation cellulaire. La perte de ces contrôles via la mutation de régulateurs clés de la prolifération comme les CDKI donnent un avantage significatif aux cellules.

1.2.4.2.1 La famille KIP/CIP et le cancer

Bien que les mutations inactivatrices des gènes CDKN1A/P21 et CDKN1B/P27 sont extrêmement rares dans les cancers chez l’homme (292-296), l’inactivation de CDKN1C/P57 se produit par une perte d’hétérozygosité spécifiquement maternelle, une

perte d’empreinte génétique ou encore par une méthylation de son promoteur (297-301). Par contre, la protéine P27 est réprimée par d’autres mécanismes dans les tumeurs comme la dégradation protéolytique, une inhibition transcriptionnelle ou encore sa localisation cellulaire incorrecte (302).

Chez la souris, la perte de Cdkn1a/P21 ou Cdkn1b/P27 augmente la susceptibilité au développement de tumeurs spontanées ou induites par des carcinogènes chimiques ou par l’irradiation (303-307). Les souris Cdkn1b-/- présentent une hyperplasie de plusieurs organes tels que le thymus et la rate (305,307,308). Par contre, les souris Cdkn1c-/- qui survivent à la létalité périnatale due à une hyperplasie de plusieurs organes ne développent pas de tumeurs spontanées et ce, jusqu’à l’âge de 5 mois (309,310).

1.2.4.2.2 Le locus INK4/ARF et le cancer

Chez l’homme, l’inactivation du locus INK4A par des mutations ponctuelles ou des délétions sont souvent observées dans les mélanomes, les gliomes, les leucémies aiguës lymphoïdes (ALL) et les sarcomes (311-317).

Comme le locus Ink4a/Arf/Ink4b code pour les protéines P15, P16 et ARF, certaines de ces mutations ne ciblent que P16 et épargnent P15 et Arf. Cdkn2b (p15) possède son propre cadre de lecture, distinct de Cdkn2a (p16) et Arf qui possèdent différents exons 1, mais les mêmes exons 2 et 3 (Figure 1.14). Par contre, ces protéines ne possèdent aucune homologie de séquence, n’ayant pas le même cadre de lecture. Les protéines P16 et P15 agissent en tant qu’inhibiteurs des kinases CDK4/6 et de la voie RB, alors que p19/ARF est un régulateur négatif de MDM2 activant la voie de TRP53. Seulement quelques cancers comme les leucémies T-ALL montrent une haute fréquence de délétion homozygote du locus complet INK4A/ARF/INK4B au lieu d’une inactivation spécifique de INK4 ou ARF. L’inactivation homozygote ou hétérozygote du locus de INK4A/P16 et INK4B/P15 est l’anomalie génétique la plus fréquente dans les leucémies T-ALL. Dans plus de 90% des

cas, ce locus est inactivé par des délétions cryptiques, une hyperméthylation des promoteurs, des mutations inactivatrices ou encore par des modifications post- traductionnelles (318). La délétion de ces gènes entraîne l’entrée non contrôlée dans le cycle cellulaire, mais aussi inactive la machinerie contrôlant l’apoptose et les points de contrôle du cycle cellulaire.

Figure 1.14 Le locus Ink4a-Arf-Ink4b.

Le locus Ink4a-Arf-Ink4b code pour deux gènes, Cdkn2a et Cdkn2b. Le gène Cdkn2b code pour la protéine INK4B/P15, alors que le gène Cdkn2a code pour les protéines INK4A/P16 et ARF/P19 selon un épissage alternatif différent. Les protéìnes INK4B/P15 et INK4A/P16 inhibent les kinases CDK4-6 empêchant la phosphorylation des protéines RB ce qui cause l’inhibition des facteurs E2F et un arrêt du cycle cellulaire. La protéine ARF inhibe l’ubiquitine ligase MDM2 empêchant la dégradation de TRP53. Cette activation de TRP53

induit CDKN1A/P21 qui cause un arrêt de la prolifération cellulaire. Adapté avec la permission de Macmillan Publishers Ltd: Nature Reviews Cancer (319), copyright 2000.

Alors que les souris Ink4a/P16-/- possèdent des taux faibles de développement de tumeurs spontanées (320,321), les souris Arf-/- _{sont susceptibles aux tumeurs (321,322). La perte}

simultanée de Ink4a/P16 et Arf cause une augmentation de la susceptibilité au cancer, démontrant une synergie entre la perte de Ink4a/P16 et de Arf dans l’induction du cancer. De plus, la perte de Ink4b/P15 en plus de Ink4a ou de Ink4a et de Arf augmente significativement la fréquence d’apparition de tumeurs (323). De plus, la surexpression du locus Ink4a/Arf/Ink4b chez la souris entraîne une résistance au développement de cancer, leurs cellules présentant une résistance accrue à l’immortalisation et la transformation oncogénique (324).

1.2.4.2.3 La famille TRP53 et le cancer

La voie de ARF-MDM2-P53 est un mécanisme central de surveillance des tumeurs, puisqu’il s’agit d’un point de contrôle d’intégrité génomique. Cette voie est détruite dans une majorité de cancers. Plus de 50% des cancers humains possèdent des mutations inactivatrices dans le locus de TRP53 (p53) et un autre 20% montrent une répression de son activité par d’autres mécanismes comme des mutations dans d’autres effecteurs de la voie tels que par des amplifications de HDM2 (homologue humain de Mdm2) ou l’inactivation de ARF. Par contre, HDM2 est retrouvé muté dans seulement 10% des leucémies (325). La fonction de TRP53 en tant que suppresseur de tumeur est aussi inhibée par l’augmentation de l’activité de ses inhibiteurs comme MDM2, MDMX et IASPP ou encore par la diminution de l’activité de ses activateurs comme ARF, ASSPP1, ASPP2, ATM ou P300.

Contrairement à TRP53, TRP63 n’est pas muté (280,326), mais souvent surexprimé et amplifié dans les cancers (327-330). Seul l’isoforme ΔNp63 est spécifiquement surexprimé dans différents cancers dû à une amplification génique (331,332), alors que la perte d’expression spécifique de TAp63 est observée dans certains cancers (332). Ceci est dû au rôle suppresseur de tumeur de TAp63 et à la fonction oncogénique de ΔNp63 (333).

Alors que les souris Trp63-/- montrent une létalité périnatale due à des défauts sévères au niveau cranio-facial, des membres et du développement épithélial, les souris Trp63+/- développent des tumeurs spontanées (334). De plus, les souris Trp63+/-Trp73+/- montrent un phénotype plus agressif et un spectre plus important de tumeurs distinct de celui observé chez les souris Trp53+/-_{. Ainsi TRP53, TRP63 et TRP73 exercent tous une activité de} suppresseur de tumeur, mais dans des tissus distincts. De plus, TRP63 et TRP73 coopèrent avec TRP53, puisque la survie des souris Trp53+/-Trp63+/- et Trp53+/-Trp73+/- est dramatiquement diminuée (335).

Ainsi les oncogènes et les gènes suppresseur de tumeur ont été identifiés par plusieurs approches complémentaires d’analyse de tumeurs chez l’homme tels que l’analyse karyotypique combinée au séquençage et des études fonctionnelles de transformation cellulaire, ainsi que l’identification des sites communs d’intégration rétrovirale chez la souris. Le mégaséquençage ouvre maintenant la possibilité d’identifier l’ensemble des anomalies génétiques dans les cellules tumorales (336,337). Cependant, les mécanismes et les voies génétiques par lesquelles ces gènes affectent l’ensemble des propriétés d’une cellule normale et induisent une transformation leucémique restent à définir.