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Influence fonctionnelle de l’IMC, de la densité
mammaire et du statut ménopausique sur le dialogue
entre adipocytes et cellules tumorales mammaires
Maurice Zaoui
To cite this version:
Maurice Zaoui. Influence fonctionnelle de l’IMC, de la densité mammaire et du statut ménopausique sur le dialogue entre adipocytes et cellules tumorales mammaires. Cancer. Sorbonne Université, 2018. Français. �NNT : 2018SORUS325�. �tel-02864772�
Thèse de Doctorat de Sorbonne Université
Ecole Doctorale Physiologie, Physiopathologie et
Thérapeutique
Influence fonctionnelle de l’IMC, de la densité
mammaire et du statut ménopausique sur le
dialogue entre adipocytes et cellules tumorales
mammaires
Par Maurice Zaoui
Présentée et soutenue publiquement le 20 décembre 2018
Devant le jury composé de :
Président : Pr Joseph Gligorov
Rapporteur : Dr François Lallemand
Rapporteur : Dr Jean-François Tanti
Examinatrice : Dr Claire Lagathu-Lafon
Examinatrice : Dr Nina Radosevic-Robin
Directrice de thèse : Dr Michèle Sabbah
Remerciements
Je tiens tout d’abord à remercier le Dr. Michèle Sabbah qui m’a d’abord accordé l’asile scientifique au sein de sa salle de culture cellulaire lors de mon master 2, avant de m’accorder sa confiance pour mener ce projet de thèse. Tu m’as permis d’acquérir des connaissances et compétences indispensables pour mon avenir. Tu as su me diriger avec justesse tout au long de ce projet qui fût parfois (souvent ?) compliqué. Grâce à toi j’ai pu assister à des opérations, faire le lien et nouer des contacts avec le monde clinique. Tu es de ceux qui savent diriger sans ordonner, laissant une large place à la discussion et sachant donner une direction quand le doute raisonnable devient une hésitation stérile. Tu as prêté attention à mes théories plus ou moins délirantes, et pour ça bravo !
Tu m’as fait confiance pendant ces 4 années en sachant me recadrer quand il le fallait et je te remercie de ta bienveillance à la fois sur le plan professionnel et personnel. J’oublie probablement encore beaucoup de choses mais pour elles aussi, je te dis encore merci.
Aux membres du jury,
Je remercie le Pr. Joseph Gligorov, qui m’a fait l’honneur d’être mon maître de stage de master 2 et m’a permis d’en sortir très bien classé. Je le remercie d’être toujours resté dans les parages pour certains moments cruciaux et d’avoir été notre agent infiltré quand il le fallait. Je le remercie de me faire aujourd’hui l’honneur de présider mon jury de thèse.
Je tiens à exprimer toute ma gratitude au Dr. François Lallemand et au Dr. Jean-François Tanti, qui a accepté de faire le trajet Nice-Paris, d’être rapporteurs de ma thèse. Je vous remercie pour votre disponibilité et votre expertise scientifique. Je remercie également le Dr. Claire Lagathu-Lafon et le Dr. Nina Radosevic-Robin, de participer à l’examen de ma thèse. Je remercie également le Dr. Nina Radosevic-Robin de faire le déplacement jusqu’à Paris et pour les coûteuses lignées que vous nous avez donné.
Je remercie le Dr. Véronique Béréziat pour avoir co-encadré ce travail et son expertise sur le tissu adipeux. Merci pour m’avoir montré comment récupérer et traiter les prélèvements des patients. Je te remercie également pour avoir relue et corrigé cette thèse.
Je remercie le Dr. Annette K. Larsen de m’avoir accueilli chaleureusement dans son laboratoire et d’avoir appuyé ma candidature au concours du Cancéropôle Ile-de-France. Je tiens également à vous exprimer ma gratitude pour m’avoir financé durant les 6 derniers mois de ma thèse afin de me permettre de finir dans les meilleures conditions. Je vous remercie également pour nos discussions tardives sans « politiquement correcte ».
Je remercie le Cancéropôle Ile-de-France pour m’avoir sélectionné et financé durant 3 ans.
Je remercie également l’APREC et son président le Pr. Victor Izrael pour m’avoir financé les 6 premiers mois de ma 4e année de thèse.
A mon équipe,
Je tiens à remercie le Dr. Nathalie Ferrand pour son expertise technique, sa présence, son aide et ses conseils tout au long de ces années de thèse.
Aux cliniciens et hospitalier,
Je remercie le Dr. Michaël Atlan pour avoir accepté avec enthousiasme de participer à ce travail. Merci de m’avoir fait découvrir le bloc opératoire et de nous avoir permis d’accéder à du matériel biologique très précieux. Merci également pour ta sympathie et sur le plan professionnel et personnel.
Merci également aux chirurgiens du service de Chirurgie Plastique et Reconstructrice de l’hôpital Tenon
Je remercie également Soraya Fellahi pour avoir réalisé les nombreux dosages présentés dans ce travail.
Aux membres du Bureau 17
Je remercie Anaïs qui m’a accueilli dans le bureau, pour les rigolades à l’animalerie, des relookings cruciaux et d’avoir été réceptives à mon humour fin et raffiné ainsi que de savoir qu’au fond nous ne sommes pas plus de 4 dans ma tête. Merci pour nos discussions plus ou moins sérieuses et pour m’avoir emmené manger des croquetas de jàmon !
Je tiens à remercier Mehdi, qui après avoir été le disciple de Sa Majesté le sémillant Pr. FP est devenu mon hériter à qui je confie la continuité de ce projet. Je le remercie de m’avoir fait découvrir Amir, l’homme qui travaille et n’a pas le temps si ce n’est pas un kebab que tu es venu cherché. Les bons fous rires sur des sujets TOUJOURS et EXTREMEMENT sérieux.
Je remercie Lila aka La Chèvre de Tizi, éminent membre du trio des Kabyles du 1er
étage. Merci pour les rires à la paillasse, de m’avoir montré que le français est une langue bien plus malléable qu’il n’y paraissait. Merci aussi d’avoir été la preuve qu’on pouvait réussir dans la vie en ayant l’agilité et l’adresse d’un épileptique en soirée disco.
Je remercie Latif… Sandrine, pour avoir donné à ce bureau sans âme, le charme réconfortant d’une soupe populaire à Montreux un jour de pluie. Je te remercie également d’avoir attiré l’attention sur ton désordre faisant du coup oublié le mien ! Mes respects à MBS ;).
Je remercie Mandarine, le mannequin russe, pour sa bonne humeur et d’avoir reconnu je cite que « mon talent comique était à l’humour ce que le diamant est à l’échelle de Mohs, c’est-à-dire le top ». Tu n’as jamais tenu ces propos, mais je traduis ta pensée profonde.
Ambre, pour avoir partagé ton horloge biologique réglée sur 12h12, le saucisson à la truffe et tes histoires sur ton lapin Tartiflette, qui évidemment nous passionnaient. Je salue tes tentatives d’apprendre à Lila une répartie en deux mots simples, qu’elle n’aura jamais réussi à placer correctement. Cette foi en l’humanité fût inspirante.
A mes laquais,
J’ai évidemment une pensée pour les stagiaires qui me furent confiés : Lucie, Gwénael et MAB.
Aux survivants de la spécialité PCE,
Ariane Bassignani, parce que toi-même tu sais, vrais reconnaissent vrais.
Thomas Vincent, pour les virées nocturnes, les restos ainsi que les coups de téléphone à 22h quand je suis seul au labo à trypsiner !
A ma famille, (parce que c’est obligatoire)
Je remercie mon père (Vieux Fœtus) et ma mère (Duba) de m’avoir poussé sur la voie des études, avec le calme et la patience qui caractérise l’Afrique du nord. De m’avoir posé durant ces 4 ans, avec une constance qui force le respect cette question fondamentale : « T’étais où ? ».
LISTE DES ABREVIATIONS 1
INTRODUCTION 8
INCIDENCE ET FACTEURS DE RISQUE 9
1. Incidence et mortalité 9
2. Causes et facteurs de risques 9
Facteurs personnels 9
Sexe et l’âge 9
Facteurs familiaux et génétiques 10
Les antécédents 10
Les facteurs hormonaux et reproductifs 11
L’obésité 12
La densité mammaire 12
Facteurs externes 12
Les traitements hormonaux substitutifs 12
Les radiations ionisantes 13
3. Obésité, ménopause et cancer du sein 13
Définition de l’obésité 13
Lien entre obésité et cancer, petit historique 14 Obésité et cancer du sein, une affaire d’hormone 14 IMC chez l’adulte et cancer du sein 15 Mécanismes potentiellement impliqués 16
Les hormones sexuelles endogènes 16
L’inflammation chronique 17
4. Densité mammaire et cancer 18
Généralités et définition 18
Facteurs influençant la densité mammaire 19 Implications biologiques de la densité mammaire dans le risque de cancer du sein 20
Les différentes hypothèses 20
Relation entre densité mammaire et microenvironnement mammaire, données cliniques et
expérimentales 21
LA CARCINOGENESE MAMMAIRE 23
1. Anatomie 23
Généralités 24 Les étapes 25 L’initiation 26 La promotion 28 La conversion maligne 29 La progression tumorale 29
TAXONOMIE DES TUMEURS MAMMAIRES 32
1. Classification histologique 32
Les adénocarcinomes in situ 32
Les adénocarcinomes infiltrant 33
2. Classification TNM et par stade 33 3. Classification par grade Scarff-Bloom-Richardson (SBR) 34 4. Limites des classifications classiques 34
5. Classification moléculaire 35
Un nouveau paradigme 35
Les tumeurs positives aux récepteurs hormonaux ou tumeurs luminales 36
Les tumeurs luminales A 37
Les tumeurs luminales B 37
Les tumeurs négatives aux récepteurs hormonaux 38
Les tumeurs HER2+ non luminales 38
Les tumeurs « triples négatives » 38
LE MICROENVIRONNEMENT TUMORAL 41
1. L’émergence d’un concept fondamental 41
2. Définition du MET 43
3. Les composants du MET 43
Les fibroblastes associés au cancer ou CAFs 43 La composante immunitaire et inflammatoire 45 Les macrophages associés à la tumeur (MATs) 45 Les neutrophiles associés à la tumeur (NATs) 46 Les lymphocytes infiltrant la tumeur 46
La matrice extracellulaire (MEC) 47
4. Le microenvironnement tumoral mammaire : un environnement adipeux 50
L’importance croissante du tissu adipeux 50
Généralités sur le tissu adipeux 51
Différenciation adipocytaire 52
Régulation physiologique du tissu glandulaire mammaire par le tissu adipeux mammaire 54 Implication du tissu adipeux mammaire dans le cancer du sein 55
La leptine 56
L’adiponectine (ApN) 57
Les acides gras (AGs) 58
Les œstrogènes 59
LE METABOLISME TUMORAL 61
1. Un métabolisme reprogrammé 61
2. Le métabolisme glucidique 62
L’Effet Warburg 62
Les mécanismes de reprogrammation 62
L’acidose induite par la glycolyse 64
Stress énergétique et oxydatif 65
3. La synthèse d’acides gras 65
Historique 65
Les étapes majeures de la biosynthèse des acides gras 66 Les régulateurs positifs de la biosynthèse des AGs 67 Les dérégulations intrinsèques en contexte oncogénique 68 Implication du microenvironnement et symbiose métabolique 69 Rôle des AGs dans les cellules tumorales 71
OBJECTIFS 73
RÉSULTATS 76
RESULTATS COMPLEMENTAIRES 118
DISCUSSION 128
1
2
A
ACC1 et 2 : Acetyl-CoA Carboxylase 1 et 2 ACLY : ATP-dependant Citrate Lyase ACSS2 : acetyl-CoA synthetase ADN : Acide Désoxyribonucléique AGs : Acides Gras
AIs : Aromatase Inhibitors
AICR : American Institute for Cancer Research AMPK : Activated protein kinase
ApN : Adiponectine
ASCs : Adipose derived Stem Cells ATP : Adenosine TriPhosphate
B
BL : Basal-Like
BMSC : Bone Marrow derived Stem Cells BRCA 1/2 : BReast CAncer 1 et 2
C
CAFs : Cancer Associated Fibroblasts
CAM-DR : Cell Adhesion-Mediated Drug Resistance CCIS : Carcinome Canalaire In Situ
CCL22 : C-C motif Ligand 22 CCND1 : Cyclin D1
CD36 : Cluster of Differentiation 36 CD44 : Cluster of Differentiation 44
3 C/EBP : CAAT/ Enhancer-Binding Protein
ChREBP : Carbohydrate-Responsive Element-Binding Protein CK : Cytokeratin
CLI : Carcinomes Lobulaires Infiltrant CLIS : Carcinome Lobulaire In Situ CO : Contraceptifs Oraux CPTs : carnitine-palmitoyltransférases COX2 : CycloOXygenase 2 CSF : Colony-stimulating Factor CXCR : CXC chemokine Receptors
D
DAG : DiacylglycerolDDR : DNA Damage Response DM : Densité Mammaire
E
EGF : Epidermal Growth Factor ERα : Estrogen Receptor
ERBB2 : Erythroblastic oncogene B 2 ERE : Estrogen Response Element
F
FABP3 : Fatty Acides Binding Protein 3 FABP7 : Fatty Acides Binding Protein 7 FAK : Focal Adhesion Kinase
4 FAS : Fatty Acid Synthase
bFGF : basic Fibroblast Growth Factor
G
GEPR : G Protein Estrogen Receptor
GTPases : Guanosine Triphosphate Hydroxylase
H
HDAFs : High Density Associated Fibroblasts HER2 : Human Epidermal growth factor Receptor 2 HGF : Hepatocyte Growth Factor
HIF-1α : Hypoxia Inductible Facteur 1α HK2 : Hexokinase 2
HSL : Hormone Sensitive Lipase
I
IGF-1 : insulin-like growth factor-I IHC : immunohistochimie
IL6 : Interleukine 6 IL10 : Interleukine 10 IL35 : Interleukine 35 IM : Immunomodulatory
IMC : indice de masse corporelle
K
Ki-67 : Kiel 67
L
5 LDAFs : Low Density Associated Fibroblasts
LDHA : Lactate Deshydogenase A
LDLR : Low-Density Lipoprotein Receptor
M
M : Mesenchymal
MAP kinase : Mitogen-Activated Protein Kinase MATs : Macrophages Associés à la Tumeur MCP-1 : Monocyte Chemoattractant Protein 1 MCT4 : Monocarboxylate transporter 4
MEC : Matrice Extracellulaire
MET : Microenvironnement Tumoral
MIP-1 Macrophage Inflammatory Protein 1 MMPs : Matrix Metalloprotease
MSL : Mesenchymal stem like
N
NATs : Neutrophiles Associés à la Tumeur
O
Ob-R : Obesity Receptor
OXPHO : Oxydative Phosphorylation
P
PDGF : Platelet Derived Growth Factor PGAP3 : Post-GPI Attachment To Proteins 3 PGE2 : Prostaglandin E2
6 PIP3 : Phosphatidylinositol triphosphate
PLIN2 : Perilipin 2
PPAR : Peroxisome Proliferator-Activated Receptor PPP : Pentose Phosphate Pathway
PR : Progesterone Receptor
R
RE : Reticulum Endoplasmique RH : Récepteurs Hormonaux ROS : Reactive Oxygen Species RXR : Retinoic Acid Receptor
S
S1P : sphingosine-1-phosphate SBR : Scarff-Bloom-Richardson
SFM-DR : Soluble Factor-Mediated Drug Resistance SERMs : Selective Estrogen Receptor Modulators α-SMA : α-Smooth Muscle Actin
SP1 : SENCAR Papilloma 1 SRE : Sterol Response Element
SREBPs : Sterol Regulatory Element Binding Proteins SVF : Stromal Vascular Fraction
T
TA : Tissu Adipeux
TABl : Tissu Adipeux blanc TABr : Tissu Adipeux brun
7 TAM : Tissu Adipeux mammaire
TASC : Tissu Adipeux sous-cutané TAV : Tissu Adipeux Viscéral TCA : Tricarboxylic Acids
TGF-β : Transforming Growth Factor β
TEM : Transition Epithélio-Mésenchymateuse THS : Traitements Hormonaux Substitutifs TME : Transition Mésenchymato-Epithéliale TN : Triple-Négatives
TNFα : Tumor Necrosis Factor α TNM : Tumor node metastasis
TOFT : Tissue Organization Field Theory TP53 : Tumor Protein 53
Treg : T regulator
U
uPA : urokinase Plasminogen Activator UV : Ultraviolets
V
VEGF : Vascular Endothelial Growth Factor
W
8
9 Incidence et facteurs de risque
Le cancer du sein est le premier cancer féminin, à la fois en termes d’incidence et de mortalité, touchant une femme sur huit au cours de sa vie. En France, l’incidence des cancers du sein a en continuellement augmenté depuis les années 1980. Après un pic vers 2005, elle se stabilise, bien que les tendances récentes soient sujettes à des incertitudes. Cette stabilisation ne doit pas occulter que le nombre de nouveaux cas de cancers du sein qui a pratiquement triplé sur cette période, passant de 21 000 nouveaux cas à 58 968 en 2017, soit 32 % des cancers féminins (Binder-Foucard et al., 2013; Karine Jéhannin-Ligier, 2017).
Malgré les progrès thérapeutiques considérables de ces dernières décennies il reste la première cause de décès par cancer chez la femme avec une mortalité de 12 000/an, soit un peu plus d’une femme sur cinq (Karine Jéhannin-Ligier, 2017). Le cancer du sein constitue donc un enjeu majeur de santé public.
Le cancer du sein est une pathologie multifactorielle qui se déclare des années après l’exposition au(x) facteur(s) de risque, rendant l’établissement du lien de cause à effet complexe à établir. Des études épidémiologiques ont tout de même permis l’identification de nombreux facteurs. Parmi ces facteurs, l’obésité en lien avec la ménopause et la densité mammaire seront développés plus en détails.
Facteurs personnels Sexe et l’âge
Il touche en premier lieu les femmes, en effet moins d’1% des cancers du sein sont diagnostiqués chez l’homme.
L’âge est considéré comme le premier facteur de risque du cancer du sein chez la femme. L’incidence augmentant avec l’âge, le pic d’incidence se situe entre 60 et 70 ans (âge moyen de 61 ans) (Kelsey and Bernstein, 1996; Winters et al., 2017). Il reste
10 rare chez la femme jeune, toutefois son incidence a augmenté ces dernières années (Binder-Foucard et al., 2013).
Facteurs familiaux et génétiques
L’histoire familiale joue un rôle important dans le risque de survenue d’un cancer du sein. Il augmente selon le degré de proximité, le nombre de parents touchés, la précocité, le nombre d’occurrences chez les parents touchés avec la survenue de cancers controlatéraux ou ipsilatéraux multiples (Kharazmi et al., 2014; Loman et al., 2001; Pharoah and Day, 1997).
Les cancers du sein héréditaires représentent entre 5 à 10% des cancers du sein (Lalle et al., 1993). Deux gènes sont impliqués dans environ 80% de ces cancers ; BReast CAncer 1 et 2 (BRCA1/2). BRCA1 est impliquée dans 45% des cas et BRCA2 dans 35% (Easton et al., 1993, 1995). Les patientes mutées pour BRCA1/2 ont un risque compris entre 40 et 85% de développer un cancer du sein avant l’âge de 70 ans contre 10% dans la population générale (Antoniou et al., 2003; Chen and Parmigiani, 2007). De plus, contrairement aux cancers sporadiques, ils ont tendance à survenir plus jeune avec un âge médian de 45 ans et sont généralement plus agressifs et de moins bons pronostics notamment ceux associés à BRCA1 (Larsen et al., 2013; Tung et al., 2014).
Les antécédents
Les femmes ayant déjà eu un cancer ont une probabilité plus élevée d’en développer un nouveau, soit ipsilatéral (dans le même sein), soit controlatéral (dans le sein opposé) ou à distance (métastase). Environ 30% des patientes « guéries », c’est-à-dire dont on considère que la maladie a été totalement éliminée après traitements présenteront une récidive (Colleoni et al., 2016). La période entre le 1er cancer et la
rechute varie selon les facteurs de risques classiques, l’agressivité du cancer initial et les stratégies thérapeutiques utilisées. Plus la taille de la tumeur est importante, agressive et la patiente jeune, plus le risque de résurgence est important.
En outre certaines lésions bénignes sont associées avec un risque accru de développer un cancer du sein. Ce risque variant selon le type de lésion (Vogel, 2018).
11 Les facteurs hormonaux et reproductifs
Les hormones les plus étroitement liées au cancer du sein sont les œstrogènes. En effet l’imprégnation œstrogènique est un des principaux facteurs de risque du cancer du sein et dépend de plusieurs paramètres. L’incidence des cancers du sein augmente plus fortement avant l’âge moyen de la ménopause, qui est d’environ 50 ans puis diminue au-delà (Anderson et al., 2014). Tout d’abord, sa durée d’exposition, une ménarche (âge des premières règles) précoce (<12 ans) et une ménopause tardive allongent la durée d’exposition aux œstrogènes à des taux importants lors des cycles menstruels et sont associés avec un risque augmenté de cancer du sein, notamment les tumeurs hormono-dépendantes (Clavel-Chapelon, 2002; Collaborative Group on Hormonal Factors in Breast Cancer, 2012; Titus-Ernstoff et al., 1998). Ce lien est renforcé par les études cliniques sur l’utilisation d’inhibiteur des œstrogènes, montrant une diminution du risque de cancers du sein supérieure chez les patientes ayant les taux d’œstrogènes les plus élevés (Cummings et al., 2002; Fisher et al., 1998; Lippman et al., 2001). De plus l’utilisation de traitements d’hormonothérapie, tels que des inhibiteurs de l’aromatase (AIs) ou des modulateurs sélectifs du récepteur aux œstrogènes (SERMs), réduisent le risque de rechutes chez les patientes atteintes de tumeurs exprimant le récepteur aux œstrogènes (Cuzick et al., 2013), ainsi que le risque de première occurrence de cancer chez les patientes à haut risque (Olin and St. Pierre, 2014).
D’autre part, les facteurs reproductifs que sont la parité et le nombre de grossesses sont associés à un rôle protecteur. Les femmes de moins de 30 ans ayant mené au moins une grossesse à terme ont un risque de cancer du sein diminué de 25% par rapport aux femmes nullipares (Layde et al., 1989), cet effet protecteur augmente avec le nombre de grossesse (Hinkula et al., 2001). Un mécanisme avancé est que la grossesse entraîne une différenciation du tissu mammaire qui est amorcée par la première grossesse et est accentuée par les suivantes(Russo et al., 2000). Enfin, les femmes allaitant de manière prolongée bénéficient d’un effet protecteur (Beral et al., 2002; Newcomb et al., 1994; Scoccianti et al., 2015). Cet effet est supérieur chez les jeunes femmes par rapport aux femmes plus âgées (Newcomb et al., 1994). Un mécanisme possible serait l’effet retardateur de la lactation sur la reprise du cycle menstruel et donc une diminution de l’exposition aux œstrogènes (Lipworth et al., 2000).
12 L’obésité
C’est un facteur de risque encore sujet controverses. S’il a bien été montrée comme facteur de risque du cancer du sein, notamment post-ménopausique (van den Brandt, 2000; Key et al., 2003), il semble par contre avoir un effet protecteur sur la survenue des cancers du sein pré-ménopausiques (van den Brandt, 2000; Swanson et al., 1996; Tehard and Clavel-Chapelon, 2006).
La densité mammaire
C’est une notion radiologique décrivant le rapport entre tissu fibroglandulaire et tissu graisseux. Une forte densité est associée à un risque accru de cancer du sein (Harvey and Bovbjerg, 2004; Saftlas AF, Hoover RN, Brinton LA, Szklo M, Olson DR, Salane M, 1991) et rend plus compliqué la détection d’une lésion au dépistage.
Facteurs externes
Les traitements hormonaux substitutifs
Les traitements hormonaux substitutifs (THS), utilisés pour soulager les symptômes lors de la ménopause, sont associés à un risque accru de cancer de 26 à 35% comparé aux femmes non traitées (Cancer, 1997; Trial, 2002). Cependant le risque attribuable aux THS diminue à l’arrêt du traitement. La nature des THS influence ce risque. Il est substantiellement plus élevé pour les œstroprogestatifs, combinant œstrogènes et progestérone (Banks et al., 2003).
La prise de contraceptifs oraux (CO) n’a pas été associée à une augmentation du risque chez la plupart des femmes (England, 2002; Hankinson et al., 2014). En revanche l’usage de CO dans les familles ayant un historique de cancers du sein ; est associé à un risque accru pour les parents au 1er degré (Grabrick, 2000). De plus il a
été montré qu’un accroissement du risque pouvait survenir chez les femmes prenant des CO œstroprogestatives comparé à l’utilisation d’œstrogène seul (Chlebowski et al., 2003). Enfin il semble que la durée d’utilisation augmente le risque notamment dans les cas de tumeurs positives aux récepteurs hormonaux (Chen et al., 2006b; Resnick et al., 2009).
13 Les radiations ionisantes
Le sein est extrêmement sensible à ce type de radiation (Key et al., 2001). Une exposition avant l’âge de 40 ans du tissu mammaire s’accompagne d’un triplement du risque de cancer du sein (Jr, 1996).
Définition de l’obésité
L’obésité ou le surpoids est un développement excessif du tissu adipeux pouvant avoir un retentissement sur la santé (Santé., 2003; 2015). Les recommandations actuelles classent le degré d’obésité en se basant principalement sur l’indice de masse corporelle (IMC) qui est le rapport de la masse corporelle (en kg) divisé par la taille au carré (en mètres) (Santé., 2003; 2015). Si l’IMC est inférieur à 18,5 kg/m² il définit une insuffisance pondérale, un IMC compris entre 18,5 et 25,0 kg/m² correspond à un poids normal, s’il est situé entre 25,0 et 30,0 kg/m² il définit un surpoids, on parle d’obésité à partir d’un IMC supérieur ou égal à 30,0 kg/m² et enfin un IMC supérieur à 40,0 kg/m² caractérise une obésité morbide. L’IMC possède cependant plusieurs limitations. Premièrement, pour un même IMC les adultes de plus de 65 ans ont tendance à avoir une proportion de tissu adipeux plus importante par rapport à des adultes plus jeunes (Rimm et al., 1995). Deuxièmement, les limites des catégories ne sont pas adaptées pour certaines populations (Choo, 2002). On pourrait également citer les cas d’athlètes ou culturistes dont l’IMC les ferait passer pour obèses. Troisièmement, et peut-être la limite la plus importante, l’IMC ne caractérise pas la distribution corporelle du tissu adipeux. En effet, bien que corrélant fortement avec la quantité de graisse, il n’est ni un marqueur du type de graisse corporelle ni de son accumulation anormale. Dans ce contexte, l’accumulation de tissu adipeux viscéral (TAV) est à considérer avec attention car il est métaboliquement plus actif et sécrète plus de cytokines et d’hormones, par rapport au tissu adipeux sous-cutané. La mesure du ratio entre tour de taille et tour de hanche possède une meilleure corrélation avec la proportion de TAV. Les résultats de l’étude européenne EPIC apporte deux informations intéressantes. La première suggère que toute augmentation du tour de taille augmente le risque de mort indépendamment de l’IMC, remettant en cause l’intérêt des seuils pour la mesure du tour de taille (Pischon et al., 2008). La seconde est que la mesure
14 du tour de taille pourrait être également utile pour les individus dont l’IMC est normal (Pischon et al., 2008).
Lien entre obésité et cancer, petit historique
L’idée que l’obésité pourrait être un facteur de risque dans le développement de cancer remonte aux années 1930. Il fût observé qu’une « surnutrition » était commune chez les patients atteints de cancers, dont on spécula qu’une consommation de nourriture trop élevée pourrait être une cause de cancer (Simopoulos, 1987). Des preuves vinrent appuyer cette idée bien plus tard, d’abord en 1997 avec la publication d’un premier rapport de l’Institut Américain pour la Recherche sur le Cancer (AICR) (Glade, 1999), puis en 2003 (WHO- World Healthy Organization, 2003). La même année, Eugenia Calle et al. publièrent un article précurseur montrant que l’obésité était également significativement associée avec une mortalité plus élevée, tous cancers confondus et indépendamment du sexe (Calle et al., 2003).
Finalement, en se basant sur les données actuelles, l’obésité est associée à un risque accrue de nombreux cancers dont celui du sein post-ménopausique, colorectal, de l’endomètre, du rein, de l’œsophage, du pancréas, du foie, de l’ovaire, de la vésicule biliaire et gastrique (Lauby-Secretan et al., 2016; WHO, 2007) .
Obésité et cancer du sein, une affaire d’hormone
L’association entre obésité et cancer du sein est complexe et diffère selon le type de tumeur, le statut ménopausique et l’exposition à des hormones exogènes. Parmi les femmes non ménopausées, une adiposité plus élevée durant l’enfance et l’âge adulte est associée avec une diminution du risque de cancer du sein tandis que l’obésité chez les femmes ménopausées augmente ce risque (Amadou et al., 2013; van den Brandt, 2000; Key et al., 2003; Swanson et al., 1996; Tehard and Clavel-Chapelon, 2006; World Cancer Research Fund, 2010).
Chez l’adolescent plusieurs études de cohortes prospectives trouvent une association inverse entre taille corporelle infantile plus élevée et risque de cancers du sein (Amadou et al., 2013; Baer et al., 2010). Cette association inverse est indépendante du statut ménopausique et du statut des récepteurs hormonaux tumoraux.
15 IMC chez l’adulte et cancer du sein
IMC et risque de cancer du sein pré-ménopausique
De manière consistante avec la taille corporelle infantile plus élevée, l’obésité à l’âge adulte est associée à une diminution du risque de cancer du sein chez la femme non ménopausée (Amadou et al., 2013). Cette association inverse n’est cependant observée que dans les cas de cancers positifs aux récepteurs hormonaux, avec une réduction de 20% du risque de cancers du sein positifs aux récepteurs hormonaux (RH+), c’est-à-dire les récepteurs aux œstrogènes et progestérone, pour une élévation de l’IMC de 5 kg/m² (Michels et al., 2006; Ritte et al., 2012).
IMC pré-ménopausique et risque de cancer du sein post-ménopausique
L’effet protecteur d’un surpoids chez le jeune adulte persiste après la ménopause (Guy Fagherazzi, 2013; Morimoto et al., 2002; Palmer et al., 2007). Dans une étude prospective récente, Fagherazzi et al ; observent une diminution de 14% du risque de cancer du sein post-ménopausique chez les femmes qui étaient en surpoids à un âge de 20-25 ans. Ces observations sont en accord avec les résultats d’études plus anciennes évaluant le risque de cancer du sein en rapport avec l’IMC à 18 ans (Morimoto et al., 2002; Palmer et al., 2007; Ritte et al., 2012). Cet effet protecteur de l’IMC pré-ménopausique sur le risque de cancer du sein post-ménopausique est retrouvé plus fortement dans le cas des cancers RH+, mais les différences de risque selon le statut RH n’est cependant pas correctement caractérisé. De façon intéressante, cette association inverse semble s’estomper avec l’âge, en effet Fagherazzi et al. ne retrouvent pas d’association inverse entre IMC et risque du sein post-ménopausique chez les femmes qui étaient en surpoids à un âge plus avancé (35-40 ans) (Guy Fagherazzi, 2013).
16 IMC post-ménopausique et risque de cancer du sein
Contrairement à l’association inverse observé entre IMC et risque de cancer du sein chez la femme jeune, une augmentation de l’IMC après la ménopause se traduit par une augmentation du risque de cancer du sein. Cette augmentation du risque semble toutefois se limiter aux cancers RH+ parmi les femmes n’étant pas sous traitements hormonaux substitutifs (Morimoto et al., 2002; Munsell et al., 2014; Renehan et al., 2015; Ritte et al., 2012). L’étude EPIC rapporte une augmentation du risque de 28% pour chaque augmentation de l’IMC de 5kg/m² pour les femmes non traitées par THS ainsi qu’une augmentation du risque pour les femmes y ayant eu recours dans le passé (Ritte et al., 2012).
Le lien entre IMC et cancers négatifs pour les récepteurs hormonaux (RH-) est quant à lui peu clair, la plupart des études ne retrouvent aucune association hormis l’étude EPIC qui rapporte une augmentation du risque de cancers RH- seulement chez les femmes sous THS (Neuhouser et al., 2015; Renehan et al., 2015; Ritte et al., 2012; Yang et al., 2011). Il est possible que certaines tumeurs RH- au diagnostic étaient RH+ lors des premiers stades de développement tumoral.
Actuellement, la période à partir de laquelle l’augmentation de l’IMC post-ménopausique devient un facteur de risque est incertaine. Les données de l’étude EPIC trouve une association entre IMC et risque de cancers du sein RH+ pour les femmes de 65 ans et plus mais pas pour les femmes ménopausées plus récemment (55 à 64 ans) (Ritte et al., 2012). Ces données sont en accord avec l’étude de van den Brandt et al. qui suggérait que l’augmentation de l’IMC accroissait le risque de cancer
du sein après 65 ans (van den Brandt et al., 2000).
Ces résultats suggèrent qu’il faut plusieurs années pour que l’association inverse entre obésité et cancer du sein chez les femmes non ménopausées s’annule puis devienne graduellement une association positive.
Mécanismes potentiellement impliqués
Les hormones sexuelles endogènes
L’impact de l’adiposité sur les concentrations d’hormones sexuelles circulantes, notamment chez les femmes ménopausées représentent le mécanisme principal liant
17 l’obésité et le risque de cancer du sein. Après la ménopause, la principale source d’œstrogènes est le tissu adipeux, lequel les synthétise via l’aromatase (Zhang et al., 2016), dont l’activité est augmentée dans un contexte d’obésité (Bulun et al., 2012; Lorincz and Sukumar, 2006). Les niveaux d’œstrogènes circulant paraissent d’autant plus important que dans leur meta-analyse, Key et al trouvent, chez les femmes ménopausées, une augmentation de 18% du risque de cancer du sein pour une augmentation de 5 kg/m² de l’IMC. Cependant cette différence devient statistiquement nulle une fois ajustée par rapport aux concentrations d’œstradiol circulantes (Key et al., 2003).
Hormis les œstrogènes, les femmes ayant de plus hautes concentrations d’androgènes ont un risque plus élevé de cancer du sein, indépendamment du statut ménopausique (Kaaks et al., 2014; Key, 2013, 2015). De plus de façon similaire aux œstrogènes, les niveaux d’androgènes montrent une association avec l’IMC chez les femmes pré et post-ménopausées.
L’inflammation chronique
L’obésité est caractérisée par une inflammation chronique de bas grade (Calle and Kaaks, 2004). Pour une large part, elle résulte d’une augmentation de l’infiltration du tissu adipeux par les macrophages. Les macrophages en synergie avec les adipocytes, vont sécréter des cytokines pro-inflammatoires tels que l’IL6 et le TNF-α (Després and Lemieux, 2006), lesquelles ont un rôle prépondérant dans l’augmentation de l’expression et de l’activité de l’aromatase (Simpson and Brown, 2013).
De récentes études ont montré que le surpoids ainsi que l’activité aromatase associée à l’obésité corrèle avec l’inflammation du tissu mammaire. De plus les niveaux accrus de COX2 (Cyclooxygenase 2) et son produit la PGE2 contribue à l’élévation de l’expression de l’aromatase dans le tissu mammaire inflammé des femmes obèses (Subbaramaiah et al., 2012). L’enzyme COX2 est également fréquemment exprimée dans les tumeurs mammaires et corrèle avec la taille de la tumeur et des intervalles sans maladie plus courts. Les données suggèrent que la PGE2 synthétisée par la tumeur stimule directement l’activité aromatase du tissu adipeux à sa proximité immédiate (Simpson and Brown, 2013). En retour, la synthèse locale d’œstrogènes va stimuler la prolifération de l’épithélium mammaire tumoral. De plus, au-delà de
18 l’augmentation de l’activité aromatase et donc de la production d’œstrogènes dans le tissu mammaire, la réponse inflammatoire du tissu adipeux entraîne également une augmentation des niveaux d’œstrogènes circulants au niveau systémique chez les femmes obèses.
Généralités et définition
La densité mammaire (DM) est considérée, depuis la fin des années 1970, comme un facteur de risque majeur de cancer du sein au travers de nombreuses études (Barnard et al., 2015; Boyd et al., 2007; McCormack and dos Santos Silva, 2006; Pettersson et al., 2014; Vachon et al., 2007; Wolfe, 1976). En effet les femmes de densité mammaire élevée, ont un risque multiplié entre 2 et 6 comparé aux femmes de densité mammaire plus faible (Titus-Ernstoff et al., 2006). De plus, une forte densité mammaire diminue la sensibilité de détection des tumeurs par mammographie (Nazari and Mukherjee, 2018).
La DM reflète la proportion de tissu dense du sein observé par mammographie. Elle est mesurée en se basant sur les différentes caractéristiques d’atténuation des rayons X du tissu mammaire (Colin and Schott, 2011). Le tissu adipeux est radiologiquement translucide, laissant passer les rayons X, il apparaît sombre sur les mammographies (figure 1). A l’inverse, le tissu glandulaire est radiologiquement dense, bloquant les rayons X et apparaît blanc. La classification la plus utilisée pour catégoriser la densité mammaire évaluée par mammographie est la classification BI-RADS (Patterson and Roubidoux, 2014), celle-ci établie 4 groupes de densité croissante notés de A à D ou 1 à 4 (figure 1).
19 Figure 1 : Les 4 types de densité mammaire (Nazari and Mukherjee, 2018)
Le tableau suivant (tableau 1) récapitule les différents groupes, leurs caractéristiques et la fréquence dans la population féminine (Chérel et al., 2008).
Groupe Pourcentage de tissu
dense Fréquence A ou 1 5-24% 9-11% B ou 2 25-49% 43-47% C ou 3 50-75% 36-39% D ou 4 ≥75% 7-8%
Tableau 1 : La classification BI-RADS
La fréquence de ces différents groupes peut cependant varier en fonction de plusieurs paramètres.
Facteurs influençant la densité mammaire
La DM peut varier au cours de la vie, plusieurs facteurs influençant celle-ci. Un premier facteur est l’âge, les femmes jeunes ont généralement des seins plus denses que les femmes âgées(Chérel et al., 2008). Un deuxième facteur est la parité, plusieurs études
20 ont montré qu’il existait une corrélation inversement proportionnelle entre la DM et la parité (El-Bastawissi et al., 2000; Li et al., 2005). Un autre facteur possédant une association inverse avec la densité mammaire est l’indice de masse corporel (Pettersson et al., 2014). Les œstrogènes pourraient être impliquées, en effet, une étude a retrouvé une expression de l’aromatase augmentée dans les régions tissulaires denses en comparaison avec les régions de faibles densité (Vachon et al., 2011). Cependant cette observation ne permet pas de conclure si la densité mammaire explique le niveau d’expression de l’aromatase ou l’inverse. Enfin, les traitements hormonaux substitutifs combinant œstrogènes et progestérone augmentent la DM (Greendale et al., 2003).
Implications biologiques de la densité mammaire dans le risque de cancer du sein
Il est intéressant de noter un paradoxe apparent concernant la densité mammaire, en effet, comme vu précédemment, une faible densité mammaire et donc une forte proportion de tissu adipeux mammaire est associée à un risque de cancer du sein plus faible, or une forte adiposité est généralement associée à un risque accru de cancer du sein chez la femme post-ménopausée. Ces données contradictoires pourraient suggérer un rôle différent du tissu adipeux mammaire par rapport à celui-ci d’autres dépôts anatomiques.
Les différentes hypothèses
Les mécanismes biologiques sous-jacents entre densité mammaire et risques de cancer du sein sont largement inconnus et plusieurs hypothèses non-mutuellement exclusives expliquant cette association ont été proposées. Une première hypothèse suggère que la densité mammaire reflète le nombre de cellules souches mammaires
« à risque » de développer une malignité (Trichopoulos and Lipman, 1992). Pour Martin et Boyd, le risque associé à la densité mammaire peut être expliqué par les effets combinés de mitogènes, qui influencent sur la prolifération, la taille de la population cellulaire épithéliale mammaire et des mutagènes qui influencent la probabilité de dommages génétiques dans ces cellules (Martin and Boyd, 2008). D’autres hypothèse proposent que la DM soit le reflet de la synthèse locale d’œstrogène dans le sein (Vachon et al., 2011), ou bien de l’involution lobulaire (Ghosh
21 et al., 2010). Enfin la DM pourrait être le témoin des propriétés mécaniques (avec la matrice extracellulaire), ou bien quantitative des changements structuraux du collagène (comme la réticulation) stromal (Levental et al., 2009; Provenzano et al., 2009).
Relation entre densité mammaire et microenvironnement mammaire, données cliniques et expérimentales
Comme vu dans la définition, la densité mammaire traduit la quantité de tissu glandulaire mais reflète également sa composition et par conséquent celle du microenvironnement mammaire. Plusieurs de ses composants sont associés positivement à une augmentation de la DM. Un des composants majeurs influençant cette DM est le collagène de type I, plus celui-ci est exprimé dans la matrice extracellulaire (MEC), plus le tissu glandulaire est dense (Insua-Rodríguez and Oskarsson, 2016). Une réticulation importante du collagène entraîne une rigidité accrue de la MEC et facilite la migration des cellules tumorales et est ainsi associé à un mauvais pronostic (Kauppila et al., 1998). Une autre famille de composants sont les protéoglycans (PGs) dont des hauts niveaux accroissent la densité mammaire et la carcinogenèse (Theocharis et al., 2015). Certains PGs comme le lumicane dont l’expression est augmentée dans les hautes densités mammaire (Alowami et al., 2003), peuvent induire l’initiation et la progression tumoral en augmentant l’angiogenèse, la croissance cellulaire, la migration et l’invasion (Cho et al., 2015). De plus la forte expression de lumicane est associée à des tumeurs de plus haut grade et une expression plus faible des récepteurs aux œstrogènes (Fang et al., 2009). L’implication de la densité mammaire, au travers de la composition de la MEC, dans la carcinogenèse mammaire reste encore peu clair et nécessite de plus amples investigations.
La densité mammaire pourrait aussi influencer certaines voies de signalisations oncogéniques. L’expression du Ki-67 entre haute et faible densité tissulaire est controversée, avec certaines études ne trouvant aucune association (Khan et al., 2007; Sartor et al., 2015) et une retrouvant une expression de Ki-67 plus importante dans le stroma du tissu dense (Yang et al., 2010). Dans cette dernière, les auteurs rapportent un mécanisme pouvant expliquer en partie le lien entre haute densité mammaire et augmentation du risque de cancer du sein. Ils trouvent une diminution
22 du marqueur membranaire CD44, cible de la voie TGF-β (Transforming growth factor β) et une augmentation de la COX2 dans le stroma de tissu mammaire dense comparé au tissu de faible densité mammaire. De plus la surexpression de COX2 est associée à des cancers mammaires invasifs et carcinomes canalaires in-situ (Chew et al., 2015). Une autre voie potentiellement impliquée est la voie œstrogènique. L’étude de Haakensen et al. a retrouvé une expression plus faible d’ERα (Estrogen receptor α) et de plusieurs gènes impliqués dans la métabolisation des œstrogènes dans le tissu mammaire dense et le tissu tumoral mammaire comparé au tissu mammaire de faible densité (Haakensen et al., 2010).
La densité mammaire se reflète également dans la composition cellulaire et le dialogue entre cellules épithéliales et cellules stromales. La densité mammaire est associée à un plus grand nombre de cellules épithéliales ainsi qu’une plus grande quantité de tissu stromal, mais elle est inversement associée à la quantité de tissu adipeux (Boyd et al., 2018; Pettersson and Tamimi, 2014). Les fibroblastes associés à du tissu de forte densité (HDAFs) expriment des niveaux diminués de CD36 par rapport aux fibroblastes de tissu mammaire de faible densité (LDAFs) chez la femme non atteinte d’un cancer mammaire. CD36 est un récepteur transmembranaire impliqué dans de nombreux processus tels que la différenciation adipocytaire, l’angiogenèse, l’apoptose, l’activation de la voie TGF-β, les interactions avec la MEC et l’immunité (DeFilippis et al., 2012). Cette diminution est intéressante, car similaire à celle observée dans les fibroblastes associés au cancer (CAFs) en comparaison à ceux issus de réduction mammaire (DeFilippis et al., 2012). Ces données suggèrent que la diminution de CD36 pourrait être un évènement précoce de la tumorigenèse (DeFilippis et al., 2012). Le tissu mammaire dense présente également une expression supérieure de gènes impliqués dans la réponse aux dommages de l’ADN (DDR) et des télomères plus courts par rapport au tissu mammaire de faible densité (DeFilippis et al., 2014). Cette DDR est associée à une réduction de l’expression de PPARγ (Peroxysome proliferator activated receptor γ) qui régule lui-même l’expression de CD36. Les auteurs concluent que les variations d’expression de CD36 sont nécessaire et suffisant pour expliquer la diminution de la différenciation adipocytaire dans le tissu mammaire dense (DeFilippis et al., 2014).
23 La carcinogenèse mammaire
La glande mammaire est une glande exocrine apocrine, c’est-à-dire que les sécrétions, composées en partie des produits de sécrétions eux-mêmes mais également d’une partie de la cellule sécrétrice qui se fragmente et dans laquelle ils s’accumulent, sont destinés à être expulsés hors de l’organisme via un canal excréteur.
Le sein peut être subdivisé en deux compartiments : un compartiment épithélial et un compartiment conjonctif ou stroma. Le compartiment épithélial comprend le tissu glandulaire et est un système ramifié de canaux excréteurs se finissant par des portions sécrétrices tubulo-alvéolaires. La glande mammaire se divise en lobes. Ceux-ci sont composés de lobules constitués de tubulo-alvéoles qui sont les unités sécrétrices du lait. Ces tubulo-alvéoles sont drainées par des canaux galactophores collecteurs débouchant au niveau cutané du mamelon (figure 2).
Figure 2 : Schéma d’une coupe anatomique du sein et de la structure d’une tubulo-alvéole (adapté à partir de (J Lynch; Tiede and Kang, 2011))
Les tubulo-alvéoles sont composées d’une lame basale et deux couches cellulaires : les cellules myoépithéliales ou basales et les cellules épithéliales apicales ou luminales qui sont au contact de la lumière des tubulo-alvéoles. Ce sont généralement à partir de ces dernières que se développent les cancers du sein suite à des mutations génétiques ou des modifications épigénétiques.
24 Le compartiment conjonctif est constitué principalement de tissu adipeux, de fibroblastes, de vaisseaux sanguins et lymphatiques, de nerfs, de cellules immunitaires tel que des macrophages et de matrice extracellulaire.
Ces deux compartiments interagissent de façon réciproque et strictement régulée via différents types de signaux (moléculaires, mécaniques) afin d’organiser l’architecture, la taille et la fonction de l’organe mammaire tout au long de la vie.
Généralités
C’est un processus complexe multi-étapes, dont on doit le premier postulat à Peter Armitage et Richard Doll (Armitageand and Doll, 1954), et au cours duquel les cellules acquièrent différentes caractéristiques biologiques. Hanahan et Weinberg en ont décrit six au tout début des années 2000, puis en 2011 en ajoutèrent quatre dont deux considérées comme préalables (enabling) aux six premières et deux considérées comme émergentes (Hanahan and A.Weinberg, 2011) (Figure 3).
Figure 3 : Les caractéristiques de la cellule cancéreuse, adapté d’après (Hanahan and A.Weinberg, 2011)
25 La cellule acquiert donc d’abord une instabilité génomique, diverses mutations et des capacités pro-inflammatoires permettant le développement des autres caractéristiques qui concernent la production de ses propres signaux de prolifération, une insensibilité aux suppresseurs de croissance, un échappement à la mort cellulaire et au système immunitaire, un potentiel réplicatif infini soutenu par une modification ou reprogrammation métabolique, la capacité à induire de l’angiogenèse, l’activation de mécanismes d’invasion et métastatiques. Ces caractéristiques confèrent un avantage vis-à-vis des cellules saines voisines permettant l’invasion du tissu d’origine et l’extension à d’autres organes.
Les étapes
Historiquement, Berenblum et Shubik (Berenblum and Shubik, 1949) furent les premiers à proposer un modèle, établi à partir de l’étude de la carcinogenèse cutanée murine. Celui-ci ne comportait alors que deux étapes : initiation et promotion. Il fût étendu à d’autres tissus murins tels que la glande mammaire, la vessie, le colon, l’œsophage, le foie, l’estomac, les poumons et la trachée (Yuspa and Poirier, 1988). L’évolution des connaissances ont permis d’identifier les similarités et différences entre la carcinogénèse murine et humaine (Balmain and Harris, 2000; Hahn and Weinberg, 2002), et le modèle fût amendé en conséquence. Il comporte actuellement 4 étapes successives (figure 4) : l’initiation, la promotion, la conversion maligne ou transformation et la progression.
26 L’initiation
Le concept initial d’initiation tumorale considérait qu’un carcinogène physique ou chimique, dit agent initiateur provoquait des dommages génétiques (génotoxique) irréversibles. Plus récemment il fût également montré que des changements épigénétiques apparaissaient très tôt au cours de la carcinogénèse (Jones and Baylin, 2002). En effet la transcription de certains gènes peut être inhibée par méthylation de leur région promotrice. Cet initiateur peut être une espèce chimique réactive comme des agents alkylants ou leurs métabolites. Ces substances vont réagir avec la structure moléculaire de l’ADN, le plus souvent par la formation d’adduits entre les molécules de l’initiateur et les nucléotides. Un initiateur physique, comme les ultraviolets (UV), va provoquer la formation de dimères de pyrimidines entre deux thymines ou cytosines adjacentes. Ces lésions de l’ADN sont le plus souvent pris en charges par les mécanismes de réparation de l’ADN. Cependant il arrive que celles-ci ne soient pas réparées correctement et peuvent apparaître alors des mutations de gènes suppresseurs de tumeurs, des proto-oncogènes ou impliqués dans la stabilité du génome prédisposant les cellules à d’autres changements génétiques et épigénétiques (Weston A, 2003). Un proto-oncogène est un gène normal régulant le plus souvent positivement la croissance et la division cellulaire via la protéine qu’il code, et dont certaines mutations entrainent une dérégulation de l’expression et/ou de l’activité de la protéine. Plus d’une centaine de proto-oncogènes sont connus. Parmi les plus connus on retrouve les gènes codant la famille des protéines Ras, Myc ou Erk. Les protéines Ras font partie des petites protéines G ou petites GTPases, et dont certaines mutations les rendent constitutivement actives. Elles fonctionnent comme des interrupteurs moléculaires binaires contrôlant de nombreuses fonctions dont l’apoptose et la prolifération via l’activation de la cascade des mitogen-activated protein kinase (MAP kinase). Par exemple P53, qui est un gène suppresseur de tumeur impliqué dans les mécanismes d’apoptose et de réparation de l’ADN, est retrouvé inactivé dans 50% des tumeurs. Ces changements vont prédisposer les cellules initiées à proliférer, à résister à la mort cellulaire et favoriser l’accumulation d’autres mutations qui vont conduire à un phénotype malin.
A cette étape la cellule peut rester quiescente pendant une période pouvant varier entre quelques semaines à plusieurs années ou débuter une expansion clonale accélérée (Oliveira et al., 2007). L’irréversibilité de cette étape tiendrait du fait que, la
27 cellule proliférant rapidement, les mécanismes de réparation de l’ADN n’ont pas le temps d’agir, inscrivant définitivement les mutations dans le code génétique de la cellule initiée. Ainsi les mutations doivent apparaître dans des cellules prolifératives et dont la durée de vie est longue voir correspondant à celle de l’organisme. Il fût donc postulé (figure 5) que cette étape avait lieu dans les cellules souches du tissu étant donné leurs capacités prolifératives et de leur longévité au sein de l’organisme (Oliveira et al., 2007; Sonnenschein et al., 2014). Cependant récemment trois incohérences ont été pointées. Tout d’abord la probabilité de mutations avantageuses pour la cellule est faible or la population de cellules souches est faible amenuisant encore cette probabilité. Les cellules progénitrices sont quant à elles relativement plus nombreuses. De plus, il faut généralement des cellules prolifératives pour qu’il y ait transmission des mutations, ce qui est le cas des cellules progénitrices contrairement aux cellules souches. Enfin, le dernier point avancé, est que l’expansion clonale des variant repose sur l’expression de phénotypes avantageux, or par définition les cellules souches sont des cellules indifférenciées tandis que les progéniteurs sont engagés dans une différenciation.
Figure 5 : Implication des cellules souches dans l’initiation de la carcinogénèse et les limites du modèle (adapté de (Chaffer and Weinberg, 2015))
L’hypothèse alternative (figure 6) émise est que les mutations ont lieu dans les cellules progénitrices en division, celles-ci reconstitueraient alors une population de cellules souches via un processus de dédifférenciation, d’autres mutations pouvant alors apparaître dans les nouveaux progéniteurs, qui donneraient naissance à leur tour à une nouvelle population de cellules souches et ainsi de suite jusqu’à l’apparition de cellules souches cancéreuses.
28 Figure 6 : Modèle proposé par Chaffer et Weinberg impliquant les cellules progénitrices (adapté de (Chaffer and Weinberg, 2015))
La promotion
Cette étape implique un agent dit promoteur (ex : phénobarbital, tabac, hormone) qui réduit la période de latence entre l’initiation et la formation de la tumeur. C’est une étape mitogénique et réversible, sous l’influence d’un agent qui est souvent non génotoxique mais qui dérégule l’homéostasie en promouvant la prolifération et en inhibant la mort cellulaire.
Elle consiste en une prolifération des cellules initiées permettant leur sélection clonale. Cela conduit donc à la production d’une plus large population de cellules susceptibles de développer d’autres changements génétiques et épigénétiques. Par exemple certains composés de la fumée de cigarette et d’autres génotoxiques inhibent la prolifération des cellules normales mais n’ont pas d’effet sur celles portant des mutations oncogéniques sur P53, entraînant la sélection clonale de ces dernières (Miyashita et al., 1990; Willey et al., 1984). Autre exemple, après des lésions à l’ADN par les UV, il y a augmentation de l’expression de P53 entraînant un arrêt du cycle cellulaire pour permettre la réparation des dommages. Les cellules mutées ou dont le promoteur de P53 est inactivé épigénétiquement continueront quant à elles de proliférer permettant là aussi la sélection de ces clones (Benjamin and Ananthaswamy, 2007).
L’arrêt de l’exposition à l’agent promoteur, conduit souvent à une baisse de la prolifération et à l’augmentation de la mort cellulaire, faisant ainsi régresser les hyperplasies pré-malignes et bénignes. A noter que la fréquence d’exposition à l’agent promoteur est plus important que la dose totale. Les agents capables à la fois
29 d’initiation et de promotion tumorale sont connus comme des agents carcinogènes complets.
La conversion maligne
C’est la transformation des cellules pré-néoplasiques en cellules malignes. Cette étape requiert des changements génétiques supplémentaires et est d’autant plus rapide que les cellules pré-néoplasiques sont nombreuses et se divisent rapidement. Ces mutations génétiques sont en parties dues à des erreurs de réplication de l’ADN (Loeb and Cheng, 1990) et leurs probabilités d’apparitions peuvent être augmentées par exposition des cellules à des génotoxique (Yuspa and Poirier, 1988). Elles entraînent l’activation de proto-oncogènes en même temps que l’extinction de gènes suppresseurs de tumeurs. Celles-ci sont fréquemment impliquées dans la transduction et l’exécution de signaux mitotiques.
La progression tumorale
A cette étape, les cellules possèdent un phénotype malin et vont acquérir des caractéristiques plus agressives au fur et à mesure du temps. Elles présentent une instabilité génomique importante et une prolifération non régulée. Cette instabilité favorise l’apparition d’autres mutations et des changements épigénétiques pouvant concerner des proto-oncogènes, des gènes suppresseurs de tumeur ou impliqués dans divers mécanismes biologiques comme l’angiogenèse ou l’invasion.
Un des processus largement impliqué dans l’acquisition d’un phénotype agressif et métastatique est la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) au cours duquel une cellule épithéliale devient une cellule mésenchymateuse (figure 7) (Thiery et al., 2009). Elle fût initialement décrite par Elisabeth Hay dans le développement embryonnaire puis observée dans d’autres processus comme la progression tumorale (Nieto et al., 2016). La TEM joue un rôle crucial dans la différenciation des tissus, dans la réparation tissulaire. Elle est également impliquée dans des processus pathologiques comme la fibrose ou la progression tumorale au travers de divers mécanismes (Thiery et al., 2009). C’est un processus réversible, une cellule devenue mésenchymateuse peut redevenir épithéliale au travers d’une transition mésenchymato-épithéliale (TME) (Thiery et al., 2009). Les cellule épithéliales et mésenchymateuses diffèrent par leurs morphologies, les protéines d’adhésion exprimées et leurs motilités. La cellule
30 épithéliale est une cellule polarisée selon un axe apico-basale et généralement de forme octogonale. Elle forme des jonctions cellules-cellules fortes ainsi que des jonctions serrées permettant la formation et le maintien structurel de l’épithélium (Sabbah et al., 2008). La cellule mésenchymateuse quant à elle n’a pas de polarisation apico-basale et est fréquemment fusiforme. La cellule mésenchymateuse forme des jonctions cellules-MEC et des jonctions cellules-cellules faibles autorisant leurs déplacements dans la MEC (Sabbah et al., 2008). Dans le cancer du sein, les marqueurs épithéliaux classiques incluent le récepteur aux œstrogènes ERα, les cytokératines épithéliales (CK8, CK18 et CK19) ainsi que l’E-cadhérine. Parmi les marqueurs mésenchymateux retrouvés dans les cellules tumorales mammaires, on peut citer la N-cadhérine, la vimentine, des metalloprotéases (MMPs), qui sont des enzymes impliquées dans la dégradation de la matrice extracellulaire, et la perte du récepteurs ERα. La TEM ne doit pas être vu comme un processus binaire de déplacement d’un phénotype totalement épithélial à celui totalement mésenchymateux mais plutôt comme un spectre continu d’états intermédiaires le long duquel le phénotype de la cellule peut se « déplacer » (Nieto et al., 2016).
Figure 7 : La transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) (Sabbah et al., 2008) La TEM conduit généralement à une capacité de migration et d’invasion accrue ainsi qu’à une résistance aux traitements (Sabbah et al., 2008). Elle permet à la cellule épithéliale tumorale de se séparer de la tumeur primaire, et de progresser au travers de la MEC afin d’envahir le tissu et/ou de rejoindre la circulation systémique afin de former des métastases dans d’autres organes (Sabbah et al., 2008).
31 De nombreuses voies de signalisations régulent la TEM (Sabbah et al., 2008) et elle peut-être induite par l’expression ou l’extinction de certains gènes (Fritah et al., 2008; Nieto et al., 2016; Thiery et al., 2009).
32 Taxonomie des tumeurs mammaires
Le cancer du sein est une pathologie extrêmement hétérogène aussi bien au niveau histologique avec différents degrés de différenciation tissulaire, que cellulaire. Il n’existe donc pas un mais des cancers du sein ayant chacun leurs pronostics et stratégies thérapeutiques. Il est donc important de pouvoir classer ces différents cancers principalement afin de d’adapter la stratégie thérapeutique à la situation clinique. Plusieurs classifications existent reposant sur l’analyses de plusieurs paramètres de la tumeur qui sont ses caractéristiques anatomo-pathologiques, son grade histologique, le stade du cancer et plus récemment la classification moléculaire.
La majorité des tumeurs mammaires (95%) sont des adénocarcinomes que l’on sépare en deux catégories selon que la tumeur ait franchi la lame basale et infiltré le tissu conjonctif ou non : les adénocarcinomes non infiltrant ou « in situ » et les infiltrant ou « invasifs) (InCA).
Les adénocarcinomes in situ
Correspondant à un stade initial des cancers du sein, ils correspondent à 15% des adénocarcinomes mammaires. Ils se subdivisent en deux types en fonction de la zone de prolifération initiales des cellules malignes. Dans 85-90% des cas celles-ci prolifèrent à partir de la lumière des canaux galactophores donnant un carcinome canalaire in situ (CCIS). Dans 1-15%, le cancer débute depuis un lobule donnant un carcinome lobulaire in situ (CLIS)(Haute Autorité de Santé, 2015; InCA). Généralement asymptomatiques les adénocarcinomes in situ sont le plus souvent détectés lors de mammographies de dépistage. Le CCIS est défini comme un précurseur du carcinome mammaire infiltrant tandis que le CLIS comme un facteur de risque de cancer (Haute Autorité de Santé, 2015). Le diagnostic précoce est donc important de par le risque d’évolution du CCIS vers l’adénocarcinome infiltrant or un traitement à un stade pré-invasif permet fréquemment d’obtenir une guérison.
33 Les adénocarcinomes infiltrant
Ils représentent environ 80% des adénocarcinomes mammaires (InCA). Cette fois-ci les cellules tumorales ont détruit une partie de la lame basale et ont infiltré le tissu stromal mammaire. Certaines cellules cancéreuses vont pouvoir rejoindre la circulation sanguine et disséminer à travers le corps pour former des tumeurs secondaires à distances appelées métastases. Les métastases mammaires se développent en premier lieu dans le cerveau, les poumons et les os. Deuxprincipaux types de cancers infiltrant sont identifiés selon leurs lieux d’origines : les carcinomes canalaires infiltrant (CCI) en représentent 75% et les carcinomes lobulaires infiltrant (CLI) 5-15% des adénocarcinomes infiltrant (Haute Autorité de Santé, 2015; InCA).
Le système TNM est une classification internationale. Elle se base sur le degré d’extension du cancer à travers le corps en prenant en compte trois paramètres qui sont la taille de la tumeur primaire (T), l’atteinte ganglionnaire (N) et la présence de métastases (M). L’évaluation de l’extension de la maladie est cliniquement importante car fortement et positivement liée au risque de récidive (Lamy et al., 2010).
L’évaluation de chaque critère se fait par examen clinique. On attribue un chiffre pour chacun. La taille de la tumeur se définie de T0 pour une lésion primitive non localisée à T4 pour les plus étendues. L’atteinte ganglionnaire de N0 à N3 en fonction du territoire ganglionnaire, sa proximité avec la tumeur, la dimension des adénopathies, le nombre et l’éventuelle fixation aux tissus voisins. Enfin la présence de métastase est notée M0 ou M1 indiquant respectivement l’absence ou la présence de métastase. La mise en regard des critères mesurés permet ensuite d’établir le stade. Il en existe 5 principaux exprimé en chiffre romain. Le stade 0 ou is correspond au carcinome canalaire ou lobulaire in situ. Le stade I correspond à une tumeur ne dépassant pas 2cm et sans atteinte ganglionnaire. Le stade II peut définir soit une tumeur entre 2 et 5cm sans atteinte ganglionnaire ou bien une tumeur plus petite mais avec atteinte ganglionnaire. Le stade III indique que la tumeur est de taille importante et s’accompagne d’une atteinte ganglionnaire. Enfin le stade IV est principalement caractérisé par la présence de métastase.
34 La classification histologique ne rend pas compte de l’agressivité tumorale. Par exemple, pour deux patientes atteintes d’un CCI, l’un peut être un ancien CCIS qui a traversé la lame basale tandis que le second a évolué de CCIS à CCI très rapidement. Il est donc utile d’évaluer la malignité du cancer. Un examen histologique est donc réalisé sur biopsie par un pathologiste afin d’évaluer l’agressivité de la tumeur sur la base de trois paramètres (InCA) qui sont le degré de différenciation cellulaire ou architecture cellulaire, la forme du noyau et l’activité mitotique estimant la vitesse de division cellulaire. Généralement, moins la cellule est différenciée et plus elle est agressive. Cette modification de l’architecture cellulaire peut s’accompagner d’un changement de la taille et de la forme du noyau. La vitesse de division informe aussi sur l’agressivité de la tumeur, plus elle est élevée et plus celle-ci est agressive.
Pour chaque critère, une note de 1 à 3 est attribuée, permettant d’obtenir un score correspondant à un grade histopronostique. Il en existe trois : le grade I correspond à des cancers de croissance lente avec faibles probabilités de propagation. Le grade II comprend les tumeurs d’agressivité moyenne. Enfin le grade III défini les tumeurs les plus agressives.
En plus de du grade histopronostique, il est systématiquement recherché par immunohistochimie (IHC) la présence du récepteur aux œstrogènes (ER), à la progestérone (PR) et le récepteur à l’epidermal growth factor 2 (HER2). Ils ont des valeurs prédictives de réponses aux traitements anti-hormonaux et aux thérapies ciblées anti-HER2. Il est aussi réalisé un marquage Ki-67, qui est une protéine nucléaire associée à la prolifération cellulaire et dont l’expression a une valeur pronostic (Klinkhammer-schalke, 2013).
Ce système de classification est complémentaire de la classification TNM et possède une forte valeur pronostic (Rakha et al., 2008).
Ces classifications bien qu’ayant une valeur pronostic démontrée, ont l’inconvénient de ne s’intéresser principalement qu’aux aspects cliniques de la tumeur, occultant leurs diversités biologiques. Il est en effet souvent complexe de définir clairement
