Communication scientifique
Session of 9 octobre 2001

Rôle des facteurs de croissance dans la plasticité des épithéliums au cours du développement et dans la carcinogenèse

MOTS-CLÉS : cellule épithéliale. facteur croissance fibroblaste.. mésoderme. morphogenèse. récepteur facteur croissance. récepteur protéine-tyrosine. tumeur vessie
Growth factor signaling in epithelial cell plasticity during development and cancer
KEY-WORDS : bladder neoplasms. epithelial cells. fibroblast growth factor.. mesoderm. morphogenesis. receptor protein-tyrosine kinases. receptors, growth factor

J-P. Thiery

Résumé

Les recherches décrites dans ce mémoire sont destinées à évaluer le rôle multifonctionnel des facteurs de croissance au cours du développement et dans les états pathologiques. Le concept de plasticité des épithéliums est décrit dans le cadre du développement embryonnaire précoce, où les processus de remodelage des épithéliums sont fréquents. Le rôle d’un facteur de croissance de la famille FGF est démontré dans le mécanisme d’arborisation de l’épithé- lium pulmonaire. Plusieurs facteurs de cette même famille induisent in vitro une conversion morphologique des cellules épithéliales d’un carcinome vésical en mésenchyme. In vivo ces mêmes facteurs agissant de façon autocrine favorisent la progression tumorale. Les recherches sur des carcinomes vésicaux humains montrent que les boucles autocrines ou paracrines activant le récepteur EGF favorisent la progression tumorale alors qu’un effet suppresseur est obtenu lorsque la fonction du récepteur FGFR2 est maintenue. De façon inattendue, une activation constitutive du récepteur FGFR3 a été découverte dans la majorité des tumeurs superficielles de type Ta, tumeurs qui évoluent très rarement vers les stades invasifs et métastatiques, alors que les tumeurs de type carcinome in situ ne possèdent pas cette mutation. Ces dernières sont caractérisées par un pronostic très défavorable avec un risque élevé de métastases. La présence de cette mutation dans la majorité des tumeurs Ta permet de mieux définir deux voies distinctes d’oncogenèse dans l’urothélium. L’ensemble de ces travaux démontre la complexité des analyses en cours pour évaluer le rôle des facteurs de croissance multifonctionnels au cours du développement et de la progression tumorale.

Summary

The work described in this review addresses the multifunctional roles of growth factors and their cognate receptors in normal development and in tumorigenesis. The concept of epithelial cell plasticity is described in the context of embryonic development during which frequent remodeling occurs in epithelial tissues. The critical role of one member of the FGF family of growth factors is demonstrated in lung branching morphogenesis. Several members of this family have been shown to induce an epithelial-mesenchymal transition in a bladder carcinoma line. In vivo the same factors act in an autocrine or paracrine mode to favor tumor progression. It is suggested that an EGFR-ligand autocrine loop exerts a positive role in tumor progression of human bladder carcinoma whereas FGFR2 acts as a phenotypic tumor suppressor gene. Unexpectedly, constitutive activating mutations in FGFR3 have been uncovered in the majority of the Ta superficial tumors which progress only very rarely to the invasive stages. In contrast , in situ carcinoma, which are considered to be associated with a strong malignant potential, do not carry the FGFR3 mutations. The presence or absence of the mutations defines two distinct oncogenic pathways in bladder carcinogenesis. The studies reveal the complexities in defining the putative functions of growth factors at different times and differentiation stages during development and in tumor progression. These results emphasize the need for caution in the interpretation of studies evaluating the potential of novel anti-cancer agents and for better designs of in vitro and in vivo biological assays.

INTRODUCTION

Les facteurs de croissance ont des activités multiples au cours du développement et dans les tissus adultes. Ils interviennent aussi de façon prépondérante dans la réparation tissulaire et dans les pathologies. Les facteurs de croissance initialement désignés ainsi pour leur rôle dans la prolifération cellulaire peuvent, selon le contexte, induire la mobilité, la morphogenèse ou la différenciation cellulaire, et avoir des effets protecteurs ou inducteurs de l’apoptose. Ces facteurs de croissance sont regroupés en familles ou superfamilles sur des bases structurales et fonctionnelles. Au cours de ces dernières années, de nouveaux membres ont été identifiés dans certaines familles. Ainsi 23 facteurs de croissance fibroblastiques (FGF) [1] et plus de 50 membres de la superfamille des facteurs de transformation β(TGFβ) [2] sont connus à ce jour. Ces derniers ont été regroupés en familles comprenant les TGFβ, les activines, et les BMP. La famille des EGF s’est aussi complexifiée avec la découverte des différents isoformes des neurégulines [3]. Une forte proportion de facteurs de croissance appartenant à des familles distinctes se lie et active des récepteurs membranaires à activité tyrosine kinase. Le mode d’activation de ces récepteurs implique une transphosphorylation des domaines cytoplasmiques, après formation d’un dimère. C’est le cas pour les 4 récepteurs des FGF et des EGF. La voie de signalisation canonique aboutit à l’activation des MAPK (mitogen activated
protein kinase) qui migrent dans le noyau, et phosphorylent différents facteurs de transcription. Cette voie implique l’activation de ras, une petite protéine liant le GTP. Ras activé peut se lier à raf, la première kinase dans la voie d’activation des MAPK. Mais cette voie peut se ramifier au niveau de ras, qui peut interagir avec d’autres effecteurs, et aboutir à la phosphorylation d’autres cibles contrôlant ainsi leur activation. D’autres voies de signalisation n’empruntent pas nécessairement la voie ras. Ainsi la phosphatidylinositol 3 kinase (PI3K) et la phospholipase (PLC) peuvent interagir directement avec le domaine cytoplasmique des récepteurs. Les interactions entre protéines constituant les voies de signalisation, font intervenir des motifs peptidiques tels que SH2 reconnaissant des séquences phosphorylées sur des tyrosines ou tels que SH3 reconnaissant des séquences riches en proline. De nombreux autres motifs peptidiques contribuent aux interactions protéines-protéines ou protéines-lipides et servent aussi d’adaptateurs pour transmettre les signaux. Les voies d’activation de plusieurs types de récepteurs stimulés à la surface d’une même cellule, forment un réseau très dense impliquant des assemblages protéiques complexes organisés autour de protéines adaptatrices multifonctionnelles. Les premières descriptions de tels réseaux apparaissent dans la littérature depuis quelques années (Fig. 1). La machinerie de transduction diffère qualitativement et quantitativement selon le type cellulaire, la position dans le cycle ou l’état de différenciation, permettant à un même signal d’être interprété de façon très différente, aboutissant à la mise en place de fonctions cellulaires distinctes. L’inventaire des différentes voies de signalisation, dont la complexité est croissante, est loin d’être achevé. Il n’existe pas aujourd’hui d’algorithmes permettant de prédire le type de réponse physiologique aux facteurs de croissance.

FIG. 1

PLASTICITÉ DES ÉPITHÉLIUMS EMBRYONNAIRES : PRINCIPES GÉNÉ- RAUX

Dans la première partie de ce mémoire, le rôle de facteurs de croissance de la famille des FGF sera analysé dans les mécanismes contrôlant un aspect de la morphogenèse des épithéliums, que nous appelons plasticité des épithéliums. Ce terme définit la propriété qu’ont les cellules constituant un épithélium mono ou pluristratifié, de modifier leur organisation pour aboutir à une complète transformation en cellules de type mésenchymateuses (TEM), à une élongation de la structure épithéliale par intercalation de cellules de couches distinctes ou à une morphogenèse branchée (Fig. 2). Ces différentes transformations morphologiques interviennent de façon prépondérante dans les phases précoces du développement, et dans l’organogenèse.

FIG. .

La TEM se produit au cours de la gastrulation chez de nombreuses espèces animales incluant la drosophile, l’oursin, le poulet et la souris. Des cellules de l’ectoderme se dissocient au niveau du site d’invagination, pour donner naissance à des cellules mésenchymateuses qui migrent, pour constituer ultérieurement le mésoderme et ses dérivés. La TEM a aussi été très étudiée dans le cas des cellules de la crête neurale.

Ces cellules apparaissent à la frontière entre le tube neural et l’ectoderme chez les vertébrés, puis se séparent de ces tissus pour migrer sous forme de cellules mésenchymateuses dans de nombreux territoires de l’embryon [4]. Les mouvements d’intercalation interviennent au cours de la gastrulation chez diverses espèces, dont
l’ascidie et le xénope. Ils jouent un rôle essentiel dans la formation de la notochorde qui s’allonge grâce à des mouvements de convergence-extension [5]. La morphogenèse branchée de nombreux organes comme la glande mammaire, la glande salivaire et le poumon, fait intervenir des mécanismes de prolifération et de changements de forme très localisés, conduisant à la formation de bourgeons épithéliaux qui se développent sous forme de canaux qui se ramifient eux-mêmes progressivement. Ces différents mécanismes font intervenir des facteurs de croissance qui agissent de façon coordonnée au cours des différentes étapes de ces processus morphogénétiques.

MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE LA MORPHOGENÈSE BRANCHÉE

La morphogenèse branchée du poumon offre un modèle d’étude remarquable qui a bénéficié récemment de travaux de génétique formelle chez la drosophile [6]. Chez cette espèce, le système respiratoire appelé trachée se développe à partir de placodes ectodermiques, qui forment progressivement un réseau de canaux apportant l’oxygène aux structures internes comme les muscles. Deux gènes appelés branchless et breathless identifiés dans les étapes précoces du bourgeonnement des placodes, aboutissent à la formation des branches primaires, secondaires et terminales. La mutation de l’un de ces deux gènes empêche la formation de la trachée. Branchless est l’orthologue des FGF, breathless celui de leur récepteur. De façon remarquable, FGF10 est exprimé de façon transitoire, dans une zone très restreinte du mésenchyme située au niveau de bourgeons pulmonaires en croissance. L’isoforme épithé- liale du récepteur FGFR2 est exprimée par l’épithélium pulmonaire de façon relativement homogène. Tous les travaux réalisés à ce jour permettent de conclure que le FGF10 est l’orthologue de branchless. Il induit une croissance très localisée de l’épithélium pulmonaire distal qui s’allonge par un mécanisme chimiotactique.

FGF10 est donc a minima mitogène et chimiotactique. L’inactivation du gène

FGF10 conduit à de nombreux défauts embryonnaires, absence de membres, de glandes mammaires, du pancréas et des poumons. FGF10 s’avère être un morphogène clé pour le contrôle du mécanisme de la plasticité des épithéliums branchés.

L’inactivation du gène codant FGFR2 provoque aussi de nombreux défauts : seule la trachée et les deux bronches primaires se forment, confirmant l’importance de cette voie de signalisation. Les études sur la trachée chez la drosophile ont révélé l’existence d’un nouveau gène contrôlant les ramifications secondaires et terminales.

Ce gène, appelé sprouty, code pour une protéine d’environ 30kd possédant un domaine central riche en cystéine ; les données génétiques indiquaient que sprouty était sécrétée pour inhiber la capacité de ramification à un nombre restreint de cellules trachéales. Le mécanisme proposé était que la protéine sprouty interfère directement avec branchless (FGF), empêchant l’activation du récepteur FGF [7].

Les travaux plus récents montrent que la protéine sprouty n’est pas sécrétée ; elle se fixerait sur des protéines associées à la voie ras, inhibant la propagation du signal.

Plusieurs protéines sprouty ont été identifiées chez les mammifères. Sprouty 2 est
très vraisemblablement l’orthologue de sprouty de la drosophile. Sa distribution dans le poumon embryonnaire est strictement localisée dans un domaine restreint de l’épithélium au niveau des sites d’expression de FGF10 [8]. Ces résultats suggè- rent que l’expression de sprouty 2 est induite par FGF10. Plusieurs expériences in vitro et in vivo ont confirmé un rôle essentiel pour sprouty 2 dans le processus de ramification.

In vitro , les poumons maintenus en culture organotypique sont beaucoup plus ramifiés lorsqu’ils sont traités avec un oligonucléotide antisens sprouty 2, alors qu’ils sont hypotrophiques lorsque l’on induit une surexpression de sprouty 2 par injection d’un adénovirus recombinant. Les poumons des embryons transgéniques exprimant sprouty 2 sous le contrôle du promoteur d’une protéine du surfactant, ont un retard considérable de développement. De nombreuses malformations sont observées, en partie liées à une diminution significative de la prolifération de l’épithélium. Il reste cependant à démontrer que sprouty 2 est un gène cible de la voie de signalisation FGF10. Il reste aussi à le positionner dans la voie de signalisation ras ou éventuellement dans d’autres voies, et en particulier d’identifier ses partenaires afin d’élucider son mode d’action dans le mécanisme de rétrocontrôle de la morphogenèse branchée.

LA TRANSITION ÉPITHÉLIO-MÉSENCHYMATEUSE, UN MÉCANISME POSSIBLE DE LA PROGRESSION TUMORALE

Dans la seconde partie de ce mémoire, le rôle des facteurs de croissance est décrit dans le contexte des mécanismes de la progression tumorale. La majorité des tumeurs humaines sont des carcinomes. Les mécanismes induisant l’apparition d’une lésion néoplasique au sein d’un épithélium impliquent une dérégulation des programmes génétiques et épigénétiques, touchant à la fois le cycle cellulaire et le maintien de l’état différencié [9]. Le passage de la forme carcinome in situ encore limité par une membrane basale aux carcinomes invasifs, est une étape cruciale de la progression tumorale. Les carcinomes invasifs ont un pronostic potentiellement défavorable, d’autant plus que la dissémination des cellules est importante et que le grade histologique est élevé. Ce paramètre important tient compte des états prolifératif et de différenciation des cellules carcinomateuses. La morphogenèse des cellules épithéliales malignes peut être considérablement altérée ; dans des cas extrêmes, les cellules adoptent une morphologie fusiforme rappelant celle des sarcomes. Les interactions intercellulaires et avec la matrice extracellulaire sont considérablement altérées. Une perte d’expression de la E-cadhérine, molécule adhésive principale des cellules épithéliales, est observée fréquemment au cours de la progression tumorale ; le gène E-cadhérine n’est cependant muté que dans un nombre restreint de tumeurs, et dans des cas rares les mutations sont germinales [10]. La dissémination des cellules carcinomateuses pourrait donc mettre en œuvre des mécanismes similaires à ceux contrôlant les TEM au cours du développement.

Les cellules ayant disséminé dans des tissus distants du site de la tumeur primitive, sont souvent retrouvées sous forme isolée, par exemple dans les ganglions lymphatiques et dans la moelle osseuse.

Un modèle cellulaire in vitro a été développé pour analyser le rôle potentiel de la

TEM dans la dissémination tumorale [11]. Une lignée de carcinome vésical de rat (NBT-II) a été choisie pour sa capacité à subir une TEM induite par des facteurs de croissance. Les cellules NBT-II forment des îlots épithéliaux en culture in vitro , stabilisés par la présence de nombreux desmosomes qui sont connectés à des réseaux de filaments intermédiaires de cytokératines. Les facteurs de croissance FGF1, FGF7, FGF10 induisent la dissociation des cellules épithéliales en quelques heures.

Ils ont aussi une activité motogène sur des cellules de morphologie fibroblastique qui apparaissent au cours de la TEM. D’autres facteurs de croissance comme IGF2 apparenté à l’insuline, EGF (facteur de croissance épithélial), et SF/HGF (facteur de dissociation/facteur de croissance hépatique), induisent aussi une TEM [12, 13].

Dans tous les cas, le récepteur tyrosine kinase correspondant est activé. La signalisation contrôlée par la voie ras, est essentielle. L’expression d’un mutant dominant négatif de ras inhibe l’EMT [14]. Plusieurs facteurs de transcription sont activés ou leur transcription induite ; tel est le cas du facteur slug, une protéine à doigt de zinc, apparentée au répresseur transcriptionnel snail. Les protéines snail jouent un rôle essentiel dans la TEM en réprimant la transcription du gène E-cadhérine, aussi bien chez la drosophile que chez la souris. Les lignées carcinomateuses exprimant snail ont perdu l’expression de la E-cadhérine, et ont un morphotype fibroblastique [15].

De façon similaire, slug est un gène maître de programme pour l’EMT dans les cellules NBT-II. Il est responsable de l’internalisation des desmosomes et du changement de morphologie. Cependant slug n’induit pas la mobilité cellulaire [16].

D’autres facteurs aussi activés par les facteurs de croissance, tel que le protooncogène src ou rac, une petite protéine G, pourraient être impliqués dans ce processus avec la formation de lamillopodes [14]. Les cellules NBT-II peuvent aussi se convertir en fibroblastes sous l’action de composés de la matrice extracellulaire. L’induction de l’EMT par des collagènes, implique l’intégrine α2β1 et une phosphorylation d’un adaptateur, la paxilline. Un autre adaptateur, appelé crk, se liant et agissant en aval de la paxilline, est impliqué dans l’induction de la mobilité [17]. Les deux types d’induction utilisent des voies de transduction différentes, mais entrent en synergie.

RÔLE DES FACTEURS DE CROISSANCE IN VIVO DANS LE MODÈLE

MURIN

L’impact des facteurs de croissance sur la progression tumorale a été testé in vivo après transplantation de cellules NBT-II dans des souris nues. La tumorigénicité des cellules NBT-II est considérablement augmentée lorsqu’un système autocrine est mis en place. Ainsi les cellules NBT-II exprimant de façon constitutive FGF1, forment des tumeurs primitives sans latence et des micrométastases ganglionnaires [18]. Les facteurs de croissance, induisant une EMT in vitro , augmentent le pouvoir tumorigène in vivo . Les facteurs de croissance agissent de façon autocrine ou paracrine, permettant aux cellules de l’inoculat de survivre initialement, sans facteurs de croissance exogène, et dans un environnement cellulaire et matriciel défa-
vorable. Les facteurs de croissance peuvent aussi jouer le rôle d’angiogène, et permettre au nodule tumoral de dépasser la taille critique de 1 mm. Nous avons exploré le rôle joué par l’angiogenèse dans la réduction du temps de latence de la croissance tumorale. Les cellules NBT-II expriment un récepteur FGF de type FGFR2b, une isoforme spécifique des cellules épithéliales. Ce récepteur reconnaît plusieurs membres de la famille des FGF tels que FGF1, FGF7 et FGF10 ;

cependant il ne peut être activé par FGF2 (appelé à l’origine FGF basique). Les cellules NBT-II produisant de façon autocrine FGF2 conservent un phénotype épithélial in vitro . In vivo , les cellules forment des tumeurs avec la même cinétique que les cellules non transfectées. L’analyse histologique de ces tumeurs révèle cependant que le stroma est très enrichi en néovaisseaux, démontrant la forte activité angiogène de FGF-2. Cette expérience suggère que la croissance initiale in vivo des cellules NBT-II n’est pas influencée par la production d’un angiogène [19].

Nous avons par ailleurs découvert l’existence d’un mécanisme apparenté à l’effet de communauté décrit par Sir John Gurdon chez le xénope [18, 20]. Des cellules NBT-II autocrines pour le facteur de croissance FGF1, peuvent induire la réduction du temps de latence de la croissance des cellules NBT-II non transfectées. Cet effet reste visible lorsque l’inoculat contient seulement 1 % de cellules NBT-II transfectées. L’analyse du mécanisme de coopération entre cellules transfectées et non transfectées, a montré qu’il n’était pas directement lié à l’activité paracrine du facteur de croissance. En effet, des cellules NBT-II rendues résistantes au FGF1 par transfection d’une forme dominant-négative du récepteur FGFR2, pouvaient toujours répondre à l’effet de communauté. Un couplage direct entre cellules transfectées et non transfectées par des jonctions communicantes a été mis en évidence, mais celles-ci ne sont pas responsables de l’effet de communauté [21]. Nous avons isolé un variant métastatique pulmonaire des cellules NBT-II appelé M-NBT-II ; ces cellules croissent in vitro avec une morphologie fibroblastique. Elles forment des tumeurs sans temps de latence, et peuvent induire un effet de communauté sur les cellules NBT-II [22]. Ces cellules ont acquis spontanément la capacité de produire un facteur dissociant les cellules NBT-II, appelé SFL (Scatter factor like) [23]. Le facteur a finalement été identifié comme une isoforme de la laminine 5 [24]. Les recherches actuelles tentent de mettre en évidence son implication directe dans la progression tumorale et l’effet de communauté. Les cellules NBT-II, injectées en sous-cutané chez la souris nue, ne donnent pas naissance à des métastases macroscopiques, mais seulement à des micrométastases ganglionnaires et pulmonaires.

Récemment, il a été possible d’induire un phénotype métastatique important dans les cellules NBT-II, en induisant la production d’une isoforme de FGF2 de 24 kdaltons. Le gène codant FGF2 possède plusieurs codons initiateurs qui peuvent aboutir à la production de plusieurs isoformes. Seule la protéine de masse moléculaire la plus faible (18kd) localisée dans le cytoplasme, peut être sécrétée, toutefois en absence de peptide signal. Les autres protéines possèdent une séquence de localisation nucléaire. La protéine de masse moléculaire 24kd, exprimée dans les cellules NBT-II, est principalement localisée dans le noyau. Le mécanisme moléculaire responsable de l’activité métastatique n’a cependant pas encore pu être élucidé [25].

RÔLE DES FACTEURS DE CROISSANCE DANS LA PROGRESSION DES CARCINOMES CHEZ L’HOMME

L’impact des facteurs de croissance sur la progression tumorale dans les carcinomes chez l’homme a été analysé par de nombreux laboratoires. Plusieurs cibles ont été identifiées et ont permis de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. En particulier, les anticorps anti-EGFR et anti-ErbB2 sont actuellement utilisés en clinique, en particulier dans les cancers du sein métastatiques [26, 27]. Les espoirs d’amélioration du traitement conduisant à une survie significativement prolongée des patients, sont fondés sur des résultats cliniques très récents, mais le nombre de cibles et les types de carcinomes pouvant en bénéficier sont encore très restreints.

Nous avons abordé l’étude du rôle des facteurs de croissance et de leurs récepteurs sur les carcinomes de la vessie. Cette pathologie cancéreuse résulte essentiellement d’une exposition prolongée à des carcinogènes tels que ceux contenus dans le tabac, et dans divers produits chimiques, mais des facteurs favorisants tels que les infections chroniques au schistosome ont été bien démontrés [28]. Une recherche basée sur la rt-PCR semi-quantitative a permis de mettre en évidence une perte d’expression très significative de l’isoforme FGFR2b dans environ 30 % des tumeurs de la vessie chez l’homme. Cette perte d’expression au niveau des transcrits a été confirmée par immunohistochimie. La perte d’expression chez les patients porteurs d’une tumeur invasive est fortement corrélée avec un pronostic défavorable [29]. Ce résultat pourrait apparaître surprenant, dans la mesure où il est généralement admis que les récepteurs de facteurs de croissance à activité tyrosine kinase sont plus abondants, voire constitutivement activés dans les tumeurs. C’est le cas pour le récepteur EGF qui est surexprimé dans une proportion importante des tumeurs vésicales, corrélant avec une évolution péjorative [30]. Nous avons détecté la pré- sence de plusieurs ligands dans des tumeurs vésicales murines, suggérant une activation similaire dans les tumeurs humaines [31]. Bien qu’il soit établi que la surexpression de certains récepteurs FGF et de leur ligand peut être impliquée dans la progression tumorale de certains cancers, comme celui du pancréas, et dans les mélanomes, une perte d’expression de certains récepteurs FGF dans d’autres tumeurs suggère un rôle suppresseur de la prolifération cellulaire in vitro ou in vivo [32]. De plus les récepteurs FGF ont des fonctions multiples au cours du développement. Dans la peau, l’inactivation des récepteurs FGF dans la couche suprabasale entraîne une hyperplasie et une dédifférenciation de l’épiderme [33]. Le rôle suppresseur potentiel du FGFR2b a été testé in vitro en l’exprimant dans une lignée invasive de carcinome vésical humain (T24). Les cellules T24 exprimant un taux suffisant de récepteurs prolifèrent beaucoup moins que les cellules non transfectées.

In vivo, dans la souris nue, ces cellules ont perdu leur tumorigénicité, démontrant ainsi le rôle suppresseur de tumeur pour ce récepteur. De fait près de 50 % des lignées de carcinomes vésicaux humains ont perdu l’expression de ce récepteur. La maintenance de son expression in vitro pourrait ne pas être compatible avec l’éta-
blissement de lignées stables. De façon intéressante, il a été observé que la perte de la E-cadhérine dans les carcinomes vésicaux ne se produit que dans des cellules ayant perdu FGFR2b [34]. Cette observation suggère que FGFR2b joue un rôle important dans le maintien de l’état différencié des épithéliums, et en particulier de la E-cadhérine, une molécule adhésive essentielle à l’assemblage et à l’établissement de la polarité des cellules épithéliales. Il n’a pas été possible de mettre en évidence des mutations ou des pertes d’hétérozygotie dans le gène FGFR2 dans les cancers de la vessie. La perte d’expression pourrait résulter d’une hyperméthylation de son promoteur. Toutefois d’autres mécanismes, comme la perte d’un transactivateur, doivent être envisagés [32].

FIG.  La perte d’expression du FGFR3 a aussi été observée dans une fraction des tumeurs invasives, perte d’expression pouvant résulter d’une hyperméthylation du promoteur (Ricol, Radvanyi et al, non publié). Une autre fraction des tumeurs présentent un taux normal, voire plus élevé de FGFR3 que l’urothélium. Un nombre important de tumeurs exprimant fortement FGFR3 se sont avérées porteuses de mutations ponctuelles retrouvées au niveau de l’ADN génomique. Ces mutations, principalement au nombre de quatre, avaient déjà été décrites chez l’homme comme responsables du nanisme tanatophore. Chacune de ces mutations induit une activation constitutionnelle du récepteur FGFR3. Les souris, dans lesquelles le gène FGFR3 a été inactivé par recombinaison homologue, ont un squelette hypertrophi-
que [35, 36] alors que l’introduction d’un gène FGFR3 muté induit un nanisme [37, 38]. L’analyse récente de 132 carcinomes de la vessie a montré que les mutations de type nanisme tanatophore sont principalement retrouvées dans les tumeurs superficielles Ta (74 %), alors que seulement 21 % des tumeurs invasives superficielles et 16 % des tumeurs invasives dans le muscle lisse T2-4 possèdent ces mutations [39].

L’analyse de nombreux autres carcinomes a montré que les mutations de FGFR3 étaient presque exclusivement restreintes au carcinome vésical [40, 41]. Les tumeurs vésicales sont bien connues pour leur évolution particulière, comparativement à d’autres carcinomes. En effet près de 60 % des patients examinés pour la première fois ont une tumeur superficielle de type Ta, et 15 % d’entre eux sont porteurs d’une tumeur de type T1. Cependant les tumeurs T1 ont déjà franchi la lame basale et ont envahi la muqueuse. Le traitement initial privilégié de ces tumeurs superficielles est la résection chirurgicale par voie urétrale. Les patients doivent être très régulièrement suivis ultérieurement par examen cytoscopique, car les tumeurs superficielles peuvent réapparaître soit sur un mode superficiel, soit de façon invasive, associées cette fois à un pronostic défavorable à cause du risque élevé de formation de métastases à court terme. Par ailleurs, des lésions de type carcinome in situ peuvent être détectées bien que très petites et très rapidement évolutives en carcinome invasif.

Aucune mutation FGFR3 n’a pu être trouvée dans les carcinomes in situ . Ces résultats confortent l’hypothèse qu’il existe deux voies de carcinogenèse dans les cancers vésicaux. La voie caractérisée par des mutations FGFR3 conduirait à des tumeurs de type Ta qui n’évolueraient que très rarement vers les stades T1 puis T2-4.

La voie FGFR3 non muté inclurait les tumeurs CIS et donnerait naissance à la grande majorité des tumeurs T1 et des tumeurs invasives profondes. Les données expérimentales préliminaires démontrent le rôle oncogénique des FGFR3 mutés, mais ce type d’oncogène engagerait les cellules urothéliales transformées vers un phénotype très peu agressif. L’analyse des voies de transduction du récepteur FGFR3 permettra de préciser le mécanisme de cette progression tumorale très particulière. Les tumeurs induites chez la souris par carcinogenèse chimique étant toujours de type invasif, ne constituent pas un modèle idéal pour l’étude de la pathologie vésicale chez l’homme. C’est pourquoi, récemment, plusieurs laboratoires dont le nôtre ont tenté de développer des modèles de souris transgéniques permettant d’induire des tumeurs de type superficiel. Le rôle de FGFR3 muté sera analysé dans ce contexte.

CONCLUSION

L’analyse du rôle des facteurs de croissance et de leurs récepteurs dans le développement et dans les états pathologiques, renforce l’idée de leur caractère multifonctionnel. Au cours du développement, un même récepteur activé induira un phénotype différent selon le stade de développement, le type cellulaire et l’état de différenciation. On retrouve d’une certaine façon cette complexité dans la progression tumorale, où un facteur de croissance ou son récepteur peuvent avoir des effets
positifs ou négatifs sur la prolifération in vitro des tumeurs ou sur un des mécanismes contribuant à la progression tumorale. Un même récepteur pourra agir de façon positive dans un certain type de tumeurs, alors qu’il pourrait exercer une activité suppresseur dans un autre type. C’est la raison pour laquelle la validation de l’activité antitumorale de nouvelles drogues doit tenir compte de ce concept nouveau, et faire l’objet de tests fonctionnels appropriés. L’arrivée de nouvelles technologies, comme les puces à ADN, permettra sans nul doute de faire progresser notre connaissance sur la nature des altérations génétiques et épigénétiques, qui pourraient avoir un rôle clé dans la progression tumorale. Elles permettront aussi de mieux appréhender la fonction des récepteurs de facteur de croissance dans ce contexte physiologique très perturbé.

REMERCIEMENTS

L’auteur exprime tous ses remerciements aux membres de son équipe « morphogenèse cellulaire et progression tumorale ». Ce travail a bénéficié du soutien financier du CNRS, de l’Institut Curie, de la Ligue Nationale Contre le Cancer (laboratoire associé), de L’ARC, de la FRM, de Human Frontier Science Program Organization et de AstraZeneca.

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DISCUSSION

M. Jacques-Louis BINET

Où en êtes-vous dans le développement des médications antityrosine-kinase de ces facteurs de croissance ? Comment recherchez-vous les micrométastases dans les cancers du sein ?

Comment progressez-vous dans ces techniques de puce pour définir le génome des différents cancers ? Utilisez-vous cette technique ou la faites-vous utiliser par d’autres ?

Le développement de médicaments antityrosine-kinase est en cours dans de nombreux groupes pharmaceutiques et entreprises biotechnologiques. Nous collaborons avec un groupe pharmaceutique pour tester des inhibiteurs spécifiques de certaines tyrosineskinases. Le consensus est que ces produits sont très efficaces. L’un d’entre eux a permis de traiter des leucémies caractérisées par la translocation BCR-Abl. Ce même produit a été utilisé avec succès pour le traitement de sarcomes gastriques. Les micrométastases sont recherchées dans le sang circulant et dans la moelle osseuse. Des cellules possédant des caractéristiques épithéliales sont détectées dans des prélèvements de moelle osseuse de la crête iliaque chez environ 30 % des patients porteurs d’une tumeur du sein. La détection se fait par une approche immunocytologique sur cytospots après enrichissement. Les propriétés phénotypiques des cellules micrométastatiques sont en cours d’analyse.

L’approche que nous avons utilisée repose sur une détection des transcrits sur puces oligonucléotides à très haute densité. Une analyse biostatistique et bioinformatique est appliquée sur les résultats bruts obtenus pour le transcriptome de tumeurs de la vessie et du sein. Les transcrits des gènes présentant des variations corrélant avec un ou plusieurs paramètres du dossier clinique permettront de sélectionner un sous-groupe de gènes qui sera étudié ultérieurement. Nous avons réuni autour de ce projet un certain nombre de partenaires publics et privés pour analyser les échantillons et développer de nouvelles approches bioinformatiques. Ce projet bénéficie de l’infrastructure de la plateforme de la Montagne Ste Geneviève de la Génopole Ile-de-France.

M. Pierre DELAVEAU

Le mot « drogue », utilisé de façon impropre, est un élément de confusion puisque l’american drug signifie, soit « substance active » soit « médicament (terminé) » et bien entendu substance toxicomanogène.

Il s’agit d’un anglicisme qui bien évidemment ne devrait pas être utilisé. Malheureusement nous sommes très influencés par l’usage quotidien de l’anglais scientifique.

M. Maurice TUBIANA

Quel est le pourcentage de malades présentant des micrométastases intramédullaires qui auront ultérieurement des métastases osseuses ? Ce pourcentage est-il influencé par les caractères cliniques (taille de la tumeur) ou biologiques ?

Des cellules micrométastatiques médullaires sont détectées dans un pourcentage élevé (de l’ordre de 50 %) de patientes porteuses d’une tumeur du sein qui ont ou auront des
métastases osseuses. La fréquence d’apparition des cellules micrométastatiques médullaires est corrélée au stade et au grade de la tumeur. Les données de la littérature suggèrent que la présence de micrométastases médullaires a une meilleure valeur pronostique que l’envahissement ganglionnaire. Il faut noter aussi que les traitements de chimiothérapie adjuvante sont inefficaces sur les cellules micrométastatiques, probablement responsables des récidives. Il est déjà envisagé de traiter de façon complémentaire les patients par une immunothérapie ciblée spécifiquement sur la maladie minimale résiduelle.

Bull. Acad. Natle Méd., 2001, 185, no 7, 1279-1294, séance du 9 octobre 2001