La recherche pour comprendre la nature du cancer conduit au consensus actuel où le cancer est considéré comme une maladie génétique somatique. Le phénotype tumoral peut être le résultat de changements génomiques dont quelque uns sont fixés et d’autres sont hérités et qui s’accumulent au cours du temps. Ainsi, le défi actuel en biologie cellulaire est d’identifier les gènes dont les changements sont associés au cancer et de comprendre alors comment ces changements d’expression de gènes spécifiques et le produit de ces gènes sont liés à l’évolution du cancer.
L'objectif du travail réalisé par le groupe « Mécanismes Moléculaires de la Tumorigenèse Corticosurrénalienne » dirigé par Michaël Thomas du laboratoire Angiogenèse et Physiopathologie est de déterminer une combinaison minimale de gènes permettant de transformer une cellule normale en une cellule maligne, par l’utilisation d’un modèle animal de transplantation de cellules corticosurrénaliennes bovines (BAC) ou humaines (HAC) génétiquement modifiées. Ce groupe s’intéresse aux glandes endocrines et plus particulièrement au cortex surrénal. Ces glandes surrénales sont situées au pôle supérieur de chaque rein. Elles sont composées de deux glandes endocrines : la corticosurrénale ou cortex et la médullosurrénale qui diffèrent par leur origine embryologique et leur fonction. Alors que les maladies bénignes du cortex surrénalien (hyperplasies et adénomes) sont fréquentes, les carcinomes cortico-surrénaliens sont une maladie rare. Le pronostic de cette maladie est sombre car diagnostiquée tardivement et la chimiothérapie cytotoxique ne permet d’obtenir une réponse que dans 20 à 33 % des cas. De plus, les altérations moléculaires à l’origine du développement d’un carcinome corticosurrénalien ne sont pas clairement établies.
Il apparaissait donc à ces chercheurs que la validation d’un modèle animal qui récapitule avec précision la plupart des caractéristiques du cancer corticosurrénalien humain les renseignerait d’une part sur les altérations génétiques minimales mais essentielles nécessaires à son développement et d’autre part de proposer un outil inexistant à l’heure actuelle, afin de tester de nouvelles molécules thérapeutiques in vivo et aussi d’identifier des biomarqueurs précoces de cette transformation tumorale. L’option choisie pour développer ce modèle animal fut la transplantation cellulaire chez une souris immunodéficiente.
La faible disponibilité de cellules humaines normales est palliée par la facilité d’obtention de cellules corticosurrénaliennes bovines qui représentent un bon modèle expérimental pour les mammifères à espérance de vie longue. Ce groupe a ainsi développé une méthode de transplantation satisfaisant ces conditions pour les cellules corticosurrénaliennes normales bovines et humaines issues de cultures primaires [1, 2]. Les cellules transplantées survivent et le tissu formé est vascularisé. La procédure de transplantation qui a donné les résultats les plus reproductibles, a été la transplantation des cellules sous la capsule rénale de souris immunodéficiente de la lignée Scid (Figure 1). Ce site de transplantation utilisé depuis de nombreuses années se prête bien à la survie et à la croissance d’organes embryonnaires et de quelques tissus adultes en particulier le cortex surrénal [3, 4].
Figure 1 : Transplantation expérimentale de cellules corticosurrénaliennes. L’hôte est une souris avec la mutation Scid (Severe combined immunodeficiency). Dans un acte chirurgical unique les surrénales de la souris sont retirées et les cellules corticosurrénaliennes humaines ou bovines sont transplantées sous la capsule rénale par une injection transrénale. Les cellules transplantées peuvent être soit des cellules primaires soit des cellules génétiquement modifiées in vitro.
Les études analytiques et transcriptionnelles de tissus tumoraux bénins et malins humains ont permis d’identifier plusieurs gènes d’intérêt pouvant jouer un rôle potentiel dans la tumorigenèse corticosurrénalienne (IGF-II, p57, H-19, Ras, p53, ß-caténine, VEGF). Cependant ces études ne représentent qu’un instantané de la tumeur et ne présagent en rien de l’évolution de la pathologie dépendante directement des altérations géniques acquises au cours des années. Mais l’identification de ces gènes a permis à ces chercheurs de déterminer une combinaison minimale de gènes dont la sur-expression ou l’inhibition de l’expression peut transformer une cellule endocrine normale du cortex surrénal en cellule cancéreuse.
L’étude de l’effet de ces gènes sur le développement tumoral a nécessité l’utilisation de vecteurs permettant leur expression stable à long terme chez l’animal. Pour ce faire, ces chercheurs ont eu recours à des plasmides rétroviraux à réplication défective dérivés du virus de la leucémie murine de Moloney [5-8]. Ces chercheurs ont ainsi testé l’effet des gènes mentionnés ci-dessus seuls ou en combinaison sur le phénotype du tissu formé après transplantation des cellules corticosurrénaliennes. La combinaison de la version constitutivement active de la protéine Ras et d’un dominant négatif de p53 a ainsi conduit à la formation de tumeurs corticosurrénaliennes envahissantes et métastatiques (M. Herbet et al, manuscrit en préparation Figure 2).
Figure 2 : Vue macroscopique et microscopique d’une tumeur corticosurrénalienne formée après la transplantation de 2x106 cellules bovines exprimant la version oncogénique de Ras et une version dominante négative de p53. A, vue de la tumeur in situ ; B, vue du plan de section de la tumeur le long de la ligne en pointillés en A ; C et D, vues microscopiques de la tumeur après coloration à l’hématoxyline/éosine. Des sites de nécrose sont visibles en C et des glomérules rénaux inclus dans la tumeur en D.
L’équipe poursuit actuellement l’analyse des voies de signalisation mises en jeu dans ces tumeurs et des tissus obtenus avec un seul de ces deux gènes. La caractérisation de ces cellules in vitro se poursuit également.
La mise en évidence que l’altération de l’expression de deux gènes est suffisante pour transformer des cellules corticosurrénaliennes en cellules tumorales malignes montre que le nombre de modification génétique nécessaire est beaucoup plus restreint que ce qui est en général anticipé chez les mammifères à longue espérance de vie. Pour la première fois, il est possible d’établir un lien de causalité entre l’expression de gènes d’intérêt et la progression tumorale. Des stratégies thérapeutiques ciblées autour de ces gènes et des voies de signalisation engagées sont en discussion.
L’incorporation de cet outil prédictif dans le processus pré-clinique de criblage de nouvelles molécules doit permettre l’accélération du processus de découverte de traitements efficaces de cette pathologie dévastatrice.
- Thomas et al. Nature Med, 1997, 3: 978-983
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