Xeroderma pigmentosum (XP) » et réponse aux UV, groupe d'Anne Stary et Alain Sarasin
Travaux et objectifs
La thématique de ce groupe porte sur le diagnostic et l’étude des maladies de la réparation de l’ADN, ainsi que sur le rôle potentiel des voies régulant la stabilité génétique dans l’apparition de cancers ou de métastases. Un projet majeur porte sur la mise au point d’une thérapie génique de la maladie génétique
xeroderma pigmentosum. Nous analysons aussi le rôle des voies de réparation de l’ADN dans les risques de
métastases, en particulier dans le
mélanome malin. L’association entre variations génétiques (Single Nucleotide polymorphisms, SNPs) analysées par des techniques de génotypage à haut débit et certains types de cancers (poumon, VADS, vessie) est déterminée, en particulier pour les gènes codant les voies de réparation de l’ADN.
Nous sommes le seul laboratoire Français agréé pour le diagnostic des maladies de la réparation liées à un déficit dans la réparation par excision de nucléotides (NER), essentiellement le xeroderma pigmentosum (XP), le
syndrome de Cockayne (CS), la trichothiodystrophie (TTD) et le syndrome UV sensible (UVSS). Ce sont toutes des maladies génétiques rares, transmises de façon récessive et caractérisées par une sensibilité aux rayons ultraviolets. Seul le XP est associé à un taux très élevé de cancers cutanés sur les zones exposées au soleil. Les TTD et les CS sont liés à des désordres staturo-pondéraux et neurologiques majeurs. En dehors de l’aide apportée aux cliniciens et aux familles dans le diagnostic des malades, cette activité nous permet de découvrir de nouveaux syndromes, de nouveaux gènes et de nouvelles mutations permettant de mieux caractériser les voies du NER.
Par exemple, l’analyse comparée des malades CS et d’un malade UVSS mutés sur le même gène (le gène CSA) a permis d’émettre l’hypothèse que les symptômes neurologiques du CS étaient essentiellement liés à un taux anormalement élevé de radicaux libres et non pas à leur sensibilité aux rayons UV. Un essai thérapeutique est en cours, chez les malades CS, basé sur cette hypothèse d’anomalies liées aux effets délétères des radicaux libres.
Il n’y a pas de traitement pour les patients XP, en dehors d’une protection de 100% contre les rayons UV. En l’absence d’une telle protection, les malades développent très tôt dans l’enfance des tumeurs cutanées, y compris des mélanomes, dont le devenir peut être fatal. Nous mettons au point une technique de correction des mutations des malades XP, mutés sur le gène XPC, dans le but de construire in vitro de la peau de ces malades à partir de leurs propres cellules corrigées à des fins de greffes partielles. La technique de correction est originale puisqu’elle repose sur un processus de recombinaison homologue entre le gène muté et un plasmide codant une séquence homologue de 4.000 pb du gène XPC, mais qui contient la séquence normale. La voie de recombinaison homologue est fidèle mais peu efficace dans les cellules humaines. Son efficacité est artificiellement augmentée par l’induction d’une cassure double-brin près de la mutation du malade par l’utilisation d’enzymes (méganucléases) induisant cette cassure à un site unique dans le génome humain. Les essais de correction sont effectués sur des fibroblastes ou des kératinocytes isolés de biopsies de peau de malades XPC. La technologie que nous développons est moins dangereuse que l’intégration au hasard dans le génome d’un ADNc du gène XPC via le transfert de rétrovirus recombinants. De plus, la position et la régulation du gène XPC sont importantes dans la réponse aux UV et donc la correction de la mutation via la recombinaison homologue nous permet de conserver l’ensemble des signaux de régulation du gène.
Nous avons montré (JNCI, 2006, 98, 472-482) que l’étude de l’expression des gènes dans les mélanomes humains primitifs permettait de prévoir l’apparition de métastases et en partie la survie du malade dans les 4 ans suivant la découverte de la tumeur. Parmi les gènes impliqués, nous avons analysé les voies de réparation de l’ADN et du maintien de la stabilité génétique pris dans un large sens. Nous avons montré que l’apparition de métastases à distance était statistiquement associée à une surexpression des gènes de réparation et en particulier à ceux codant pour la réparation des cassures double-brins et à la réactivation fidèle des fourches de réplication de l’ADN bloquées. Cette association est aussi retrouvée en analysant les données brutes des puces à ADN publiées dans la littérature pour le cancer du sein, les tumeurs de la vessie et les tumeurs d’Ewing. Cette découverte est importante puisqu’elle permet d’envisager une meilleure sélection des malades à traiter. De plus, la quasi-totalité des lésions induites sur l’ADN par les traitements classiques antitumoraux sont justement réparées par ces voies de réparation surexprimées dans les tumeurs les plus agressives. Ceci explique d’ailleurs la résistance particulière des métastases de mélanomes à la chimio- et à la radiothérapie classiques et suggère la recherche d’autres voies d’action de molécules antitumorales ciblées. Des études sont en cours pour mieux comprendre l’origine moléculaire de la surexpression des voies de réparation.
Les recherches effectuées dans le groupe de Simone Benhamou (DR2, INSERM) portent sur l’identification de facteurs génétiques (issus d’analyses pan-génomiques) intervenant dans le déterminisme des cancers et de facteurs, environnementaux ou génétiques, pouvant moduler leur expression. Les études pan-génomiques ont identifié les régions chromosomiques 5p15, 6p21 et 15q25 comme étant associées au risque de cancer du poumon. Nous contribuons à une étude de réplication internationale (12 000 cas et 15 000 témoins) dans laquelle six polymorphismes localisés dans ces régions chromosomiques ont été génotypés. Nos résultats ont permis de confirmer les associations avec les loci des régions 5p15 et 15q25 (JNCI 2010). Cette dernière région contient 3 gènes codant pour des récepteurs de neurotransmetteurs, les récepteurs nicotiniques de l’acéthylcholine. Ces récepteurs interviennent dans les phénomènes de dépendance au tabac et sont présents dans l’épithélium des bronches. Leur intérêt est ainsi évident, non seulement comme candidats dans la survenue de cancer du poumon, mais également comme cibles potentielles d’agents chimiopréventifs.
Par ailleurs, la quantité massive de données génétiques générées par l’approche pan-génomique permet non seulement l’analyse globale des variants mais également des analyses par voies biologiques. Nous développons un programme de recherche sur les gènes de réparation de l’ADN dans le cadre d’un consortium international sur le cancer du poumon (International Lung Cancer Consortium, ILCCO) auquel nous participons depuis plusieurs années. Notre objectif est d’évaluer l’effet de ces gènes et les interactions gènes-gènes et gènes-tabac sur le risque de cancer. Les données génotypiques (1.800 polymorphismes localisés sur 230 gènes de réparation appartenant à 9 voies biologiques différentes) et d’exposition au tabac, de 3.500 cas et 4.400 témoins inclus dans 6 études pan-génomiques (Europe de l’Est, Canada, Royaume-Uni, Norvège, Estonie et France) ont été analysées. Nos premiers résultats mettent en évidence une association avec un polymorphisme du gène MSH5 et une interaction entre le tabac et le gène RAD54B. De façon intéressante, ces deux gènes interviennent dans la même voie de réparation de l’ADN par recombinaison homologue.
L’analyse des données selon les 9 voies de réparation est en cours.
Collaborations nationales et internationales
Collaborations nationales
Dr. Vincent Laugel (Hôpital de Strasbourg) pour le diagnostic et l’analyse du syndrome de Cockayne
Dr. Nadem Soufir (Hôpital Bichat, Paris) pour le séquençage des gènes XP
Dr. François Cartault (CHU de Saint-Denis de La Réunion) pour l’étude des malades XPC à peau mélanique
Dr. Denis Biard (CEA) pour la caractérisation de cellules humaines KO pour certains gènes de réparation
De nombreux dermatologues et cliniciens Français pour le diagnostic des maladies de la réparation
Dr. Miria Ricchetti (Institut Pasteur, Paris) pour l’analyse des mitochondries des cellules CS
Dr. Lionel Larue (Institut Curie, Orsay),
Dr. Vladimir Lazar (plateforme de génomique de l’IGR, Villejuif),
Dr. Philippe Dessen (plateforme de bioinformatique, IGR, Villejuif) pour l’analyse de l’expression de gènes dans les mélanomes.
Dr. Annette Larsen (Hôpital Saint Antoine, Paris) pour l’analyse des voies de réparation dans la résistance des médicaments antitumoraux.
Dr Janet Hall (INSERM U612, Orsay) pour la mesure de la capacité de réparation de l’ADN
Dr Mark Lathrop (Centre National de Génotypage) pour l’analyse des variants génétiques
Collaborations internationales
Dr. Alan Lehmann (Sussex U., UK),
Dr. Ken Kraemer (NIH, Bethesda, USA),
Dr. Koos Jasper (Erasmus U., Rotterdam, Pays Bas),
Dr. Mohamed Zghal (Tunis, Tunisie) et Dr. Miria Stefanini (Pavie, CNR, Italie) pour le diagnostic des maladies de la réparation.
Prof. Carlos Menck (University de Sao Paulo, Brésil) pour l’analyse moléculaire de la réparation par NER
Prof. Phil Hanawalt (Stanford U., USA) pour l’analyse des malades UVSS.
Dr Hans Krokan et Dr Lars Vatten (University of Science and Technology, Trondheim, Norvège),
Dr Andres Metspalu (University of Tartu, Estonie),
Dr John Field (University of Liverpool, Royaume-Uni),
Dr Rayjean Hung (Samuel Lunenfeld Research Institute, Toronto Canada) et Dr Paul Brennan (International Agency for Research on Cancer, Lyon, France) pour les données pan-génomiques
Activités d'enseignement
Cours à l’agrégation de biochimie ( ENS, Cachan)
Cours à l’Institut Pasteur (Paris)
Cours à l’Institut de Formation Supérieure BioMédicale (IFSBM, Villejuif)
Cours M2 (Université Paris VI et XI)
Cours au DIU d’oncogénétique (AP-HP)
Brevet
Brevet N° EP1404845 : T. Magnaldo et A. Sarasin
Use of the CD24 marker gene for the selection of keratinocyte stem cells transformed by exogenous sequences.
Participation aux congrès
Invitation comme conférenciers dans de nombreux congrès nationaux et internationaux dans le domaine de la réparation de l’ADN, de la thérapie génique et dans l’analyse des SNPs.
Publications
Thèses soutenues
Contribution à la validation statistique des biomarqueurs issus des biopuces en oncologie, Stefan Michiels, 9 septembre 2008, Université Paris XI, Directeur de thèse : Simone Benhamou
Masters soutenus
-
Développement d’un modèle de thérapie cellulaire du xeroderma pigmentosum par recombinaison homologue assistée par des méganucléases,
Aurélie Dupuy, 3 juillet 2008, Ecole Doctorale de Cancérologie, Université Paris-Sud, Encadrant : Anne STARY
- Du xeroderma pigmentosum au cancer : tolérance des lésions de l’ADN par une voie alternative ?
Annabel Quinet de Andrade, 2 juillet 2009, Ecole Doctorale de Physiologie et physiopathologie, Université Pierre et Marie Curie, Encadrant : Anne STARY
