Cancers de l'oesophage et de la jonction gastro-oesophagienne. Dérégulation de p53, de p63 et de la cyclooxygénase 2, conséquences pour la tumorigenèse.

profil-nechor-2012 - Estelle Taranchon

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Niveau: Supérieur
MINISTERE DE LA JEUNESSE DE L'EDUCATION NATIONALE ET DE LA RECHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par Estelle TARANCHON Pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes TITRE : Cancers de l'oesophage et de la jonction gastro-oesophagienne. Dérégulation de p53, de p63 et de la cyclooxygénase 2, conséquences pour la tumorigenèse. Laboratoire EPHE Laboratoire de stage Reproduction et Développement Cancérogenese moléculaire des Vertébrés Centre International de Recherche Facultés Catholique de Lyon sur le cancer 25, rue du Plat 150, cours A. Thomas 69288 Lyon Cedex 2 69378 Lyon Cedex 8 Responsable : J.M. Exbrayat Responsable : P. Hainaut Email : Email : ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES SCIENCE DE LA VIE ET DE LA TERRE CANCERS DE L'OESOPHAGE ET DE LA JONCTION GASTRO-OESOPHAGIENNE. DÉRÉGULATION DE P53, DE P63 ET DE LA CYCLOOXYGÉNASE 2, CONSÉQUENCES POUR LA TUMORIGENÈSE. Estelle TARANCHON EPHE Banque de Monographies SVT 1

gène tp63

tumeurs de l'oesophage et de la jonction oeso

altérations moléculaires

contexte de reflux gastro-oesophagien

carcinome épidermoïde

consommation alcool

dérégulation de l'expression de la cyclooxygénase

adc de l'œsophage et du cardia

cancer de l'œsophage

Sujets

Exbrayat

Italy

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MINISTERE DE LA JEUNESSE DE L’EDUCATION NATIONALE ET DE LA RECHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par Estelle TARANCHON Pour l’obtention du diplôme de l’Ecole Pratique des Hautes Etudes TITRE : Cancers de l’oesophage et de la jonction gastro-oesophagienne. Dérégulation de p53, de p63 et de la cyclooxygénase 2, conséquences pour la tumorigenèse. Laboratoire EPHE Laboratoire de stage Reproduction et Développement Cancérogenese moléculaire des Vertébrés Centre International de Recherche Facultés Catholique de Lyon sur le cancer 25, rue du Plat 150, cours A. Thomas 69288 Lyon Cedex 2 69378 Lyon Cedex 8 Responsable : J.M. Exbrayat Responsable : P. Hainaut Email :oy.nrfbrexjmlohtac-vinu@taya : Emailhainaut@iarc.fr

ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES SCIENCE DE LA VIE ET DE LA TERRE CANCERS DE L’OESOPHAGE ET DE LA JONCTION GASTRO-OESOPHAGIENNE. DÉRÉGULATION DE P53, DE P63 ET DE LA CYCLOOXYGÉNASE 2, CONSÉQUENCES POUR LA TUMORIGENÈSE. Estelle TARANCHON

Le cancer de l’œsophage est le sixième cancer mondial en fréquence. Il existe deux types de carcinomes primitifs de l’œsophage : le carcinome épidermoïde (CE) et l’adénocarcinome (ADC). Le carcinome épidermoïde est une tumeur formée à partir de l’épithélium malpighien, le plus souvent dans un contexte d'intoxication alcoolique et tabagique. L’adénocarcinome se développe sur une muqueuse d‘endobrachy-œsophage (ou muqueuse de Barrett), qui correspond à un foyer de métaplasie glandulaire de la muqueuse oesophagienne survenant dans un contexte de reflux gastro-oesophagien chronique. Le pronostic de ces deux types de carcinomes est particulièrement mauvais. Comme dans toutes les tumeurs humaines infiltrantes et de stade avancé, les altérations moléculaires des carcinomes œsophagiens sont multiples. Les altérations les plus fréquentes affectent les gènes régulateurs du cycle cellulaire et de l’apoptose (TP53, P16/ARF/INK4A, Cycline D1, RB1, MDM2). Dans un premiers temps je me suis intéressée aux altérations des gènes de la famille TP53, notamment au gène suppresseur de tumeur TP53, souvent muté dans les cancers, et au gène TP63 qui joue un rôle dans la différenciation des épithéliums et est souvent amplifié dans les CE. Puis je me suis intéressée à la dérégulation de l’expression de la cyclooxygénase 2 (COX-2), un gène souvent surexprimé et décrit comme cible potentielle de p53. L’analyse des mutations de TP53 montre la faible variation de leur prévalence en fonction de l’incidence géographique. Leur distribution montre des différences importantes dans les types histologiques et notamment entre ADC de l’œsophage et du cardia, très souvent confondus dans la littérature. Notre étude suggère qu’un stress inflammatoire pourrait intervenir dans la pathogenèse des ADC du cardia et donc être en liaison avec le reflux gastro-oesophagien. En ce qui concerne les ADC de l’œsophage et les CE, les profils des mutations se ressemblent et suggèrent un rôle actif du tabac et de l’alcool. L’étude de TP63 confirme la fréquente amplification du gène dans les CE. L’étude immunohistochimique et moléculaire a montré que la forme prédominante est la DNp63a qui intervient dans la différenciation des kératinocytes. La protéine p63 est absente dans les ADC ce qui pourrait être un événement potentiellement responsable des métaplasies glandulaires. TP63 apparaît ainsi comme un facteur de discrimination entre CE et ADC. Une forte expression de Cox-2 dans les CE est rare et indépendante du statut de p53. Dans les ADC, Cox-2 est fortement exprimée et un lien biologique entre Cox-2 et p53 peut être suggéré. Ce travail montre des différences essentielles dans les types histologiques, ce qui pourrait permettre une meilleure surveillance. Notre étude suggère également une corrélation entre TP53 et Cox-2 dans les ADC, non retrouvée dans les CE, peut être en raison de la présence de p63. Ce résultat pourrait avoir un impact majeur au niveau des traitements post-opératoires. Mots-clés: de l’oesophage, adénocarcinome, carcinomes épidermoïde, cardia, TP53, TP63,cancers cyclooxygénase 2, mutation, amplification, surexpression. TABLE DES MATIERES LISTE DES ABREVIATIONS INTRODUCTION 1 I. Les tumeurs de l’oesophage et de la jonction oe so-..gastrique 1 A. Le carcinome épider moïde . . 1 1. Epidémiologie de scriptive 1

2. Facteurs de risque 3 7 . . Pa. 3ieogolth .. 4. Altérations molé culaires . . . 9 B. Les adénocarcinomes de la jonction oe so-gastrique 11 ....

1. Epidémiologie descriptive 12

2. Facteu rs de risque . . . . 13 1 5 ..3 .Pathologie .. 4. Altérations molé culaires 17 .... II. La famille génique TP53 19 A. Structure ....20 1. TP 5 3 . . 20 2. T.P.73 et .T . 20 P36 . . B. Régulationdel’expression . . 20 C. Structure des protéines 22 D. Fonction . 23 .. . 1. p 53 .... 23 2. p 73 . . . . 24 ... 3. p63 26 E. Régu.l.ation . 27 F. Mutations et ca ncers . . 28 1. TP 53 . . . 28 2. TP73 30 3. P63.. 32 .. III. La Cyclooxygenase-2: une cible pour des approches préventives 34 A. Structu re . . . . 34 B. Métabolisme de l’acide arachi doniqu.e. . . . 39 C. Rôle dans l’inflammation, la prolifération,l’apoptose 37 D. Ciblage de COX-2 à des fins de prévent on . . 38 i E. Cox-2 : une cible transcriptionelledep53.. 39 LISTE DES ABREVIATIONS ADC : ADénoCarcinome ADN : Acide DésoxyriboNucléique ARN : Acide RiboNucléique CE : Carcinome Epidermoïde COX-2 : gène de la CycloOXygénase 2 Cox-2 : protéine cyclooygénase 2 DHPLC : Denaturing High Performence Liquid Chromatography PCR : Polymerase Chain Reaction PG(E2, D2, G2, H2) : ProstaGlandines (E2, D2, G2, H2) p53: protéine p53 p63: protéine p63 p73: protéine p73 TP53: gène TP53 TP63: gène TP63

TP73: gène TP73 TTGE : Temporal Temperature Gradient Electrophoresis TX A2: TromboXanes I. Les tumeurs de l’oesophage et de la jonction oeso-gastrique Le cancer de l’œsophage, tous types histologiques confondus, est le sixième cancer mondial en fréquence. En 2001, 338 000 patients en sont morts, alors qu'on comptait 7 millions de décès par cancer au total (Parkin 2001). Il existe deux types de tumeurs épithéliales malignes de l’œsophage : le carcinome épidermoïde et l’adénocarcinome. Ceux-ci diffèrent par leur épidémiologie, leurs facteurs de risque, leur évolution et leur pronostic. Le carcinome épidermoïde se développe à partir de l’épithélium malpighien de la paroi oesophagienne normale et peut s’observer sur toute la hauteur de l’oesophage. L’adénocarcinome se trouve la plupart du temps, à la partie inférieure de l’organe. Il se développe à partir d’une muqueuse glandulaire métaplasique, appelée endo-brachy-œsophage (EBO) ou muqueuse de Barrett, qui apparaît dans un contexte de reflux gastro-oesophagien chronique. Dans les études épidémiologiques et moléculaires, l’adénocarcinome de l’oesophage était le plus souvent regroupé avec les adénocarcinomes de la région du cardia, qui désigne la partie proximale de l’estomac, entre l'oesophage et le fundus, sous le terme de tumeurs de la jonction oeso-gastrique. A. Le carcinome épidermoïde. 1. Epidémiologie descriptive Le carcinome épidermoïde de l’œsophage est un cancer qui touche 73% des hommes entre 55 et 70 ans. Environ 83% des cas surviennent dans les pays non industrialisés, où l’incidence est en constante augmentation. Elle est en revanche relativement stable dans les pays occidentaux (Vizcaino et al. 2002). La principale caractéristique des cancers de l’œsophage réside dans une très grande variabilité géographique. Alors que la plupart des pays du monde présentent un taux d’incidence inférieur à 10 nouveaux cas pour 100 000 habitants par an, certaines régions dépassent les 150 nouveaux cas par an (pour 100 000 habitants). Ce sont des zones dites de très haute incidence. Il en existe deux en particulier, situées respectivement en Asie centrale (Nord Est de la mer Caspienne) et en Chine (provinces de Henan, de Shanxsi et de Hopei). Dans ces régions, le rapport homme/ femme de ce cancer est proche de 1. Cette valeur démontre une exposition équivalente chez l’homme et la femme aux facteurs de risque incriminés dans cette zone. Concernant les zones d’Iran, des études réalisées à la fin des années 1970 sur la population de la ville de Gombad ont révélé des incidences de 165,5 chez l’homme et de 195,5 pour 100 000 habitants chez la femme (Mahboubi et al. 1973) (Kmet et al. 1972) (Saidi et al. 2000). En Chine, dans la ville de Linxian, l’incidence du cancer de l’œsophage en 1980 était de 161 chez l’homme et de 103 chez la femme. Il faut cependant noter que ces zones de haute incidence sont très localisées. Enfin des zones de moyenne incidence ont également été identifiées en Afrique du sud, au Brésil et en Thaïlande (20-50/100 000 habitants/an).

En Europe, il existe deux foyers de moyenne incidence, situés respectivement dans le Nord-est de l’Italie (Simonato et al. 2000) et dans l’Ouest de la France (Bretagne et Normandie) (Launoy et al. 1997). Dans ces régions, le rapport homme/femme est caractérisé par une forte prédominance d’individus de sexe masculin. Malgré une légère baisse la France reste le pays européen le plus touché par les cancers de l’œsophage et le taux de mortalité est deux à quatre fois plus élevés que dans les autres pays d’Europe occidentale (Adenis et al. 2001). Les estimations pour 2000 font état d’environ 5000 nouveaux cas et d’environ 4500 décès. La France est un bon exemple de l’hétérogénéité de la répartition géographique. Historiquement la Bretagne et la Normandie sont longtemps restées les régions les plus touchées. Dans ces régions l’incidence est 20 à 50 fois supérieure à celle du reste du pays (Faivre et al. 1997). Deux études ont été réalisées dans le département du Calvados, s’étendant respectivement de 1978 à 1982 et de 1988 à 1992. Les taux étaient respectivement de 31,6 et 21,3 chez l’homme et de 1,2 et 1,1 chez la femme. Le département du Calvados apparaît donc comme la première région européenne pour la fréquence du cancer de l’œsophage et comme la cinquième région dans le monde. Les disparités géographiques s’observent aussi à l’échelle régionale. De telles différences peuvent s’expliquer par la variabilité des habitudes culturelles ayant trait à la consommation d’alcool. Enfin ces études ont révélé une diminution de l’incidence en 10 ans, probablement liée à une diminution de la consommation d’alcool dans la population générale. Une autre particularité française concerne le rapport homme/femme proche de 20 (Faivre et al. 1997), alors que dans d’autres régions d’Europe, comme au Royaume Uni, le rapport est plus faible, de l’ordre de 2.

2. Facteurs de risque. Dans les pays occidentaux, 90% des carcinomes épidermoïdes surviennent dans un contexte d’intoxication éthylo-tabagique. Ces deux agents toxiques ont un effet multiplicatif. Toutefois, l’alcool et le tabac peuvent également agir de manière indépendante mais le discernement entre les deux est la principale difficulté des épidémiologistes. Il existe également d’autres facteurs comme l’alimentation, les infections virales ou bactériennes. a. Alcool. Historiquement l’alcool a été le premier facteur de risque incriminé. Depuis le début du 20eme siècle de nombreuses études ont confirmé ces résultats aussi bien en Europe de l’Ouest et en Amérique du Nord que dans d’autre régions du monde où les risques ne se résument pas seulement à la consommation Alcool/Tabac (Asie par exemple). L’augmentation du risque est constaté pour tous les types d’alcool même si quelques auteurs évoquent les alcools forts ou les boissons à base de pomme comme apportant un risque plus marqué. Ceci est cependant difficile à démontrer formellement et plusieurs études ont pu simplement le suggérer sans le prouver. Ainsi, le risque plus élevé de développer un cancer en Normandie serait lié à la consommation excessive d’alcool de pomme. Au Brésil, le cachaça, alcool dérivé de la canne à sucre, serait particulièrement toxique. Dans le nord de l’Italie, certaines variétés de vin rouge ont été incriminées (d'après M Lechevrel, thèse de Doctorat, 1997). En ce qui concerne les habitudes de consommation à risque on remarque que la quantité quotidienne ou hebdomadaire d’alcool semble être un facteur plus déterminant que la durée d’exposition (Zambom et al. 2000). Quelques auteurs ont estimé qu’une consommation moyenne de plus de 120 grammes par jour augmente le risque de cancer de l’œsophage d’un facteur 20 à 40 (Tuyns et al. 1977, Riboli 1996) Les effets d’une consommation modérée semblent plus limités. Le risque augmente de façon linéaire avec la quantité d’alcool hebdomadaire consommée. Par ailleurs le risque d’apparition d’un cancer persiste longtemps après l’arrêt de l’intoxication. C’est en partie la consommation d’alcool qui explique le rapport homme/femme très marqué ainsi que les disparités géographique. En effet dans les années 50-60, le Nord Ouest de la France présentait une consommation d’alcool parmi les plus élevés d’Europe voire du monde (Riboli et al. 1996). Les composants des boissons alcoolisées possèdent un mécanisme d’action épigénétique mais

peuvent également toucher l’ADN cellulaire. Les effets de l’alcool peuvent donc s’expliquer par des mécanismes systémiques mais aussi locaux. En altérant la muqueuse mais également par ses propriétés de solvant, l’alcool pourrait favoriser le passage des carcinogènes (comme ceux du tabac) à travers les membranes cellulaire et les structures tissulaires. L’alcool peut aussi agir en synergie avec les cancérogènes exogènes ou induits en inhibant la réparation des lésions de l’ADN. L’acétaldéhyde est une substance particulièrement réactive et se fixe au niveau des protéines et sur l’ADN. Il forme des adduits qui peuvent entrainer l’apparition de mutations ponctuelles ou d’aberrations chromosomiques. En effet, les lésions qu’il provoque perturbent la synthèse et la réparation de l’ADN. Enfin les boissons peuvent être contaminées par des nitrosamines ou des mycotoxines qui pourraient être responsables de mutations associées à certains cancers. b. Tabac. Le rôle du tabac a été découvert plus tard. Le risque lié au tabac semble cependant moindre que celui lié à l’alcool. En 1983, Tuyns et Esteve (Tuyns & Esteve 1983) ont rapporté les résultats d’une étude menée dans le Calvados qui montre que le risque relatif des patients fumeurs non buveurs de développer un cancer de l’œsophage est de 5, alors qu’il est plus élevé chez les buveurs non fumeurs. Une consommation d’environ 25 cigarettes par jour multiplie les risques de cancer par 7. Contrairement à l’alcool la durée d’exposition semble être un facteur déterminant. En effet une consommation modérée pendant une longue période représente un risque plus important qu’une consommation forte sur une courte période. Cependant une consommation faible sur une longue période entraîne un risque plus faible qu’une consommation forte sur une courte période (Launoy et al. 1997). Le risque de développer un cancer de l’oesophage apparaît quelle que soit la dose de tabac consommée ; il augmente avec la quantité de cigarettes fumées jusqu’à un seuil de 10 par jour et se stabilise ensuite. Enfin, le risque diminue rapidement après l’arrêt de l’intoxication, indépendamment de l’importance de celle-ci. Le mode de consommation semble aussi avoir une influence sur le risque de développer un cancer de l’œsophage. Ainsi, le tabac roulé à la main, l’usage de la pipe ou du cigare apparaissent plus toxiques que le tabac prisé ou chiqué. Par ailleurs, une étude réalisée en Uruguay a montré que le tabac brun était plus toxique que le tabac blond. Dans les régions situées autour de la mer Caspienne, et en particulier en Iran, le risque de développer un cancer de l’œsophage est corrélé à la consommation de sukhet, constitué d’un mélange de tabac et d’opium dont on ingère le résidu de combustion. En Inde, le cancer de l’oesophage est associé à la consommation de bidi, une cigarette de fabrication locale (Nayar et al. 2000). L’association avec la chique du Betel, démontrée dans le cas des cancers ORL, n’est pas clairement établie pour le cancer de l’oesophage. Plusieurs constituants du tabac ont un effet toxique sur la muqueuse oesophagienne, comme les nitrosamines, certaines amines aromatiques, les hydrocarbones aromatiques polycycliques, des aldéhydes, des phénols et certaines espèces réactives de l’oxygène (Thun et al. 2002). c. Alimentation. L’alimentation est également mise en cause dans les cas de cancer de l’œsophage. Plusieurs études ont montré que les régimes riches en légumes et en fruits frais, sources de vitamine C, étaient protecteurs (Simonato et al. 2000, Montesano et al. 1996). Dans les zones de haute incidence de Chine, des carences en certains oligo-éléments (zinc, sélénium) et la consommation habituelle d’aliments fermentés ont été incriminées. Cependant, ces carences sont présentes dans la plupart des pays non industrialisés et elles ne permettent pas d'expliquer à elles seules le taux particulièrement élevé de cancers de l’œsophage dans certaines régions du monde. Un tel taux pourrait être lié à avec des habitudes alimentaires très spécifiques ou à un autre mode d'exposition à des agents toxiques puissants. En effet, certains modes de conservation des aliments favorisent l’apparition des nitrosamines ou de leurs précurseurs. C’est le cas pour la conservation dans le sel, le vinaigre ou la conservation d’aliments déjà contaminés par des moisissures. Dans le sud de la Thaïlande, une étude épidémiologique a montré que la consommation d’une variété particulière de haricot, que ne consomment pas les habitants des

autres régions du pays, représentait un important facteur de risque. En Arabie Saoudite, l’augmentation de l’incidence du cancer de l’œsophage a été corrélée à la contamination des eaux de boisson par des produits pétroliers (M Lechevrel, thèse de Doctorat, 1997). La présence de certains agents carcinogènes dans des boissons chaudes augmente leur toxicité. Ainsi, au Cachemire, le thé est salé et est conservé dans de la saumure qui peut représenter une source de nitrosamines. Launoy et al. (Launoy et al. 1997) ont montré que la tradition rurale qui consiste à consommer le calvados dans du café très chaud, pourrait expliquer les différences d’incidence du cancer de l’œsophage entre les régions urbaines et les régions rurales en Normandie. La consommation excessive d’aliments épicés a également été incriminée.

d. Autres facteurs de risque. L’irritation thermique et mécanique chronique de la muqueuse oesophagienne représente un autre facteur de risque pour le développement d’un cancer. Les particules de silice contenues dans le millet provoquent une agression de type mécanique ; par contre le facteur irritant le plus évoqué est de nature thermique. Ainsi, en Amérique du sud, la consommation de malt à plus de 70 degrés, qui est une coutume ancestrale, représente un facteur de risque pour le cancer de l’oesophage. Il en est de même pour la consommation de thé brûlant au Japon, en Sibérie, en Grande Bretagne et en Iran. L'exposition à certains irritants dans le cadre de l'activité professionnelle représente également un facteur de risque pour l'apparition d'un cancer de l'oesophage. Ainsi, on a montré une augmentation de son incidence en cas d'exposition aux fibres de silices, à des poussières métalliques, à l’arsenic, au chrome, au nickel(Cucino & Sonnenberg 2002). Il pourrait également exister une susceptibilité génétique de certaines populations, comme le suggèrent certaines études qui ont montré que certains polymorphismes de gènes codant pour des enzymes intervenant dans la détoxification des agents toxiques, étaient plus représentés dans certaines régions de Chine. De même, on a montré que les patients présentant certains polymorphismes du gène XRCC1 (X-ray repair cross-complementing group 1), qui code pour une protéine impliquée dans la réparation des dommages de l'ADN et des cassures simple brin, avaient une susceptibilité augmentée de développer un carcinome épidermoïde, à intoxication alcoolique et tabagique équivalente (Lee et al. 2001). Le rôle de l’infection par entraîner (Human Papilloma Virus) reste discuté. L’ADN de entraîner est retrouvé dans 20 à 40% des cellules des carcinomes épidermoïdes des zones de haute incidence de Chine. En revanche, on n’en retrouve aucune trace dans les carcinomes épidermoïdes des pays occidentaux (Astori et al. 2001, Sur & Cooper 1998 ). Le méga-œsophage, qui désigne une dilatation congénitale de l’œsophage due à une anomalie du sphincter cardial, représente également un facteur de risque classique pour le cancer de l’œsophage (Brucher et al. 2001). Un tel risque est probablement lié à l'existence d’une oesophagite chronique résultant de la stagnation des débris alimentaires. Les cancers de l’œsophage sont souvent rapportés chez des patients atteints de maladie diverses, comme la maladie coeliaque, le syndrome de Plummer et Vinson (ou dysphagie sidéropénique), ou des patients atteints de la tylose (WHO Classification of Tumours Pathology and Genetics of Tumours of the Digestive System). Enfin on a rapporté une augmentation de l'incidence des cancers de l’œsophage dans un contexte de traitement immunosuppresseur chronique, chez des patients avec antécédents de transplantation d'organe en particulier (Atree,et al. 1995, Trotter 2001).

3. Pathologie. La plupart des carcinomes épidermoïdes de l’œsophage se développent au tiers moyen et au tiers inférieur de l’organe. Seulement 10 à 15% apparaissent au tiers supérieur. Les symptômes surviennent tardivement, alors que la tumeur a déjà largement envahi la paroi. Ils sont représentés essentiellement par une dysphagie avec amaigrissement, des douleurs et une régurgitation. Ils sont la conséquence de l'obstruction de la lumière engendrée par la tumeur. a. Morphologie.