Les translocations chromosomiques impliquant les gènes PAX3 et PAX7 dans le

Le rhabdomyosarcome (RMS) est une tumeur des parties molles dérivant des cellules musculaires striées et représente environ 7% des cancers en pédiatrie. Il existe deux types histologiques distincts : embryonnaire et alvéolaire. Ce dernier est caractérisé par la présence dans 80% des cas d’anomalies cytogénétiques telles que la translocation t(2;13)(q35;q14) ou son variant t(1;13)(p36;q14). Ces translocations conduisent respectivement à la formation des protéines de fusion PAX3-FKHR et PAX7-FKHR (Figure 16). La détection de ces translocations permet d'établir le diagnostic de RMS alvéolaire dans les cas les plus difficiles. Les gènes PAX3 et PAX7 appartiennent à la même sous-famille des gènes PAX et interviennent dans le développement du système nerveux central, de la crête neurale et du muscle (Tableau 4). Ils sont composés du paired box domaine, du motif octapeptide et d’un homéodomaine complet (Figures 15 et 16).

L’implication de ces gènes dans cette pathologie a débuté en 1993 par la caractérisation de la translocation t(2;13)(q35;q14) (Barr et al., 1993). Barr et coll. ont démontré que le gène PAX3 est réarrangé entre ses exons 9 et 10. Puis, par northern blot avec une sonde PAX3, ils ont observé la présence d’un nouveau transcrit de 7,2kb dans les lignées avec une t(2;13) correspondant à la partie 5’ de PAX3 fusionnée à une partie 3’ inconnue provenant du chromosome 13. Grâce aux banques de données, une homologie entre cette partie inconnue et les gènes de la famille fork head a pu être démontrée. Cette famille est composée de facteurs de transcription caractérisés par la présence d’un domaine de liaison à l’ADN appelé le domaine fork head. Le gène identifié dans cette fusion fut donc appelé FKHR pour ForK Head in Rhabdomyosarcoma.

Le transcrit de fusion PAX3-FKHR conserve les exons 1 à 7 de PAX3 et 2 et 3 de FKHR. La protéine de fusion obtenue est composée des domaines paired box, octapeptide et homéodomaine de PAX3 et d’une partie du fork head domaine de FKHR ainsi que de la totalité de son domaine de transactivation (Figure 16).

La translocation t(2;13)(q35;q14) avait été décrite dans 70% des cas de RMS alvéolaires, cependant une autre translocation t(1;13)(p36;q14) avait été rapportée dans quelques cas. Afin de vérifier qu’il ne s’agissait pas d’une translocation cryptique conduisant à la formation d’une fusion entre PAX3 et FKHR, Davis et al. ont recherché par RT-PCR la présence du transcrit de fusion (Davis and Barr, 1997). PAX3-FKHR n’étant présent dans aucun cas, il s’agissait d’une nouvelle translocation impliquant un autre gène en 1p36. Or, dans cette région le gène PAX7, appartenant à la même sous famille que PAX3, était présent. Des expériences de RT-PCR et de Southern blot ont permis d’identifier PAX7 comme un autre partenaire de FKHR. Le transcrit de fusion obtenu correspond à la partie 5’ de PAX7 et à la partie 3’ de FKHR sur le même modèle que PAX3-FKHR (Figure 16). La translocation t(2;13)(q35;q14), retrouvée dans environ 70% des cas, est associée à un mauvais pronostic, alors que la translocation t(1;13)(p36;q14), représentant entre 8 et 15% des cas, est de meilleur pronostic (Sorensen et al., 2002).

Afin de mieux comprendre le rôle de ces protéines de fusion, l’étude a tout d’abord porté sur la capacité de transactivation de PAX3-FKHR par rapport à PAX3 sauvage. Le domaine fork head étant tronqué dans la chimère, il semble que le domaine de liaison à l’ADN important soit le domaine paired box. Des expériences ultérieures ont montré que PAX3 pouvait se lier aux séquences e5 du gène eye de la drosophile. Des expériences de co- transfections avec les constructions PAX3 ou PAX3-FKHR et un plasmide e5-CAT ont montré que les capacités de transactivation de PAX3-FKHR sont bien supérieures à celles de PAX3 (Fredericks et al., 1995). Afin de comprendre cette différence de capacité à transactiver les

Figure 16 :

Structure des protéines PAX3, PAX7 et FKHR et des protéines de fusion PAX3-FKHR et PAX7-FKHR. DBD :

DNA Binding Domain ; TAD :

Transactivation domain, PB : Paired Box domain, HD : Homeodomain ; FD : fork head domain (d’après Ahn EH,

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gènes cibles de PAX3, Bennicelli et coll. ont étudié la structure de la protéine chimère ce qui a permis de localiser des régions inhibitrices au niveau du paired box domaine et de l’homéodomaine de PAX3 (Bennicelli et al., 1995). La protéine de fusion PAX3-FKHR est donc plus active que PAX3 car son domaine de transactivation est moins sensible aux régulations négatives provenant des séquences inhibitrices de PAX3. La translocation t(2;13)(q35;q14) conduit à un gain de fonction pour la chimère PAX3-FKHR. Ce gain de fonction s’est révélé identique dans le cas de translocations t(1;13)(p36;q14) conduisant à la chimère PAX7-FKHR (Bennicelli et al., 1999).

Afin d’évaluer le pouvoir transformant de la chimère, des fibroblastes embryonnaires de poulet ont été transfectés par la chimère PAX3-FKHR. Un changement morphologique est observé : les cellules transfectées sont plus larges et poussent sous forme d’agrégats. De plus, elles ont acquis la capacité à former des colonies en agar mou ce qui reflète une croissance indépendante de l’ancrage (Scheidler et al., 1996).

D’un point de vue thérapeutique, il est important de comprendre le mécanisme d’action de ces chimères, et notamment les gènes dérégulés, afin d’identifier des cibles potentielles. Par exemple, PAX3-FKHR régulerait positivement le gène BCL-XL, connu pour ses propriétés anti-apoptotiques (Margue et al., 2000) et le récepteur MET, impliqué dans la croissance et la motilité (Ginsberg et al., 1998). De même, les gènes PDGFRα (Epstein et al., 1998; Ginsberg et al., 1998) et le gène codant le récepteur IGF-I qui joue un rôle important dans le développement musculaire et l’étiologie des sarcomes de l’enfant serait également des cibles de PAX3-FKHR (Ayalon et al., 2001).