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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