Sevenet, N.

I-Revues

31es Journées de la SFSPM, Lyon, novembre 200938
Quel est l’ apport de la biologie  
pour les patientes ?
Les outils de la biologie moléculaire
Molecular oncology in genetic labs
Mots-clés : Génomique – Biopuces – Tests – Prédiction thérapeutique – Biologie moléculaire.
Keywords: Genomics – Microarrays – Tests – Therapeutic prediction – Molecular biology.
N. Sévenet*
* Institut Bergonié, laboratoire de génétique constitutionnelle, Bordeaux.
L’augmentation.importante.de.la.quantité.d’.analyses.de.biologie.moléculaire.à.réaliser.sur.une.biopsie.tumorale.ou.sur.un.fragment.d’.exérèse.éclaire.d’.un.regard.nouveau.
cette.discipline.récente.dans.les.laboratoires.de.biologie,.essentiel-
lement.hospitaliers..En.effet,.le.corpus.des.études.de.génétique.
moléculaire.publiées.à.propos.du.cancer.du.sein.ne.cesse.de.croître.
et.démontre.l’.utilité.de.cette.approche.méthodologique.dans.le.
dépistage.précoce,.le.diagnostic,.le.pronostic.et.le.traitement.du.
cancer.du.sein.(1)..En.introduction.au.congrès.2009.de.l’.American.
Society.of.Clinical.Oncology.(ASCO),.Richard.Schilsky.présentait.
l’.ensemble.des.moyens.à.mettre.en.œuvre.pour.une.médecine.
assurant.un.confort.au.patient.cancéreux,.au.premier.rang.desquels.
les.techniques.de.génétique.moléculaire,.qu’.elles.soient.classiques.
(marqueur).ou.innovantes.(génomique.et.ses.corollaires).[2].
À.mesure.que.le.génome.humain.est.séquencé,.que.des.cartes.
complètes.d’.interaction.protéique.sont.publiées,.la.communauté.
scientifique.et.médicale.découvre.la.complexité.du.réseau.cellulaire.
eucaryote..Ainsi.les.techniques.d’.analyse.globale.sont-elles.deve-
nues.essentielles,.tant.d’.un.point.de.vue.technique.qu’.économique..
L’.utilisation.de.la.biologie.moléculaire.dans.le.cancer.du.sein.–.qui.
constitue.une.pathologie.remarquablement.hétérogène.–.permet.
une.meilleure.compréhension.des.mécanismes.d’.oncogenèse.mais.
également.une.nouvelle.description.nosologique.complétant.les.
classifications.anatomopathologiques.;.enfin,.ces.techniques.visent.
à.établir.de.nouveaux.critères.thérapeutiques.décisionnels.au.côté.
de.ceux.utilisés.dans.la.pratique.clinique.quotidienne.(âge,.taille.
tumorale,.envahissement.ganglionnaire,.grade,.statut.des.récepteurs.
hormonaux…)..Cette.courte.revue,.basée.sur.une.présentation.
thématique.des.objectifs.de.la.biologie.moléculaire.dans.le.cancer.
du.sein,.ne.se.veut.pas.exhaustive.mais.pointe.les.applications.
cliniques.des.techniques.de.biologie.moléculaire.au.sens.large.
Intérêt de la biologie moléculaire  
dans le cancer du sein
La recherche de marqueurs génétiques  
de susceptibilité au cancer du sein
En.1994.et.1995,.les.deux.gènes.majeurs.de.susceptibilité.au.
cancer.du.sein,.BRCA1.et.BRCA2 (3, 4), étaient.caractérisés.après.
une.stratégie.classique.de.liaison.génétique.et.de.clonage.posi-
tionnel..Ces.découvertes.fondamentales,.qui.expliquaient.une.partie.
(20-25.%).des.syndromes.de.prédisposition.héréditaire.au.cancer.
du.sein,.permirent.de.penser.que.cette.tumeur,.bien.qu’.hétéro-
gène.dans.sa.description.anatomopathologique,.survenait.sur.des.
terrains.génétiques.d’.altérations.monogéniques.peu.fréquentes.
dans.la.population.et.sur.des.gènes.à.forte.pénétrance..Force.est.de.
constater,.15.années.plus.tard,.qu’.il.n’.en.est.rien..Quelques.gènes.
supplémentaires.ont.été.isolés.par.les.mêmes.approches.de.liaison.
génétique.et.de.clonage,.dont.les.mutations.confèrent.un.risque.
tumoral.élevé.(pénétrance.élevée).et.sont.également.à.l’.origine.de.
syndromes.de.prédisposition.au.cancer.du.sein.:.PTEN.et.la.maladie.
de.Cowden,.p53.et.le.syndrome.de.Li-Fraumeni,.LKB1/STK11.et.le.
syndrome.de.Peutz-Jeghers (pour revue, 5)..Par.des.approches.de.
génétique.des.populations.ainsi.que.des.analyses.de.liaison.génétique.
dans.les.familles,.une.série.d’.autres.variants.a.été.caractérisée.dont.
le.risque.tumoral,.induit.par.leur.altération,.est.modéré.(pénétrance.
modérée).:.CHEK2.1100delC.(une.mutation.spécifique),.ATM,.
BRIP1,.PALB2..En.raison.du.faible.risque.tumoral.induit.et.de.
leur.rareté.dans.la.population,.leur.implication.pathogénique.se.
limite.à.moins.de.3.%.des.syndromes.héréditaires.de.cancer.du.sein.
Finalement,.la.grande.majorité.des.cancers.du.sein.obéit.à.un.
modèle.polygénique.résultant.probablement.de.la.combinaison.
de.plusieurs.variants.dont.la.fréquence.dans.la.population.est.
importante.(plus.de.5.%).mais.dont.l’.implication.pathogénique.est.
remarquablement.faible.(variants.de.faible.pénétrance)..Les.progrès.
technologiques.majeurs.dans.les.domaines.du.grand.séquençage.et.
du.génotypage,.dont.le.séquençage.du.génome.humain.et.la.carac-
térisation.dans.plusieurs.populations.de.dizaines.de.millions.de.
variations.nucléotidiques.polymorphiques.(SNP,.single-nucleotide 
polymorphism).issues.du.programme.de.génotypage.HapMap,.ont.
permis.aux.scientifiques.et.aux.cliniciens.de.mener.de.nouvelles.
investigations.à.très.grande.échelle.et.sans.hypothèse.préalable,.
les.études.d’.association.pan-génome.(genome-wide association 
studies),.en.vue.de.caractériser.des.variants.fréquents.dans.la.
population.générale.et.de.les.lier.au.cancer.du.sein.sporadique.ou.
familial.(pour revues, 6, 7).
Trois.études.d’.association.pan-génome.menées.dans.le.cancer.du.
sein.ont.ainsi.caractérisé.7.loci.de.susceptibilité.:.FGFR2,.TNRC9,.
MAP3K1,.LSP1,.8q24,.2q35,.et.5p12..Aucun.de.ces.variants.ne.se.
trouve.dans.ou.à.proximité.d’.une.région.codante.(exon.d’.un.gène),.
mais.dans.des.régions.introniques,.voire.intergéniques..L’.associa-
tion.la.plus.forte.est.un.SNP.situé.dans.l’.intron.2.du.gène.FGFR2,.
dont.l’.allèle.causal.est.présent.chez.environ.40.%.de.la.population.
européenne,.et.dont.le.génotype.homozygote.rare.entraîne.un.
risque.tumoral.mammaire.chez.les.femmes.de.1,63.comparati-
31es Journées de la SFSPM, Lyon, novembre 2009 39
Les outils de la biologie moléculaire
vement.à.l’.autre.génotype.(homozygote.de.l’.allèle.non.causal)..
Bien.que.la.caractérisation.de.FGFR2.résulte.d’.une.approche.sans.
hypothèse,.l’.implication.de.ce.gène.–.qui.code.une.tyrosine.kinase.
transmembranaire.–.dans.la.tumorigenèse.mammaire.avait.déjà.été.
décrite,.ainsi.que.sa.surexpression.dans.plus.de.10.%.des.tumeurs.
du.sein.ou.sa.corrélation.aux.tumeurs.RE+.(pour revue, 8)..Ces.
résultats.démontrent.comment.sont.caractérisés,.par.des.approches.
techniques.différentes,.des.mécanismes.biologiques.similaires.
Les classifications moléculaires
Si.la.première.publication.rapportant.le.dépôt.d’.acide.nucléique.
sur.une.lame.de.verre.traitée.date.de.1991,.la.première.application.
de.cette.technologie.afin.d’.étudier.en.une.seule.expérimentation.les.
échantillons.complexes.d’.ADN.a.été.réalisée.par.le.laboratoire.de.
Patrick.Brown.à.l’.Université.de.Stanford.aux.États-Unis,.dès.1995.
(9)..C’.est.en.cancérologie.que.l’.utilisation.des.biopuces.est.désor-
mais.la.plus.courante..Ainsi,.il.est.possible.de.déterminer.l’.état.
d’.expression.de.groupes.tumoraux.définis.et.homogènes.(profiling),.
avec.pour.finalité.une.classification.des.tumeurs.basée.sur.ces.profils.
d’.expression.(clustering) [10]..Il.est.important.de.noter.que.toutes.
ces.signatures.moléculaires.générées.à.partir.des.profils.d’.expres-
sion.génique.de.tumeurs.recoupent.les.classifications.anatomopa-
thologiques.et/ou.immuno-histochimiques,.mais.font.également.
apparaître.de.nouveaux.sous-groupes.tumoraux.de.définition.ou.
d’.évolution.différente.des.précédents..Cela.permet.de.confirmer.
en.partie.la.réalité.phénotypique.des.résultats.des.biopuces.
Les.biopuces.à.ADN.(microarrays).définissent.un.ensemble.
de.procédés.caractérisés.par.un.même.schéma.expérimental.:.un.
acide.nucléique.(ADN/ARN).à.caractériser.(la.cible).est.extrait.
d’.un.groupe.homogène.de.cellules.ou.d’.un.tissu.d’.intérêt,.puis.
“marqué”.(coloré.avec.un.flurorochrome.ou.un.traceur.radioactif).
et.cohybridé.avec.un.ADN/ARN.provenant.d’.un.groupe.cellulaire.
contrôle,.sur.un.support.solide.(lame.de.verre,.membrane.de.nylon,.
etc.).présentant.à.sa.surface.entre.100.et.1.000.000.de.spots.d’.acides.
nucléiques.immobilisés.(les.sondes)..Après.hybridation.longue,.puis.
une.série.de.lavages.stringents,.le.support.est.placé.dans.un.scanner.
(ou.un.détecteur.de.radioactivité).soumis.à.un.laser.excitant.les.
molécules.de.fluorescence.des.cibles.retenues.par.hybridation.
spécifique.sur.les.sondes.immobilisées..Le.signal.émis.est.capturé.
et.converti.informatiquement.en.signal.d’.intensité.(échelle.de.gris)..
Ce.signal.est.retraité.informatiquement.avec.attribution.de.couleurs.
standard.(cyanine.5.:.rouge.;.cyanine.3.:.vert)..Selon.l’.intensité.et.
la.caractéristique.du.signal.émis,.l’.expérimentateur.connaît.ainsi.
précisément.le.type.d’.acide.nucléique.(la.sonde.est.connue).et.sa.
quantité.relative.par.rapport.aux.autres.dans.la.solution.complexe.
d’.acides.nucléiques.de.l’.échantillon.d’.intérêt..Après.analyse.de.
l’.image,.les.résultats.sont.traités.statistiquement.au.moyen.de.logi-
ciels.et.d’.algorithmes.adaptés..Suivant.le.type.de.biopuces.à.ADN.
utilisé,.il.sera.possible.d’.étudier.le.génome.ou.le.transcriptome.d’.un.
groupe.homogène.de.cellules.(ou.d’.un.tissu)..Les.biopuces.à.ADN.
génomique.sont.notamment.utilisées.en.hybridation.génomique.
comparative.(CGH,.comparative genomic hybridization).afin.de.
tester.l’.intégrité.du.génome.de.cellules.d’.intérêt..L’.intensité.et.la.
couleur.du.signal.émis.en.fin.d’.hybridation.par.chacun.des.spots.
d’.ADN.génomique.permettent.de.déterminer.le.type.d’.altéra-
tion.génomique.pour.ce.fragment.d’.ADN..Par.exemple,.un.spot.
rouge.démontrera.une.surreprésentation.de.cette.région.d’.ADN.
génomique.dans.les.cellules.étudiées.(amplification,.duplication),.
tandis.qu’.un.spot.vert.démontrera.une.perte.de.matériel.génétique.
pour.cette.région.d’.ADN.génomique.(délétion,.perte.d’.allèle)..Les.
biopuces.d’.expression.permettent.l’.étude.du.transcriptome..Étant.
donné.que.la.plupart.des.variations.phénotypiques.cellulaires.sont.
liées.à.des.modifications.du.transcriptome,.il.paraît.pertinent.de.
documenter.l’.expression.génique.d’.un.groupe.cellulaire.tumoral..
Les.biopuces.d’.expression.sont.probablement.les.lames.les.plus.
utilisées.compte.tenu.de.leur.rapport.qualité/prix.avantageux.et.
de.la.grande.quantité.d’.informations.pertinentes.qu’.elles.génèrent..
L’.ARN.total.ou.messager.(la.cible),.est.extrait.de.deux.groupes.de.
cellules.(ou.tissu).:.un.groupe.contrôle.et.le.groupe.de.cellules.à.
étudier..Après.hybridation,.lavages,.puis.lecture,.l’.intensité.et.la.
coloration.des.spots.d’.acides.nucléiques.du.support.reflètent.la.
quantité.relative.des.ARN.les.uns.par.rapport.aux.autres.
Les.principaux.résultats.en.CGH.tendent.à.montrer.que.les.
tumeurs.du.sein.sporadiques.se.répartissent.essentiellement.en.
quatre.groupes.:.les.tumeurs.de.génome.stable,.les.tumeurs.avec.
des.réarrangements.chromosomiques.récurrents.(1p,.16q),.les.
tumeurs.avec.des.pertes/gains.de.bras.entiers.chromosomiques,.
et.les.tumeurs.de.génome.très.remanié,.présentant.une.grande.
instabilité.génétique.et.dans.lesquelles.on.retrouve.la.majorité.des.
tumeurs.héréditaires.mutées.pour.BRCA1.ou.BRCA2.ainsi.que.les.
tumeurs.de.pronostic.défavorable.(pour revue, 11).
Les.études.d’.expression.génique.ont.démontré.également.quatre.
classes.tumorales.:.les.tumeurs.du.sein.basal-like,.les.tumeurs.
amplifiées.pour.le.gène.ERBB2.(HER2),.les.tumeurs.luminales.A,.et.
les.tumeurs.luminales.B..Ces.groupes.correspondent.assez.bien.aux.
descriptions.cliniques.basées.sur.le.statut.des.récepteurs.hormonaux.
et.de.la.protéine.HER2,.ainsi.que.sur.le.grade.histologique.ou.les.
marqueurs.de.prolifération.cellulaire..Ces.résultats.feront.l’.objet.de.
la.présentation.d’.A..Vincent-Salomon.“La nouvelle classification 
des cancers du sein : apport de la pathologie moléculaire”.
Le pronostic clinique
Utilisant. la. technologie. des. biopuces. d’.expression,. de.
nombreuses.équipes.ont.déterminé.des.signatures.moléculaires.
prédisant.l’.évolution.clinique.avec.une.précision.plus.importante.
que.les.critères.habituellement.utilisés.(pour revue, 12)..Selon.
le.type.d’.étude.rétrospective.menée.et,.surtout,.selon.le.schéma.
expérimental.utilisé,.les.signatures.moléculaires.sont.différentes.et.
ne.présentent.que.très.peu.de.gènes.en.commun..Enfin,.la.plupart.
de.ces.signatures.moléculaires.pronostiques.sont.désormais.mises.
en.œuvre.par.des.start-up.commercialisant.des.“tests.génomiques”..
Dans.ces.cas-là,.l’.analyse.bio-informatique.et.statistique.l’.emporte.
sur.la.partie.biologie.moléculaire.expérimentale.
Ainsi,.une.approche.top-down.supervisée.(l’.analyse.statistique.
était.contrainte.par.les.données.d’.évolution.tumorale).a.permis.
la.caractérisation.d’.un.set.de.78.gènes.(MammaPrint®,.Agendia).
facilitant.la.classification.en.bon.ou.mauvais.pronostic.des.femmes.
présentant.un.cancer.du.sein.sans.atteinte.ganglionnaire,.de.moins.
de.5.cm,.de.stade.I.ou.II.et.âgées.de.moins.de.61.ans.(“signature.
d’.Amsterdam”)..Utilisant.une.approche.de.type.bottom-up,.une.
autre.équipe.a.caractérisé.une.signature.de.97.gènes.appelée.
“grade.génomique”,.différenciant.un.bas.grade.génomique.et.un.
haut.grade,.correspondant.peu.ou.prou.au.“grading”.histologique.
(pour revue, 13).
Deux.autres.signatures.génomiques.sont.issues.de.la.RT-PCR.
semi-quantitative,.technologie.basée.sur.le.principe.de.la.PCR,.
permettant.l’.estimation.quantitative.du.nombre.de.transcrits.
(donc.du.niveau.d’.expression.d’.un.gène).au.sein.d’.un.groupe.
31es Journées de la SFSPM, Lyon, novembre 200940
N. Sévenet
cellulaire.donné..Utilisant.21.gènes.(Recurrence score,.Onco-
type.DX®,.Genomic.Health).ou.le.rapport.d’.expression.de.2.gènes.
(HOXB13/IL17R).[2-gene ratio,.Theros®,.Biotheranostics],.ces.
signatures.définissent.des.scores.de.rechute.tumorale..Deux.essais.
cliniques.(TAILORx.et.MINDACT).sont.en.cours.afin.de.valider.
les.signatures.pronostiques.utilisant.respectivement.Oncotype.
DX®.et.MammaPrint®.
La prédiction thérapeutique
Établir.une.signature.d’.expression.génique.de.prédiction.de.
réponse.à.la.chimiothérapie.uniquement.sur.les.cellules.de.la.
tumeur.est.probablement.trop.restrictif,.puisque.l’.environnement.
tumoral,.qu’.il.soit.cellulaire.(stroma.entourant.la.tumeur).ou.orga-
nique.(caractéristiques.de.l’.hôte.en.termes.de.pharmacogénétique.
et.métabolisme.médicamenteux),.n’.est.pas.pris.en.compte.(14)..La.
plupart.des.études.se.concentrent.ainsi.sur.l’.étude.de.la.sensibilité.
des.tumeurs.du.sein.à.la.chimiothérapie.préopératoire.(situation.
néoadjuvante).et.analysent.la.réponse.pathologique.complète.au.
niveau.anatomopathologique..Une.étude.génomique.menée.sur.
133.patientes.présentant.une.tumeur.du.sein.de.stade.I,.II.ou.III.et.
ayant.reçu,.avant.la.chirurgie,.du.paclitaxel.avec.une.combinaison.
de.5-fluorouracile,.doxorubicine.et.cyclophosphamide,.a.permis.de.
caractériser.une.signature.de.30.gènes.prédicteurs.d’.une.réponse.
pathologique.complète..Cette.signature.ainsi.que.quelques.autres.
issues.d’.études.pilotes.ne.sont.pas.commercialisées.et.nécessitent.
d’.être.validées.dans.des.essais.cliniques.multicentriques.
Et dans le futur ?
L’.extraordinaire.avancée.de.la.biologie.moléculaire.dans.le.
cancer.du.sein.ces.dernières.années.a.consisté.dans.le.dévelop-
pement.de.ces.techniques.ouvertes.ou.semi-ouvertes,.et.dans.la.
recherche.de.déterminants.génétiques.sans.hypothèse.préconçue..Le.
développement.des.signatures.moléculaires.apporte.aux.cliniciens.
une.aide.décisionnelle.de.thérapie.pour.les.tumeurs.du.sein.où.les.
critères.anatomopathologiques.sont.intermédiaires.
Les.progrès.technologiques.majeurs.attendus.reposent.sur.le.
séquençage.à.très.haut.débit.ainsi.que.sur.le.génotypage.de.millions.
de.SNP.par.tumeur.(15)..Parallèlement,.apparaissent.sur.le.marché.
des.automates.de.dissection.des.fragments.tumoraux.de.plus.en.plus.
efficaces,.permettant.d’.isoler.quelques.cellules.tumorales..Enfin,.
l’.étude.des.espèces.d’.ARN.différentes.des.classiques.ARN.messagers.
(microARN,.ARN.issus.d’.ADN.antisens,.ARN.de.pseudogènes,.
ARN.issus.de.séquences.non.codantes).devrait.contribuer.à.une.
nouvelle.approche.diagnostique.
À.la.lumière.de.ces.découvertes,.une.nouvelle.spécialité.de.
médecine.moléculaire.émerge,.avec.comme.finalité,.notam-
ment,.la.prise.en.compte.de.l’.ensemble.des.critères.moléculaires.
d’.une.tumeur.dans.le.diagnostic,.le.pronostic.et.la.prédiction.
thérapeutique..Cela.nécessite.une.coopération.renforcée.entre.
biologistes,.généticiens,.anatomopathologistes.et.cliniciens,.et.
des.temps.de.réponse.diagnostique.courts.et.intégrés.en.routine.
hospitalière.. ■
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Molecular oncology in genetic labs

http://documents.irevues.inist.fr/bitstream/2042/34673/1/SFSPM_2009_38.pdf

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