Correspondances en Onco-Urologie - Vol. VII - n° 2 - avril-mai-juin 2016 92
d o s s i e r
Génomique des carcinomes à cellules claires du rein : révélation ou révolution ?
Clear cell renal cell carcinomas: evolutions or revolution?
P. Camparo*
* Centre de pathologie, Amiens.
D
urant les années 1990 et le début des années 2000, les travaux sur les bases génétiques et moléculaires des tumeurs du rein se sont concentrés sur l’axe VHL-HIF, orientés par la descrip- tion de délétions du bras court du chromosome 3 (del3p21- 25), observées dans le syndrome décrit par Von Hippel Lindau et dans un certain nombre de cancers du rein sporadiques. Ces travaux ont permis des avancées consi dérables dans la compréhension de l’angio genèse tumorale et ont conduit au dévelop- pement de traitements anti-angiogéniques dont l’ef- ficacité a largement modifié la prise en charge des cancers en général, et du cancer du rein en particulier.L’amélioration des techniques d’analyse du génome, de sa traduction et de ses variations épigénétiques a très récemment apporté un éclairage nouveau sur la biologie des carcinomes à cellules claires du rein.
À coté de mutations concernant des gènes impliqués dans les voies métaboliques classiquement altérées dans d’autres pathologies tumorales (p53, mTOR, PI3K/ AKT, PTEN) ou régulant le métabolisme des glucides et des graisses, lui-même responsable du
dévelop pement d’un métabolisme anaérobie (effet Warburg) et de l’aspect morphologique de la plupart des tumeurs du rein, l’existence de mutations/délétions de plusieurs gènes impliqués dans la régulation de l’architecture et de l’intégrité du génome, ou dans la réplication chroma tinienne (PBRM1, SETD2 et BAP1) et des altérations de gènes impliqués dans la régulation de la réponse immu nitaire ont, plus récemment, fait l’objet de nombreuses publications (1).
Les altérations chromosomiques touchent des gènes impliqués dans le maintien de la structure et le contrôle de l’expression de l’ADN
En janvier 2010, l’équipe du Wellcome Trust Sanger Institute de Cambridge (Royaume-Uni), associée à celle du Van Andel Research Institute de Grand Rapids (MI, États-Unis), publiait les résultats de l’analyse du séquençage des exons codant de 3 544 gènes d’une série de 101 carcinomes à cellules claires du rein (CCCR).
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»
De nombreux gènes impliqués dans l’intégrité et l’accessibilité du génome sont signifi cativement altérés dans les cancers à cellules claires du rein.»
Parmi ceux-là, PBRM1 et BAP1 ont des valeurs pronostiques signi- fi catives et permettent de défi nir diff érents sous-groupes de car- cinomes à cellules claires du rein.»
Ces anomalies surviennent de façon séquentielle et sont de répartition variable au sein d’une même tumeur (hétérogénéité intratumorale).»
Les implications thérapeutiques de ces données sont prometteuses.Mots-clés : Carcinomes à cellules claires du rein – Génomique – PBRM1 – BAP1.
Numerous genes involved in genome integrity and accessibility are signifi cantly altered in clear cell renal cell carcinomas (CCRCCs).
Among them BPMR1 and BAP1 have prognostic values and determined several subgroups of CCRCCs.
These alterations occur sequentially and appear hetero geneously within a same tumor (intratumoral heterogeneity).
Therapeutics consequences are promissing.
Keywords: Clear cell renal cell carcinomas – Genomic– BPMR1 – BAP1.
Correspondances en Onco-Urologie - Vol. VII - n° 2 - avril-mai-juin 2016 93 génique, la stabilité et la réparation de l’ADN (2). L’année
suivante, la même équipe confirmait ces travaux et montrait que des mutations de PBRM1 étaient observées dans 41 % des CCCR, ce qui en faisait, après VHL, le second gène le plus fréquemment muté dans ce type de tumeurs. Elle retrouvait également, mais avec une fréquence inférieure à 15 %, des mutations de gènes impliqués dans la méthylation (SETD2) et la déméthylation (JARID1/KDM5C) de résidus lysines de l’histone H3 (3).
Ces travaux, et d’autres par la suite, soulignaient dès lors l’importance des altérations de la biologie chroma- tinienne dans la genèse et la progression des CCCR (4, 5).
Le gène PBRM1 (polybromo-1) est situé sur le chromo- some 3p21, tout proche du gène VHL (3p25.3) concerné par les délétions du bras court du chromosome 3, caracté ristique chromosomique majeure des CCCR.
PBRM1 est un des composants du complexe SWItch/
Sucrose NonFermentable (SWI/SNF) impliqué dans le remodelage de la chromatine, régulant l’action de facteurs de transcription et les mécanismes de répli cation/réparation de l’ADN. Chez l’homme, SWI/
SNF est composé d’une des deux unités mutuel- lement exclusives BRG1/SMARCA4 ou BRM/SMARCA2.
À ces protéines, responsables de l’activité enzy- matique, s’ajoutent d’autres protéines, ARID1(A/B) ou ARID2 ou PBRM1 −- formant alors des ensembles BAF ou PBAF (Polybromo-associated BAF) − et des protéines d’“enro bage” (core proteins : SMARCB/C/D/E, DPF1/2/3, PBAF53).
PBRM1 code pour la protéine BAF180, qui contient 6 bromodomaines, 2 domaines BAH (Bromo-Adjacent Homology) et un motif HMG (High-Mobility-Group).
L’activité régulatrice de PBRM1 est dépendante de la forte affinité de ses bromodomaines pour les lysines acétylées de la partie caudale libre des histones H3.
Son domaine BAH est responsable des interactions protéines-protéines pendant que le domaine HMG se lie à l’ADN.
En plus des propriétés de régulation transcrip- tionnelle et de stabilisation de l’ADN, des travaux plus récents ont montré que PBRM1 joue un rôle dans la régulation des voies métaboliques associées aux CCCR (glycolyse aéro-anaérobie, métabolisme du cholestérol) [3, 6].
À coté de PBRM1, deux autres gènes impliqués dans la méthylation/déméthylation de résidus lysines de l’histone H3 sont également mutés. Des muta tions de SETD2 sont observées dans 10 à 15 % des CCCR (7).
méthylées le long de l’ADN (8). Cette muta tion permettrait une meilleure accessibilité chroma tinienne, facilitant l’action des facteurs de transcription, et elle alté rerait les phénomènes d’épissage alternatif et les méc anismes de réparation de l’ADN. Ces dernières propriétés seraient, dans le CCCR, indépendantes des mécanismes d’instabilité chromosomique MSI- dépendants (9). De façon intéressante, SETD2 est éga lement situé sur le bras court du chromosome 3p, à proximité immédiate de PBRM1.
JARID1C/KDM5A est une histone déméthylase dont la cible est le résidu lysine 4 de H3. Des mutations de cette protéine sont observées dans 3 à 7 % des CCCR (2, 3, 8).
Les mutations/amplifications de KDM5A (dont le gène se situe sur le bras court du chromosome 12 : ch 12p13) pourraient contribuer à la prolifération tumorale par inhibition de l’expression de gènes suppresseurs de tumeurs, maintenant la réplication des cellules souches et favorisant l’apparition de résistances aux chimio- thérapies (10).
BAP1 (BRCA1 Associated Protein-1) est le dernier des gènes présents sur le bras court du chromo- some 3 (3p23.3), situé à environ 140 000 paires de bases de PBRM1 (11, 12). BAP1 est une Ubiquitin Carboxyl- terminal Hydrolase (UCH). En se liant à BRCA1, elle accroît les propriétés inhibitrices de la croissance cellulaire et celles de réparation de l’ADN de BRCA1. Par l’inter- médiaire du Host Cell Factor 1 (HCF -1), BAP1 possède de plus des fonctions de régulation de la croissance, de la différenciation et de l’homéos tasie cellu laires (13).
Enfin, en régulant l’expression de protéines du groupe Polycomb (qui possèdent elles-mêmes une activité histone méthyltransférase dont la cible est la lysine 27 de l’histone 3), BAP1 participe à la modu lation de l’ar- chitecture chroma tinienne (14). Des muta tions de BAP1 sont décrites dans les cancers du poumon, du sein, les mélanomes, les méso théliomes (15). Dans les CCCR, les mutations inactiva trices de BAP1 sont observées dans environ 10 à 15 % des cas (11, 12).
Ces altérations ont
des valeurs pronostiques variables
Les mutations inactivatrices de BAP1 sont asso- ciées, dans les CCCR, à un haut grade tumoral, à un plus mauvais pronostic (HR : 7,71 ; IC95 : 2,08-28,6 ; p = 0002) et à une survie spécifique moyenne plus courte (16-18).
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Des observations identiques sont notées pour les patients porteurs de mutations de SETD2 (HR : 1,68 ; IC95 : 1,04-2,73 ; p = 0,036) [18, 19].
La valeur pronostique des mutations de PBRM1 est, quant à elle, variable suivant les études. Ainsi, pour W.H. da Costa, la présence de mutations de PBRM1 est globalement associée à un grade et à un stade clinique élevés, ainsi qu’à un risque de récidives et de décès plus important, avec une survie spéci fique plus courte (p = 0,017) [20]. De même, dans des formes métastatiques de CCCR, la présence de mutations de PBRM1 est associée à une survie plus courte (27,0 ± 6,7 vs 46,0 ± 4,1 mois, p = 0,022). De plus, ces muta- tions sont associées à une moins bonne réponse aux inhi biteurs de mTor (SSP médiane = 1,9 ± 2,3 vs 3,0 ± 0,2 mois) [21].
À l’inverse, pour d’autres travaux, la valeur prédictive péjorative de l’expression de PBRM1 pourrait n’être significative qu’aux stades I et II (survie globale et spécifique) [22], voire sans impact significatif sur la survie (18).
Au vu des différentes études publiées, il apparaît cependant clairement que l’expression (ARN ou protéique) de BAP1 et PBRM1 permet de diffé rencier deux sous-types de CCCR aux pronostics différents.
Dans une étude rétrospective de 145 patients, P. Kapur et al. montrent que la présence de muta- tions de BAP1 est liée à une durée de vie plus courte (4,6 ans, IC95 : 2,1-7,2) que lorsque les tumeurs sont associées à des mutations de PBRM1 (10,6 ans, IC95 : 9,8-11,5) [23]. Les auteurs valident ces obser- vations sur une série plus large (327 patients du Memorial Sloan Kettering Cancer Center [MSKCC]), en observant des résultats équivalents (1,9 ans , IC95 : 0,6-3,3) pour les tumeurs BAP1 mutées versus 5,4 ans (IC95 : 4,0-6,8) pour celles avec mutations de PBRM1. Ils valident ces résultats en étu diant l’expres- sion immuno histochimique de BAP1 et PBRM1 sur 1 479 CCCR (la mutation se traduisant par une perte du signal immunohistochimique) [16]. Les muta tions de PBRM1 seul (phénotype PBRM1- BAP1+) sont observées dans cette série dans 48,6 % des cas ; celles de BAP1 seul (PBRM1+ BAP1-) dans 8,7 % des cas, et les mutations conjointes (PBRM1-, BPA1-) dans 1,8 % seulement, avec un risque de décès spéci fique croissant par rapport aux formes sauvages (PBRM1+, BAP1+) [HR : 1,39 ; p = 0,035], 3,25 et 5,2 respec- tivement (p < 0,001).
Il apparaît donc que les mutations de BAP1 et PBRM1 sont le plus souvent exclusives, et qu’elles permettent de définir 2 sous-populations de CCCR de pronostic différent (12).
Les altérations génétiques ou moléculaires sont séquentielles et témoignent
d’une hétérogénéité intratumorale
Ces résultats sont à rapprocher de ceux obtenus après séquençage des carcinomes rénaux. Dans un premier travail datant de 2010, A.R. Brannon et al. publient l’ana lyse de l’expression génique (ARN) de 48 CCCR.
Leurs résultats permettent de classer les CCCR en 2 sous-groupes de taille équivalente mais de profil et de survie différents (clusters ccA et ccB) [24]. Les carci- nomes à cellules claires du rein ccA expriment plus volontiers des gènes impliqués dans l’angiogenèse, le méta bolisme oxydatif et le le métabolisme des acides orga niques des graisses et des pyruvates. Les CCCR ccB surexpriment, quant à eux, des gènes impliqués dans la différenciation et le cycle cellulaire, la transition épithélio- mésenchymateuse, les mécanismes cicatriciels et les voies TGFb et Wnt. Les tumeurs du groupe ccA ont un meilleur pronostic (survie moyenne de 8,6 ans vs 2 ans, respectivement).
En 2013, le Cancer Genome Atlas publie des résultats sur l’analyse du génome et de son expression (whole exome sequencing) dans une série de 4 417 CCCR (8).
Sans surprise, les gènes les plus souvent mutés corres- pondent à ceux déjà décrits (VHL, PBRM1, SETD2, KDM5, BAP1, PTEN, mTOR et TP53). L’analyse par méthodes de regroupement de l’expression des ARN permet de déterminer 4 sous-groupes (m1-m4). Dans le sous- groupe m1, il existe une plus forte prévalence de muta- tions de PBRM1, dans le sous-groupe m3, des mutations de PTEN et CDKN2A, et dans le sous-groupe m4, celui de plus mauvais pronostic, des mutations de BAP1.
Une étude ultérieure confirme ces résultats sur une série de 894 cas de cancer du rein (série du TCGA), incluant des carcinomes papillaires et chromophobes (25).
L’intégration des différentes analyses (profilage des ARN, méthylation de l’ADN, expression des ARN inhi- biteurs, protéosome) permet aux auteurs de classer les carcinomes à cellules claires en 3 sous-types, CC-e.1 (n = 106), CC-e.2 (n = 257), et CC-e.3 (n = 140).
En comparant les profils des séries précédentes, les auteurs montrent la correspondance entre les sous- types ccA m1 et CC-e.2 (bon pronostic) ainsi qu’entre les sous-types ccB m3 et CC-e.3 (mauvais pronostic), les sous-types m2 et m4 correspondant au sous-type CC-e.1 (pronostic intermédiaire).
Là encore, l’analyse des mutations et des voies méta- boliques concernées est concordante avec les résultats précédemment décrits. Elle montre l’importance des voies régulant l’architecture chromatinienne (32,4 %) et le rôle du complexe SWI/SNF (30,6 %) bien plus que
Correspondances en Onco-Urologie - Vol. VII - n° 2 - avril-mai-juin 2016 95 de carcinomes rénaux (cellules claires et papillaires).
Ces résultats sont compatibles avec les observations histologiques où différents aspects morphologiques peuvent être observés au sein d’une même tumeur.
En analysant les profils mutationnels de différents prélè vements réalisés sur une même tumeur, deux séries constatent des différences significatives dans les profils d’expression ou les mutations observés.
À l’hétéro généité morphologique correspond une hétérogénéité génétique intratumorale (26, 27). Par analyse de regrou pement et constructions phylo- génétiques, les auteurs constatent l’existence de sous- groupes génétiques correspondant à des mutations subclonales qui inter viennent de façon séquentielle au cours du dévelop pement de la maladie. Ainsi, les mutations de VHL sont les plus fréquentes et le plus souvent observées dans les différents sous- groupes. Les autres anomalies, moins fréquentes, voire rares, surviennent séquentiellement, les mutations de BPMR1 − les plus fréquentes − survenant le plus préco cement. Ces observations sont cohérentes avec le caractère le plus souvent mutuellement exclusif des mutations de PBRM1 et BAP1 rapportées dans les différentes études : ces 2 ano malies survenant sur des gènes aux fonctions proches ne sont pas nécessaires au développement d’une même tumeur, mais les pertes du chromosome 3p impliquant les régions où sont codés ces 2 gènes rendent les potentielles mutations mono-alléliques de ces gènes suppresseurs de tumeur plus facilement significatives (12, 23, 25).
Ces observations sont également le reflet des alté rations moléculaires touchant préférentiellement des gènes impliqués dans la stabilité et les mécanismes de répa- ration de l’ADN précédemment décrits. La complexité des interactions entre les différentes voies mutées explique le potentiel hautement pléo morphique des effets résultant des événements initiaux qui concernent ces gènes contrôlant ou modifiant l’archi tecture ou l’expression chromatinienne. Les mutations touchant les diverses histones acétyltransférases et les composants de SWI/SNF, donc en particulier les gènes PBRM1, SETD2 et BAP1, sont responsables d’altérations du profil d’expres sion de plusieurs centaines de gènes (25).
Mais ces mutations sont associées à des modifications d’expres sion variable reflétant les rôles différents de ces gènes de remodelage chromatinien sur le trans- criptome, tant directement (gènes en aval) qu’indirec- tement (alté rations de la structure chroma tinienne) [8].
Quelques travaux ont montré que les mutations de SEDT2 pouvaient avoir des conséquences théra- peutiques (28, 29). Cependant, peu de traitements sont actuellement disponibles et les observations précé dentes ont pour l’heure essentiellement des valeurs pronostiques (30).
Une analyse transcriptomique non supervisée a été réalisée à partir des tumeurs de 53 patients ayant un cancer du rein à cellules claires métastatiques traité par sunitinib, et validée sur une cohorte de 47 patients additionnels. Une classification molé- culaire CCCR a pu être mise en évidence, corres- pondant à 4 groupes distincts (CCCR 1 à 4). Dans le groupe de patients CCCR 2 et 3, le taux de réponse objective était élevé (53 et 70 %) alors qu’il n’était que de 41 et 21 % dans les groupes CCCR 1 et 4 (p = 0,005). La médiane de survie sans progression était plus longue dans les groupes CCCR 2 et 3 (19 et 24 mois) que dans ceux CCCR 1 et 4 (13,8 et 8 mois), p = 0,0003. De même, la médiane de survie globale était plus longue dans les groupes CCCR 2 et 3 (35 et 50 mois) que dans ceux CCCR 1 et 4 (24 et 14 mois), p = 0,001. La classification molé culaire permettant de comparer les groupes CCCR 2 et 3 versus 1 et 4 était le facteur pronostique le plus puissant en analyse univariée, et elle était associée à de moins bonnes survie sans progression (p = 0,017) et survie globale (p = 0,006). Les muta tions de VHL et PBRM1 étaient rarement retrouvées dans le groupe CCCR 4 et elles étaient fréquentes dans les groupes CCCR 1 et 2, mais sans corrélation avec la réponse au suni- tinib. Le groupe CCCR 4 présentait plus souvent une différenciation sarcomatoïde et une orientation immunologique TH1 avec une expression de PDL1.
Les groupes CCCR 1 et 4 présentaient une surex- pression de C-MYC (30).
Par ailleurs, des altérations impliquant les voies de contrôle de la réponse immunitaire (25, 31) ou le méta bolisme glucidique par effet Warburg (8) jouent un rôle que l’on n’a pas encore parfaitement déter- miné. Cependant, les récentes données de l’analyse du génome des CCCR apportent un regard nouveau sur les mécanismes complexes et faussement redon- dants dont on connaît maintenant un peu mieux la responsabilité dans le développement des CCCR par leurs conséquences multiples et variables sur l’intégrité et l’accessibilité du génome. ■
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P. Camparo déclare ne pas avoir de liens d’intérêts en relation avec cet article.
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