Génétique du carcinome hépatocellulaire

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18| La Lettre de l'Hépato-gastroentérologue • Vol. XX - n° 1 - janvier-février 2017

DOSSIER

Nouvelles approches dans le traitement du CHC

Génétique du carcinome hépatocellulaire

Genetics of hepatocellular carcinoma

Manon Allaire¹, Jean-Charles Nault^{2, 3, 4}

1 Service d’hépato-gastroentéro- logie, CHU Côte-de-Nacre, Caen.

2 Service d’hépatologie, hôpital Jean-Verdier, hôpitaux universitaires Paris Seine-Saint-Denis (AP-HP), Bondy.

3 Unité mixte de recherche 1162, génomique fonctionnelle des tumeurs solides, Institut national de la santé et de la recherche médicale, Paris.

4 Unité de formation et de recherche santé médecine et biologie humaine, université Paris 13, communauté d’universités et établissements, Sorbonne, Paris.

L

e carcinome hépatocellulaire (CHC) est la deuxième cause de décès par cancer dans le monde. Seule une minorité de patients est diagnostiquée à un stade précoce et a accès à un traitement curatif chirurgical ou percutané. Dans le cas des CHC avancés, le sorafénib, un inhibiteur de tyrosine kinase, est le seul traitement validé, mais présente une activité antitumorale limitée (1).

Chaque CHC est le résultat d’une combinaison unique d’altérations génétiques somatiques associée à un profil épigénétique et à une dysrégulation de l’expression des gènes particuliers (transcriptome).

Le séquençage du génome complet des tumeurs peut être effectué de manière rapide avec un coût limité grâce au séquençage haut débit de nouvelle génération. Chaque CHC est composé en moyenne de 40 à 60 mutations somatiques dans les régions codantes du génome (2). Ces mutations sont divi- sées en mutations dites “driver”, impliquées dans la carcinogenèse, et en mutations plus fréquentes dites

“passagères” survenant de manière stochastique dans des gènes non impliqués dans la carcinogenèse.

Le but de cette revue est de décrire les principales voies de signalisation altérées dans le CHC, et de montrer l’impact de l’analyse du génome des CHC dans notre pratique clinique future.

Altérations génétiques et principales voies de signalisation

de la carcinogenèse hépatique

Télomères et télomérase

Les télomères et la télomérase ont un rôle clé dans la pathogenèse de la cirrhose et du CHC. Les télo- mères sont des séquences répétées d’ADN situées à l’extrémité des chromosomes, ils sont essentiels pour protéger les régions codantes de la perte d’ADN induite par la division cellulaire. Un raccourcisse-

ment trop important des télomères induit une sénescence et une apoptose cellulaires. Le complexe télomérase est nécessaire à la synthèse des télomères et se compose de TERC, de la matrice ARN et de TERT, l’enzyme clé du complexe. Dans le foie humain, la télomérase n’est pas exprimée dans les hépatocytes matures. La cirrhose est caractérisée par un raccourcissement télomérique entraînant une sénescence réplicative des hépatocytes. La réactiva- tion de la télomérase, observée dans plus de 90 % des CHC chez l’homme, va permettre la proliféra- tion cellulaire tumorale et ainsi le développement du CHC. Elle peut être secondaire à des mutations somatiques du promoteur de TERT (54-60 %), à des amplifications du gène TERT (5-6 %) ou à une insertion du virus de l’hépatite B (VHB) dans le promoteur de TERT (10 à 15 %) [tableau] (3).

Voie Wnt/β-caténine

La voie de signalisation Wnt/β-caténine est essen- tielle dans l’embryogenèse, la zonation hépatique et dans le métabolisme des acides aminés. Elle est aussi la voie oncogénique la plus fréquemment activée dans les CHC par des mutations somatiques activatrices de CTNNB1 (codant pour la β-caténine, 11 à 37 %) et par des mutations inactivatrices d’AXIN1 (5 à 15 %) ou d’APC (1 %), 2 inhibiteurs de cette voie (tableau) [4]. Les tumeurs mutées pour CTNNB1 ont également un profil transcriptomique spécifique avec une surexpression des gènes cibles de la voie β-caténine comme GLUL et LGR5 et la présence d’une cholestase intratumorale.

Gènes du cycle cellulaire et P53

Les gènes du cycle cellulaire sont mutés dans au moins la moitié des CHC avec de fréquentes mutations de TP53 (12 à 48 %), un des gènes suppresseurs de tumeur les plus fréquemment altérés dans les

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La Lettre de l'Hépato-gastroentérologue • Vol. XX - n° 1 - janvier-février 2017 | 19

» La dissection du génome du CHC est le premier pas vers l’adaptation des traitements à la biologie tumorale. Transcriptome

Highlights

»Each hepatocellular carci

noma (HCC) is a unique com

bination of somatic genetic alterations with an average of 40 to 60 mutations per tumor.

»The mutations in TERT pro

moter, TP53 and CTNNB1 are the main somatic genetic alterations in HCC.

»The combination of trans

criptomic molecular signature of the tumor and nontumor liver predict the prognosis of patients with HCC treated by resection.

»Dissection of the HCC genome is the first step towards treat

ments adapted to tumor biology.

Keywords

Hepatocellular carcinoma Genetic

Targeted therapy Telomere Transcriptome

cancers (5). La voie du rétinoblastome contrôle la progression de la phase G1 à la phase S du cycle cellulaire et est inactivée dans les CHC par délé- tion homozygote de CDKN2A (2 à 12 %) ou par des mutations de RB1 (3 à 8 %) [tableau]. De manière intéressante, les altérations génétiques de CDKN2A et RB1 sont fréquentes dans les tumeurs de mauvais pronostic suggérant leurs implications dans l’acqui- sition de l’agressivité tumorale. Enfin, on observe des insertions récurrentes du VHB dans CCNE1 (4-5 %) codant pour cyclinE1, une protéine clé du cycle cellulaire.

Gènes modificateurs de l’épigénétique Plusieurs gènes impliqués dans le contrôle de l’épigé- nétique sont mutés de manière récurrente dans les CHC avec des mutations inactivatrices d’ARID1A (4 à 17 %) et d’ARID2 (3 à 18 %), 2 gènes suppresseurs de tumeurs impliqués dans le remodelage de la chro- matine (tableau) [6]. Le rôle physio logique de ces protéines est de modifier la structure de la chroma- tine et la position des nucléosomes et indirectement la transcription des cellules. Des altérations somatiques récurrentes dans des gènes codant pour des Tableau. Principales altérations génétiques somatiques du carcinome hépatocellulaire.

Principales voies de signalisation Gènes altérés Types d’altérations Données de la littérature (%)

Télomères et télomérase Promoteur de TERT Mutation 5460

TERT Amplification et insertion du VHB 56

Gènes du cycle cellulaire

TP53 Mutation 1248

CDKN2A Mutation et délétion homozygote 212 ATM Mutations et délétion homozygote 26

CCNE1 Insertion du VHB 45

Voie Wnt/βcaténine

CTNNB1 Mutation 1137

AXIN1 Mutation et délétion homozygote 515

APC Mutation 1

Gènes modificateurs de l’épigénétique

ARID1A Mutation 417

ARID1B Mutation 2

ARID2 Mutation 318

MLL4 Mutation et insertion du VHB 25

MLL3 Mutation 36

MLL2 Mutation 23

MLL Mutation 34

Voie Ras/Raf/MAP kinase et AKT/mTOR

RPS6KA3 Mutation et délétion homozygote 29

BRAF Mutation 01

PTEN Délétion homozygote 13

KRAS Mutation 02

PIK3CA Mutation 12

Voie du stress oxydatif NFE2L2 Mutation 36

KEAP1 Mutation 28

Voie du FGF FGF19 Amplification 46

Voie du VEGF VEGFA Amplification 57

Voie JAK/STAT JAK1 Mutation 19

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Génétique du carcinome hépatocellulaire

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Nouvelles approches dans le traitement du CHC

protéines modifiant la méthylation des histones ont été identifiées de manière récurrente dans les CHC avec des mutations de MLL (3 à 4 %), MLL2 (2 à 3 %), MLL3 (3 à 6 %) et MLL4 (2 à 5 %) ou des insertions du VHB dans MLL4 (10 %) [tableau, p. 19] (7). Ces altérations génétiques soulignent le lien fort entre génétique et épigénétique dans le développement tumoral.

Voie du stress oxydatif

La voie du stress oxydatif NRF2/KEAP1 est consti- tutivement activée par des mutations activatrices de NRF2 (codée par NFE2L2) ou inactivatrices de KEAP1 dans 5 à 15 % des CHC (tableau, p. 19) [6, 7].

Ces mutations empêchent la dégradation de NRF2 normalement provoquée par le complexe inhibiteur KEAP1/CUL3 et induisent in fine l’activation d’un programme de détoxification cellulaire. Une étude in vitro a montré que l’activation de la voie NRF2 permet aux cellules tumorales d’échapper à la mort cellulaire favorisée par l’accumulation intracellulaire d’espèces réactives de l’oxygène.

Voie RAS/RAF/MAP kinase et AKT/mTOR Une amplification du locus FGF19/CCND1 est observée dans 5 à 10 % des CHC et entraîne une activation non contrôlée des voies de signalisation Ras/Raf/MAP kinase et AKT/mTOR. Des mutations activatrices de PIK3CA (1 à 2 %), une délétion homozygote du gène PTEN et des mutations inactivatrices de TSC1 ou TSC2 (3 à 8 %) conduisent à une activation non contrôlée de la voie AKT/mTOR dans un sous-groupe de CHC (tableau, p. 19) [8].

Des mutations activatrices du gène RAS sont rare- ment observées dans ce type tumoral (< 2 %) et des mutations inactivatrices de RP6SKA3, codant pour RSK2, un inhibiteur de la voie Ras/Raf/MAP kinase ont été identifiées dans 2 à 9 % des tumeurs.

Des données expérimentales suggèrent que l’activation non contrôlée de la voie Ras/Raf/MAP kinase est impliquée dans la résistance au sorafénib (2).

Infection virale

et carcinogenèse hépatique

La constitution d’une cirrhose due à une inflammation chronique et à la présence d’un stress oxydatif est un mécanisme indirect de carcinogenèse observé

chez les patients infectés par le VHB et l’hépatite C (VHC) [figure 1] (9).

Un potentiel rôle oncogénique direct de certaines protéines du VHC est encore débattu. En revanche, un effet oncogénique direct du VHB a été décrit expli- quant notamment la survenue d’un CHC sur foie non fibrotique. Ce mécanisme direct de carcinogenèse passe par l’action d’oncoprotéines virales comme HbX et par l’insertion du VHB dans le génome humain entraînant une modification d’expression ou de fonc- tion de gènes impliqués dans la carcinogenèse, un phénomène appelé mutagenèse insertionnelle (9, 10).

Plus récemment, l’adeno-associated virus de type 2 (AAV2) a également été associé au développement de rares CHC sur foie sain par un mécanisme de mutagenèse insertionnelle (figure 1) [11].

Translation en pratique clinique

Évaluation du pronostic

Pour prédire le pronostic des patients traités pour un CHC, plus de 20 signatures moléculaires ont été publiées, mais aucune d’elles n’est actuellement utilisée en pratique clinique (figure 2, p. 22) [2].

La plupart des signatures pronostiques ont été géné- rées à partir de l’analyse d’expression des gènes (transcriptome) du foie tumoral ou non tumoral. Le score à 5 gènes (incluant KRT19, HN1, RAMP3, TAF9 et RAN) dérivé de l’analyse de la tumeur, prédit la survenue de récidive tumorale précoce et le décès de patients porteur d’un CHC traités par résection, et cela de manière indépendante des caractéristiques cliniques et histologiques classiquement considérées comme pronostiques (12). De plus, un nomogramme combinant le score 5 gènes, l’invasion microvasculaire et la classification BCLC (Barcelona Clinic Liver Cancer) permettait d’affiner la prédiction du pronostic de ces patients (12). Des études ont aussi rapporté des signatures moléculaires provenant de l’analyse des tissus adjacents cirrhotiques et qui donnent la possibilité de prédire la survie globale et la récidive tardive reflétant la carcinogenèse de novo (figure 2, p. 22) [13].

Identification de cibles thérapeutiques

◆Généralités sur les thérapies ciblées à l’ère du séquençage haut débit

L’une des réussites les plus importantes des nouveaux traitements anticancéreux vient de notre capacité à inhiber de manière sélective les alté- rations génétiques “drivers” des cancers. Les

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Foie normal Cirrhose Carcinome

hépatocellulaire

Carcinome hépatocellulaire

Carcinome hépatocellulaire Hépatopathie

chronique

Inflammation chronique Stress oxydatif Raccourcissement des télomères

Réactivation de la télomérase

Potentielles propriétés procarcinogènes de la protéine Core, NS3, NS4B et NS5B Core E1 E2 NS2 NS3 NS4A NS4B NS5A NS5B Infection VHC

Mécanismes indirects de carcinogenèse

Mécanismes directs de carcinogenèse ?

Foie normal Hépatopathie Cirrhose

chronique

Inflammation chronique Stress oxydatif Raccourcissement des télomères

Réactivation de la télomérase

Gènes touchés RORATERT CCNE1MLL4 CCNA2 HbX

Oncoprotéine virale Mutagenèses insertionnelles Infection VHB

Mécanismes indirects de carcinogenèse

Mécanismes directs de carcinogenèse

VHB

Foie normal

Foie normal Gènes touchés

MLL4TERT CCNE1 CCNA2 TNFSF10 Mutagenèses insertionnelles

Adeno-associated Virus type 2 Mécanismes directs de carcinogenèse

AAV2

Figure 1. Infection virale et carcinogenèse hépatique. Les mécanismes directs et indirects de la carcinogenèse d’ori- gine virale (hépatite B [VHB], hépatite C [VHC], adeno-associated virus type 2) sont représentés dans ce schéma.

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Génétique du carcinome hépatocellulaire

DOSSIER

Nouvelles approches dans le traitement du CHC

Récidive précoce Récidive tardive

Métastase intrahépatique Biologie tumorale

Taux d’AFP Nombre/taille de CHC Invasion microvasculaire Degré de différenciation Invasion microvasculaire

Nodule satellite Résection anatomique

CK19 positif

Analyse génomique tumorale

AFP : alpha-fœtoprotéine

Score 5 gènes Sous-type moléculaire prolifératif Groupe G3 de la classification G1-G6

Signature métastatique Signature “progéniteur”

Surexpression de miR-26

Carcinogenèse de novo Caractéristiques de l’hépatopathie sous-jacente

Cytolyse

Hépatite B ou C active non traitée Hypertension portale

Score de Child-Pugh

Analyse génomique du foie cirrhotique Signature à 186 gènes Signature “micro-environnement”

Signature de carcinogenèse multicentrique 2-3 ans

Signature moléculaire

Figure 2. Signature moléculaire pronostique et résection chirurgicale d’un carcinome hépatocellulaire (CHC).

La récidive précoce est la survenue d’une récidive dans les 2 ans suivant la chirurgie (métastase intrahépatique) et est principalement liée à la biologie tumorale. La récidive tardive est la survenue d’une récidive au moins 2 ans après la chirurgie et est liée à la survenue de nouveau cancer sur foie cirrhotique (“carcinogenèse de novo”).

exemples les plus connus sont l’erlotinib dans le cancer du poumon muté EGFR, le vémurafénib dans le mélanome muté BRAF ou le crizotinib dans le cancer du poumon avec réarrangement ALK.

L’utilisation des altérations génétiques tumorales comme cible thérapeutique nécessite plusieurs conditions :

➤ l’identification de mutations somatiques récur- rentes d’un gène dans des échantillons tumoraux ;

➤ la validation du caractère fonctionnel de la mutation et du caractère “driver” du gène muté ;

➤ la disponibilité d’un médicament permettant de cibler précisément cette altération génétique sans toxicité majeure en particulier chez les cirrhotiques ;

➤ la prise en compte de l’hétérogénéité tumorale et du caractère clonal de la mutation, c’est-à-dire la présence de cette mutation dans une majorité de cellules tumorales, afin d’assurer un effet antitu- moral permettant d’augmenter la survie du patient.

La possibilité de séquencer, grâce à une simple prise de sang, l’ADN tumoral circulant relargué par les cellules tumorales pourrait constituer un outil dans le futur pour suivre de manière séquentielle l’évo- lution de l’hétérogénéité du génome tumoral de manière non invasive (concept de “biopsie liquide”).

Thérapies ciblées et biomarqueurs prédictifs dans le CHC

La majorité des études effectuées dans le CHC n’in- cluaient pas de biomarqueurs prédictifs de réponse aux traitements ce qui explique en partie l’échec de la majorité des essais de phase III depuis l’introduc- tion du sorafénib en 2007 (1). Un des problèmes majeurs est l’absence de médicament disponible pour cibler les gènes les plus fréquemment mutés dans les CHC comme TERT, TP53, CTNNB1, AXIN1, ARID1A ou ARID2. Néanmoins, certaines altérations génétiques présentes dans moins de 5 % des CHC pourraient être ciblées par des biothérapies. Il serait, par exemple, intéressant d’étudier l’impact de l’évé- rolimus, un inhibiteur de mTOR, chez les patients présentant des mutations inactivatrices du complexe TSC1/2 (3 à 8 %), un régulateur négatif de la signalisation AKT/mTOR. Il existe actuellement un essai de phase II testant l’inhibition de la voie Ras/

Raf/MAP kinase par le réfametinib chez les patients ayant un CHC avec une mutation KRAS (< 3 % des tumeurs). À la suite des données prometteuses de l’étude de phase II, le tivantinib, un inhibiteur de MET, est actuellement testé dans une étude de

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M. Allaire déclare ne pas avoir de liens d’intérêts.

J.C. Nault n’a pas précisé ses éventuels liens d’intérêts.

1. Llovet JM, Ricci S, Mazzaferro V et al. Sorafenib in advanced hepatocellular carcinoma. N Engl J Med 2008;359(4):378-90.

2. Zucman-Rossi J, Villanueva A, Nault JC, Llovet JM. Genetic Landscape and Biomarkers of Hepatocellular Carcinoma.

Gastroenterology 2015;149(5):1226-39. e4.

3. Nault JC, Mallet M, Pilati C et al. High frequency of telomerase reverse-transcriptase promoter somatic muta- tions in hepatocellular carcinoma and preneoplastic lesions.

Nat Commun 2013;4:2218.

4. de La Coste A, Romagnolo B, Billuart P et al. Somatic mutations of the beta-catenin gene are frequent in mouse and human hepatocellular carcinomas. Proc Nat Acad Sci USA 1998;95(15):8847-51.

5. Hsu IC, Metcalf RA, Sun T, Welsh JA, Wang NJ, Harris CC.

Mutational hotspot in the p53 gene in human hepatocellular carcinomas. Nature 1991;350(6317):427-8.

6. Schulze K, Imbeaud S, Letouze E, Alexandrov LB, Calderaro J, Rebouissou S, et al. Exome sequencing of hepatocellular carcinomas identifies new mutational signatures and poten- tial therapeutic targets. Nat Gen 2015;47(5):505-11.

7. Totoki Y, Tatsuno K, Covington KR, Ueda H, Creighton CJ, Kato M, et al. Trans-ancestry mutational landscape of hepa- tocellular carcinoma genomes. Nat Gen 2014;46(12):1267- 73.

8. Zucman-Rossi J, Villanueva A, Nault JC, Llovet JM. The genetic landscape and biomarkers of hepatocellular car- cinoma. Gastroenterology 2015;149(5):1226-1239.e4.

9. Neuveut C, Wei Y, Buendia MA. Mechanisms of HBV- related hepatocarcinogenesis. J Hepatol 2010;52(4):594- 604.

10. Wang J, Chenivesse X, Henglein B, Brechot C. Hepatitis B virus integration in a cyclin A gene in a hepatocellular carcinoma. Nature 1990;343(6258):555-7.

11. Nault JC, Datta S, Imbeaud S et al. Recurrent AAV2- related insertional mutagenesis in human hepatocellular carcinomas. Nat Genet 2015;47(10):1187-93.

12. Nault JC, De Reynies A, Villanueva A et al. A hepa- tocellular carcinoma 5-gene score associated with sur- vival of patients after liver resection. Gastroenterology 2013;145(1):176-87.

13. Hoshida Y, Villanueva A, Kobayashi M et al. Gene expres- sion in fixed tissues and outcome in hepatocellular car- cinoma. N Engl J Med 2008;359(19):1995-2004.

14. Santoro A, Rimassa L, Borbath I et al. Tivantinib for second-line treatment of advanced hepatocellular car- cinoma: a randomised, placebo-controlled phase 2 study.

Lancet Oncol 2013;14(1):55-63.

15. Rizvi NA, Hellmann MD, Snyder A et al. Cancer immu- nology. Mutational landscape determines sensitivity to PD-1 blockade in non-small cell lung cancer. Science 2015;348(6230):124-8.

Références bibliographiques

phase III chez les patients ayant une expression élevée de MET à l’immunohistochimie (14). Un autre essai teste un inhibiteur de FGFR4 chez les patients ayant un CHC avec une suractivation de la voie FGF19/FGR4 (2).

Enfin, l’analyse du spectre mutationnel des tumeurs permet aussi de fournir des informations utiles pour prédire la réponse à l’immunothérapie, un traitement ayant pour but de restaurer une réponse immunitaire antitumorale efficace. Les anticorps anti-PD-1 et anti-PD-L1 ont montré des résultats très intéressants dans plusieurs tumeurs solides.

De manière intéressante, le nombre de mutations observées dans la tumeur a été corrélé à la réponse à ces anticorps suggérant que la présence de nom- breuses mutations était associée à une probabilité plus élevée d’exprimer des néo-antigènes tumoraux ciblés par le système immunitaire (15). Une étude de phase III utilisant ces traitements dans les CHC

avancés est actuellement en cours à la suite des résultats prometteurs d’une étude de phase II.

Conclusion

La connaissance du génome du CHC a fait d’impor- tants progrès ces dernières années grâce à l’avè- nement du séquençage haut débit. Cela a permis d’affiner notre connaissance des altérations molé- culaires des CHC et de l’hétérogénéité biologique de ce cancer. L’accumulation des données géno- miques souligne aussi la nécessité de caractériser l’impact des altérations génétiques somatiques sur la carcinogenèse. Une meilleure compréhension de la conséquence fonctionnelle de ces mutations per- mettra d’identifier de nouveaux traitements adaptés à la biologie tumorale afin d’amener le CHC dans le domaine de la médecine de précision. ■

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