INTRODUCTION

Les évènements pathogéniques à l’origine du développement des leucémies aiguës lymphoblastiques (LAL) de l’enfant sont aujourd’hui encore inconnus mais de nouvelles approches technologiques ont permis ces dix dernières années d’étayer des hypothèses quant à l’origine, l’initiation et le développement de ces maladies. Parmi les plus significatives on peut citer : le développement des méthodes de transgenèse dans les modèles murins ; l’utilisation de modèle de souris immunodéficientes permettant la xénogreffe de cellules leucémiques humaines auparavant difficilement analysables par les méthodes de culture cellulaire et enfin, la possibilité d’inactivation conditionnelle de gènes dans les modèles animaux. De façon parallèle le séquençage du génome humain, les avancées des biotechnologies avec l’analyse du transcriptome par puces d’expression, la génomique comparative et le séquençage complet du génome des cellules tumorales par l’utilisation de puces explorant les variabilités des polymorphismes génétiques permettent aujourd’hui des progrès de plus en plus rapides dans l’exploration des caractéristiques de cellules leucémiques.

Rappel épidémiologique

Moins de 5 % des LAL sont liées à une prédisposition génétique telle que l’existence d’une trisomie 21, la présence d’un déficit immunitaire constitutionnel ou l’existence d’un syndrome d’instabilité chromosomique. Concernant les autre facteurs de risque supposés, les enquêtes épidémiologiques de grande échelle ont conduit à des résultats parfois contradictoires selon la nature du risque étudié : occupations parentales, tabagisme passif, lieu de domicile, infections durant l’âge pré-scolaire, exposition aux radiations ionisantes de faible intensité, aux solvants et pesticides ou aux champs électriques et magnétiques [1-3]. De façon plus récente, le surpoids à la naissance, les expositions maternelles pendant la grossesse, l’allaitement et le mode de garde dans la petite enfance ont montré un lien statistique avec le développement de la maladie dans l’enfance [4-6].

L’épidémiologie descriptive rendue possible en France grâce à l’existence du registre national des cancers pédiatriques, montre que l’incidence des LAL est pour la période 1990-1999 de l’ordre de 420 nouveaux cas par an en France et représente la première forme de cancer chez l’enfant (30-35 %). Les LAL de la lignée B ont un pic d’âge de diagnostic compris entre deux et six ans dans les pays industrialisés et cette présentation a été historiquement associée à l’industrialisation et à l’élévation du niveau de vie. Cette distribution d’âge n’est, par contre, pas retrouvée dans les LAL de la lignée T (15 % des LAL) ou les LAL de type Burkitt (4 %). Les LAL de l’adolescent (environ cinquante cas par an chez l’adolescent de quinze à dix-neuf ans en France) sont de présentations plus polymorphes et plus fréquemment associées au phénotype T ou à la présence du transcrit BCR-Abelson [7, 8].

Phénotype des cellules leucémiques

Les leucémies aiguës sont des proliférations clonales de cellules hématopoïétiques engagées dans la différentiation T ou B ayant perdu leur capacité de différentiation par anomalie des mécanismes d’apoptose et/ou de contrôle du cycle et de la maturation cellulaire [9]. Ce blocage de maturation peut parfois survenir dans une cellule souche hématopoïétique ayant des capacités de développement vers plusieurs lignées cellulaires [10]. Les cellules leucémiques (CL) présentent un réarrangement du locus des immunoglobulines et/ou du récepteur à l’antigène des cellules T (TCR), expriment à leur surface des protéines qui correspondent aux étapes précoces de la maturation des cellules lymphocytaires T ou B normales, mais présentent des anomalies génomiques conduisant à un arrêt de maturation spécifique de la CL [11].

Ces notions sont établies depuis la fin des années 90 parallèlement à une meilleure connaissance de l’ontogénie des lymphocytes B et T chez l’homme [12]. L’intérêt de ces analyses est principalement de permettre une nosologie des LAL basée sur les différents stades de maturation observés. Elle permet une aide indiscutable au moment du diagnostic, guide les orientations thérapeutiques et peut conduire à identifier des éléments de pronostic en particulier dans les LAL T.

Quelles sont les anomalies géniques identifiées dans les cellules leucémiques des LAL de l’enfant ?

Les anomalies chromosomiques de nombre et de structure ont été à l’origine de l’identification de nombreux mécanismes fondamentaux de la leucémogenèse. Les translocations chromosomiques conduisent en règle à l’activation de facteurs de transcription qui sont des éléments majeurs de la régulation de l’hématopoïèse au cours du développement [11]. Ces facteurs de transcription sont exprimés de façon aberrante dans les cellules leucémiques et conduisent à leur tour à l’activation ou la répression de gènes cibles [13]. La figure 1 représente la répartition des anomalies et en cas de translocations, les gènes impliqués. Les analyses du transcriptome ont confirmé que ces différents types d’anomalies telles que les LAL avec hyperploïdie (25 % des LAL de la lignée B de l’enfant) ou avec translocation TEL-AML1 (22 % des LAL de la lignée B) correspondaient à des profils transcriptionnels homogènes dans chaque sous catégorie [14]. Ces analyses ont ainsi confirmé l’hétérogénéité des LAL de l’enfant et incitent à poursuivre l’analyse de leur spécificité en terme de réponse aux traitements en particulier [15, 16].

Les translocations identifiées ne suffisent pas en elles-mêmes à reproduire le phénotype leucémique dans les modèles animaux. Depuis leur identification de nombreux travaux ont montré le rôle des modifications associées du génome des CL. A titre d’exemple, si l’on reprend le cas fréquent des LAL avec t(12 ; 21), la perte du facteur de transcription TEL sur l’allèle non réarrangé survient secondairement dans la plupart des cas et participe à la transformation tumorale [17, 18].

En 2007, Mulligan et collaborateurs ont analysé les cellules leucémiques d’une cohorte de 242 enfants présentant une LAL en utilisant la technique de génomique comparative microarrays qui permet de détecter les pertes et ajoûts de matériel chromosomique sur l’ensemble du génome humain avec une sensibilité élevée de détection (5Kb) [19]. Cette analyse a été particulièrement fructueuse car elle a permis de montrer que la fréquence des anomalies associées était très élevée, 40 % dans les LAL de la lignée B, et qu’elles correspondaient fréquemment à des pertes de fonctions de gènes impliqués dans la lymphopoïèse et l’hématopoïèse [20]. Les principaux gènes identifiés sont les gènes PAX5, Ikaros, EBF1. Ainsi le lien supposé entre leucémogenèse et anomalie de la différentiation cellulaire se trouve clairement confirmé [21].

Origine prénatale du clone leucémique

Les jumeaux homozygotes sont exposés à un risque élevé de LAL si l’un des deux jumeaux est atteint. Le taux de concordance est variable selon l’âge de survenue de la leucémie dans la fratrie. Il est de 100 % en cas de grossesse monochoriale et lorsque la leucémie survient avant l’âge d’un an, comme dans le cas des LAL avec réarrangement du gène MLL. L’hypothèse d’un transfert de cellule leucémique par les anastomoses placentaires a été confirmée par les études de Greaves sur des couples de jumeaux en montrant l’identité des clones leucémiques tant au plan moléculaire avec identité du point de cassure de la translocation identifiée (TELAML1) que par l’étude du locus des Ig du clone lymphoblastique [22]. L’origine prénatale du clone leucémique qui découle de ces observations a été ensuite confirmée par la mise en évidence du clone leucémique sur le papier buvard des tests de Guthrie réalisés à la naissance chez des enfants ayant ultérieurement présenté une LAL [23, 24]. Enfin le screening systématique dans le sang cordonal du gène de fusion TEL-AML1 a révélé la présence du transcrit de fusion dans 1 % des cas ce qui représente 100 fois la prévalence attendue des LAL de l’enfant avec transcrit TEL-AML1. Le taux de concordance des jumeaux homozygotes est dans ce cas d’environ 10 % [25]. L’ensemble de ces données, la durée et la variabilité du délai constaté entre la détection possible du clone pré-leucémique et le développement clinique de la maladie montrent clairement que des événements post-nataux sont nécessaires à la transformation leucémique. Dans les LAL de la lignée T la détection du clone réarrangé est plus rare et n’a été décrite que dans de rare cas, avec l’identification récente de la mutation de l’oncogène Notch1 dans le sang fœtal ;

là encore la transformation leucémique nécessite d’autres évènements après la naissance [26].

Peut-on expliquer le tropisme méningé des LAL ?

Les mécanismes conduisant à l’envahissement du système nerveux par les cellules leucémiques sont mal compris. Macroscopiquement les CL peuvent atteindre le LCR par les plexus choroïdes, envahir le SNC directement par les capillaires endocérébraux, ou infiltrer l’espace sous-arachnoïdien à partir des os et de la moelle de la base du crâne ou des racines d’un nerf envahi [27]. Au plan biologique, la connaissance récente des mécanismes conduisant à la circulation des lymphocytes a conduit à quelques hypothèses. En effet les lymphocytes adhèrent et traversent les barrières endothéliales par l’intermédiaire de l’action des chémokines et de leurs récepteurs [28, 29]. CCR7 est un récepteur de chemokine dont le rôle dans la localisation des lymphocytes dans les tissus extra médullaires et le SNC est décrit.

Une étude récente montre que CCR7 semble directement régulé par le gène Notch1 facteur de transcription essentiel de la leucémogenèse dans les LALT et muté dans 50 % des LALT. Ce type d’anomalie de régulation pourrait donc expliquer la fréquence de l’atteinte méningée dans les LALT et conduire à des cibles thérapeutiques spécifiques afin de réduire le risque de localisation de la maladie dans le SNC [30].

Existe-t-il des cellules souches leucémiques dans les LAL de l’enfant ?

La notion de cellules souches leucémiques a été définie par les capacité des CL à reproduire de façon séquentielle une prolifération leucémique dans un modèle de souris immunodéficientes. La définition précise du phénotype de ces cellules permettrait, en théorie, de définir de nouvelles cibles thérapeutiques puisque elles sont capables de quiescence, et d’auto renouvellement et sont possiblement à l’origine des rechutes successives observées chez les patients de haut risque. Contrairement aux leucémies aiguës myéloblastiques où une telle population semble identifiée et restreinte aux cellules blastiques CD34+/CD38- la situation est moins claire dans les LAL. Concernant les LALT nous avons participé au travail de l’équipe de F Pflumio qui a ainsi pu montrer l’existence d’une population blastique initiatrice de la leucémie dont le gène Notch1 apparaît, lorsqu’il est muté, comme le régulateur principal [31]. Dans les LAL de la lignée B, des travaux récents montrent que les cellules blastiques provenant de patients porteurs de LAL ont la propriété, quelles que soient les sous populations analysées, et y compris les fractions de populations les plus matures (CD19+), de garder la capacité de promouvoir le développement de la leucémie dans le modèle xénogreffe [31, 32] . Il semble donc que, au moins dans les LAL de la lignée B, la plasticité des cellules de LAL ne permet pas d’identifier une population de cellules souches leucémiques initiatrices. Il semble que les propriétés intrinsèques de ces cellules transformées leur permettent de garder leur capacité d’auto renouvellement et les propriétés leur permettant de reproduire le phénotype leucémique après transplantations successives dans les souris immunodéficientes.

CONCLUSION

De nombreux questionnements persistent quant à l’origine des LAL de l’enfant.

Néanmoins la possibilité d’analyser de façon complète l’ensemble des anomalies géniques et épigéniques présentes dans les CL doit permettre de conduire à de nouvelles méthodes de diagnostic et d’analyse. Ces recherches permettent d’envisager de nouvelles thérapeutiques ciblant les anomalies moléculaires identifiées et à terme de proposer un traitement adapté à chaque patient dans l’espoir d’augmenter ses chances de guérison en réduisant les risques et séquelles liés aux traitements actuels.

BIBLIOGRAPHIE [1] KINLEN L. — Infections and immune factors in cancer: the role of epidemiology.

Oncogene, 2004, 23 , 6341-6348.

[2] BUFFLER P.A., KWAN M.L., REYNOLDS P., URAYAMA K.Y. — Environmental and genetic risk factors for childhood leukemia: appraising the evidence. Cancer Invest., 2005, 23 , 60-75.

[3] CLAVEL J., BELLEC S., REBOUISSOU S., MENEGAUX ., FEUNTEUN J., BONAITI-PELLIE C. et al. —

Childhood leukaemia, polymorphisms of metabolism enzyme genes, and interactions with maternal tobacco, coffee and alcohol consumption during pregnancy. Eur. J. Cancer Prev., 2005, 14, 531-540.

[4] AHLBOM A., DAY N., FEYCHTING M., ROMAN E., SKINNER., DOCKERTY J., LINET M., MCBRIDE M., MICHAELIS J., OLSEN J.H., TYNES T., VERKASALO K. — A pooled analysis of magnetic fields and childhood leukaemia. Br. J. Cancer, 2000, 83 , 692-698.

[5] HJALGRIM L.L., ROSTGAARD K., HJALGRIM H., WESTERGAARD T., THOMASSEN H., FORESTIER E.

et al . — Birth weight and risk for childhood leukemia in Denmark, Sweden, Norway, and

Iceland.

J. Natl. Cancer Inst., 2004, 96 , 1549-1556.

[6] GREAVES M., BUFFLER P.A. — Infections in early life and risk of childhood ALL.

Br. J. Cancer, 2009, 100 , 863.

[7] CLAVEL J., GOUBIN A., AUCLERC M.F., AUVRIGNON A., WATERKEYN C., PATTE C. et al . —

Incidence of childhood leukaemia and non-Hodgkin’s lymphoma in France: National Registry of Childhood Leukaemia and Lymphoma, 1990-1999. Eur. J. Cancer Prev. 2004, 13 , 97-103.

[8] CLAVEL J. — Epidemiology of childhood cancers.

Rev. Prat., 2007, 57, 1067-1069.

[9] PUI C.H., ROBINSON L.L., LOOK A.T. — Acute lymphoblastic leukaemia.

Lancet, 2008, 371 , 1030-1043.

[10] WANG J.C., DICK J.E. — Cancer stem cells: lessons from leukemia. Trends Cell Biol., 2005, 5 , 494-501.

[11] ARMSTRONG S.A., LOOK A.T. — Molecular genetics of acute lymphoblastic leukemia. J. Clin.

Oncol., 2005, 23 , 6306-6315.

[12] PUI CH., SCHRAPPE M., RIBEIRO RC., NIEMEYER CM. — Childhood and adolescent lymphoid and myeloid leukemia. Hematology Am. Soc. Hematol. Educ. Program . 2004, 118-145.

[13] FERRANDO AA., ARMSTRONG SA., NEUBERG DS., SALLAN SE., SILVERMAN LB., KORSMEYER SJ.

et al . — Gene expression signatures in MLL-rearranged T-lineage and B-precursor acute leukemias: dominance of HOX dysregulation.

Blood, 2003, 102 , 262-268.

[14] YEOH EJ., ROSS ME., SHURTLEFF SA., WILLIAMS WK., PATEL D., MAHFOUZ R. et al. —

Classification, subtype discovery, and prediction of outcome in pediatric acute lymphoblastic leukemia by gene expression profiling. Cancer Cell, 2002, 1 , 133-143.

[15] PUI CH. — T cell acute lymphoblastic leukemia: NOTCHing the way toward a better treatment outcome. Cancer Cell, 2009, 15 , 85-87.

[16] REAL PJ., FERRANDO AA. — NOTCH inhibition and glucocorticoid therapy in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Leukemia, 2009.

[17] MA SK., WAN TS., CHEUK AT., FUNG LF., CHAN GC., CHAN SY. et al. — Characterization of additional genetic events in childhood acute lymphoblastic leukemia with TEL/AML1 gene fusion: a molecular cytogenetics study. Leukemia, 2001, 15 , 1442-1447.

[18] ZUNA J., FORD AM., PEHAM M., PATEL N., SAHA V., ECKERT C. et al. — TEL deletion analysis supports a novel view of relapse in childhood acute lymphoblastic leukemia.

Clin. Cancer Res ., 2004, 10 , 5355-5360.

[19] MULLIGHAN CG., GOORHA S., RADTKE I., MILLER CB., COUSTAN-SMITH E., DALTON JD. et al.

— Genome-wide analysis of genetic alterations in acute lymphoblastic leukaemia.

Nature, 2007, 446 , 758-764.

[20] MULLIGHAN CG., MILLER CB., RADTKE I., PHILLIPS LA., DALTON J., MA J., WHITE D. et al . —

BCR-ABL1 lymphoblastic leukaemia is characterized by the deletion of Ikaros.

Nature, 2008, 453 , 110-114.

[21] FAZIO G., PALMI C., ROLINK A., BIONDI A., CAZZANIGA G. — PAX5/TEL acts as a transcriptional repressor causing down-modulation of CD19, enhances migration to CXCL12, and confers survival advantage in pre-BI cells. Cancer Res., 2008, 68, 181-189.

[22] WIEMELS JL., CAZZANIGA G., DANIOTTI M., EDEN OB., ADDISON GM., MASERA G. et al —

Prenatal origin of acute lymphoblastic leukaemia in children.

Lancet, 1999, 54 , 1499-1503.

[23] WIEMELS JL., ALEXANDER FE., CAZZANIGA G., BIONDI A., MAYER SP., GREAVES M. — Microclustering of TEL-AML1 translocation breakpoints in childhood acute lymphoblastic leukemia. Genes Chromosomes Cancer, 2000, 29 , 219-228.

[24] WIEMELS JL., FORD AM., VAN WERING ER., POSTMA A., GREAVES M. — Protracted and variable latency of acute lymphoblastic leukemia after TEL-AML1 gene fusion in utero. Blood, 1999, 94 , 1057-1062.

[25] MORI H., COLMAN SM., XIAO Z., FORD AM., HEALY LE., DONALDSON C. et al — Chromosome translocations and covert leukemic clones are generated during normal fetal development.

Proc.

Natl. Acad. Sci. U S A, 2002, 99 , 8242-8247.

[26] EGUCHI-ISHIMAE M., EGUCHI M., KEMPSKI H., GREAVES M. — NOTCH1 mutation can be an early, prenatal genetic event in T-ALL. Blood, 2008, 111 , 376-378.

[27] PUI CH. — Central nervous system disease in acute lymphoblastic leukemia: prophylaxis and treatment. Hematology Am. Soc. Hematol. Educ. Program., 2006, 142-146.

[28] SPRINGER TA. — Traffic signals for lymphocyte recirculation and leukocyte emigration: the multistep paradigm. Cell, 1994, 76 , 301-314.

[29] EISENKRAFT A., KEIDAN I., BIELORAI B., KELLER N., TOREN A., PARET G. — MCP-1 in the cerebrospinal fluid of children with acute lymphoblastic leukemia. Leuk. Res., 2006, 30 , 259-1261.

[30] BUONAMICI S., KLINAKIS A., REAVIE L. et al — Knockdown of CCR7 or Its Ligands Causes a

Loss of Central Nervous System Involvement in Notch1 Induced T-ALL.

Blood , (ASH Annual

Meeting Abstracts) 2008, 112 , Abstract 199 2008.

[31] ARMSTRONG F., DE LA GRANGE PB., GERBY B., ROUYEZ MC., CALVO J., FONTENAY M. et al. —

NOTCH is a key regulator of human T-cell acute leukemia initiating cell activity.

Blood, 2009, 113 , 1730-1740.

[32] LE VISEUR C., HOTFILDER M., BOMKEN S., WILSON K., ROTTGERS S., SCHRAUDER A. et al . — In childhood acute lymphoblastic leukemia, blasts at different stages of immunophenotypic maturation have stem cell properties. Cancer Cell, 2008, 14, 47-58.

Bull. Acad. Natle Méd., 2009, 193, no 7, 1501-1507, séance du 13 octobre 2009