LES MÉCANISMES

Serge ROMANA Service de cytogénétique

Hôpital Necker Enfants Malades

RAPPEL

Les mécanismes de la réparation de l’ADN

Les checkpoints (cassure)

Survie Sénescence Apoptose

From Lord and Ashworth, Nature (2012)

51

Mécanismes de réparation des cassures double brin de l’ADN

SK diapo

• Nécessite une séquence homologue • Réparation fidèle • En phase S/G2 • Système utilisé lors de la méiose (crossing over) 52

Recombinaison homologue

MRNMRN

Résection des extrémités 5’

3’3’

Rad51

Rad51

Séquence homologue

3’

3’

Invasion du brin homologue D-loop

Morrical S W Cold Spring Harb Perspect Biol 2015;7:a016444

SK diapo

Réparation par Non-Homologous End Joining (NHEJ)

• Pas d’homologie de séquence

• Réparation non fidèle

• En phase G0/G1

• Système utilisé lors de la recombinaison V(D)J (Lymphocytes B et T) et la commutation de classe des Ig (Lymphocytes B)

53SK diapo

End-joining, translocations and cancer Samuel F. Bunting & Andre Nussenzweig

Non-Homologous End Joining (NHEJ)
 et Microhomology Mediated- End Joining (MMEJ)

SK diapo

http://www.nature.com/nrc/journal/v13/n7/full/nrc3537.htmlhttp://www.nature.com/nrc/journal/v13/n7/fig_tab/nrc3537_F4.html%23auth-1http://www.nature.com/nrc/journal/v13/n7/fig_tab/nrc3537_F4.html%23auth-2

ATMATR

E2F1

PML

p53 Cdc25A Cdc25C BRCA1

Cdk2/CycE Cdk1/CycA DNA damage repair

Apoptosis

Mdm2

p21

DNA Damage

MRN

G1 M

MDC1Chk2T68

D’après : The Chk2 protein kinase. Ahn J et al. DNA repair. 2004. 3: 1039-1047

S G2

LES MÉCANISMES

Les amplifications sont associées à un mauvais pronostic (Chin et al. 2006)

Connaître leur contenu génique et comprendre leurs mécanismes sont des enjeux thérapeutiques

Historique

Caryotype classique : HSR et Dmin (description/pronostic)

BM et FISH (1980) : contenu en gènes, hypothèses mécanistiques

FISH (1990) : études sur des lignées de rongeurs, organisation et structure « multi génomique » de certains amplicons

Séquence du génome (2000), ACPA et « tumeurs fraiches » : les points de cassure et les mécanismes

NGS (2010) : complexité et autres mécanismes

DIFFÉRENTES HYPOTHÈSES

Anomalie de la réplication

Le modèle épisomal

Break - Fusion - Bridge

Microhomology - NHEJ

Pulvérisation

Windle BE and Wahl GM. 1992

Anomalie de la réplication

Windle BE and Wahl GM. 1992

Anomalie de la réplication

LE MODÈLE ÉPISOMAL

Définition

Délétion - circularisation - amplification par recombinaison mutuelle ou lors de la réplication

Réintégration possible pour donner HSR

Délétion d’un allèle sur un des chromosomes

Windle BE and Wahl GM. 1992

9c6 6d6

Hunt JD et al. 1990

ÉPISOME ET NEUROBLASTOME

Lignées HS fabriquées à partir de la lignée de Neuroblastome, N03315, contenant des DMs avec nMYC

Réintégration d’un Dmin et formation d’HSR

Windle BE and Wahl GM. 1992

Mécanismes de formation des DMs dans les hémopathies malignes myéloïdes

1% des pathologie LAM et MDS

Amplification d’un segment contenant cMYC (8q24)

Délétion de cMYC dans 70% des cas

Étude de 34 cas de AML/MSD avec FISH (bacs étagés), long - range PCR et séquençage pour le clonage des points de jonction

Storlazzi et al. 2006

Storlazzi et al. 2006.

> 50% des gliomes ont des DMs dont 40% EGFR.

Peu d’HSR

Étude à partir de 7 « tumeurs fraiches »

Q-PCR et « marche sur le chromosome » par PCR pour le clonage des « points d’excision»

Vogt N et al. 2004

Mécanismes de formation des DMs dans les Gliomes

Vogt N et al. 2004

Vogt N et al. 2004

pas de fréquence particulière de rétrotransposons

microhomologies

Microhomology - NHEJ

dec 2014

Le NHEJ est indispensable à la formation de dmin

Le Break - Fusion - Bridge model

McClintock, B. The stability of broken ends of chromosomes in Zea mays. Genetics 26, 234–282 (1941).

Le cycle Breakage Fusion Bridge

Pression sélective : amplification de gènes proches du point de cassure initial

N. Shimizu. 2008

mécanismes de réparation et les checkpoints déficients

Harada S et al. 2011

De la complexité !

L’Abbate A. et al. 2014

FISH, SNP array, NGS, chromotripsis analysis

L’Abbate A. et al. 2014

Chromotripsis ?

Korbel J.O and Campbell P.J. 2013

Korbel J.O and Campbell P.J. 2013

L’Abbate A. et al. 2014

Multistep process

M-NHEJ

Structure génomique et amplification

Les amplification 11q13 observées dans 36% des cancers de la tête et du cou

GCH array en haute définition

Gibus JH et al. 2007

CCND1Gibus JH et al. 2007

4 zones de points de cassure

2 zones de transition synthénique

Deux DS qui ne sont pas dans les régions synthéniques

Pas de concentration particulière de rétrotransposons

Gibus JH et al. 2007

Homme Chat

Homme Chien

Homme Gorille

DUPLICATION SEGMENTAIRE ET ÉVOLUTION CHEZ LES PRIMATES

Régions riches en gènes de ménageDenses (riches en GC)Rétrotransposons ARN ribosomal (Alu)Gènes spécifiques de tissusPeu denses (riches en AT)Retrotransposons LINE

Duplications segmentaires10kb à 400 kb95% d’homologieGènes, famille de gènes, pseudogènes…

ADN satellites. Séquences ADN répétées localisées au niveau des séquences centromèriques

Transition synthénique

Duplications segmentaires

Transition synthénique

CONCLUSIONMécanismes complexes dépendant du type de tumeurs (Dmin, HSR, chromotripsis…)

Processus en multi-étapes +++

Rôle du NHEJ déterminant

Attention : une amplification du locus d’un oncogène peut ne pas être associée à une augmentation de son expression