Cancer - Projets

Analyse protéomique du processus de cancérisation : mise en évidence de marqueurs tumoraux et de cibles thérapeutiques.

Objectifs:

Le génome humain est maintenant presque entièrement décrypté et nous entrons maintenant dans une phase d’identification des fonctions des produits des gènes. Le relais ultime de la fonction d’un gène est assurée par la protéine correspondante dont l’activité est régulée par des modifications post-traductionelles telles que la glycosylation et la phosphorylation. L’analyse protéomique permet d’étudier de manière globale et sans a priori les perturbations des fonctions cellulaires induites par le processus de cancérisation .

Notre projet vise à définir les modifications de l’expression des protéines et de leurs modifications post-traductionnelles (glycosylation et phosphorylation) spécifiques aux cellules cancéreuses humaines. Les protéomes de diverses lignées de cellules cancéreuses humaines (sein, prostate et colon) seront comparés aux protéomes de cellules normales. Nous caractériserons les protéines modifiées lors d’une stimulation par des facteurs de croissance activateurs du développement tumoral, des rétinoides inhibiteurs de ce processus ou des drogues pharmacologiques. Cette démarche devrait nous permettre de mettre en évidence des protéines de contrôle de la croissance tumorale et les effecteurs associés ; ces protéines pourraient constituer de nouvelles cibles thérapeutiques. Les protéines spécifiquement exprimées ou modifiées dans différents types de cancer ainsi que dans le sérum des patients seront mises en évidence. Cette " scannérisation " moléculaire permettra de mieux définir la physiopathologie des cellules cancéreuses et de mieux comprendre les mécanismes de la cancérisation. Cette démarche pourrait avoir des retombées majeures en permettant l’identification de nouveaux marqueurs pour un diagnostic précoce, le suivi des patients en cours de traitement ou la définition de nouvelles classes médicamenteuses.

Publications ou travaux les plus significatifs des 5 dernières années  en référence au projet

ADRIAENSSENS E, DUMONT L, LOTTIN S, BOLLE D, LEPRETRE A, DELOBELLE A, BOUALI F, DUGIMONT T, COLL J, CURGY JJ (1998) H19 overexpression in breast adenocarcinoma stromal cells is associated with tumor values and steroid receptor status but independent of p53 and ki-67 expression. Am. J. Pathol. 153:1597-1607.

ADRIAENSSENS E, LOTTIN S, DUGIMONT T, FAUQUETTE W, COLL J, DUPOUY JP, BOILLY B, CURGY JJ (1999) Steroid hormones modulate H19 gene expression in both mammary gland and uterus. Oncogene 18, 4460-4473.

DELANNOY-COURDENT A., MATTOT V., FAFEUR V., FAUQUETTE W., POLLET I., CALMELS T., VERCAMER C., BOILLY B., VANDENBUNDER B., DESBIENS X., (1998). The expression of an Ets1 transcription factor lacking its activation domain decreases uPA proteolytic activity and cell motility, and impairs normal tubulogenesis and cancerous scattering in mammary epithelial cells. J. Cell Sci, 111, 1521-1534.

DESCAMPS S., LE BOURHIS X., DELEHEDDE M., BOILLY B., HONDERMARCK H. (1998). Nerve Growth Factor Is Mitogenic for Cancerous but not normal Human Breast Epithelial Cells. J. Biol. Chem. 273, 16659-16662.

HONDERMARCK H, MCLAUGHLIN CS, PATTERSON SD, BRADSHAW RA (1994) Early changes in protein synthesis induced by basic fibroblast growth factor, nerve growth factor, and epidermal growth factor in PC12 pheochromocytoma cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:9377-9381.

NURCOMBE V, SMART CE, CHIPPERFIELD H, COLL SM, BOILLY B, HONDERMARCK H (2000) The proliferative and migratory activities of breast cancer cells can be differentially regulated by heparan sulfates. J. Biol. Chem. in press, published on june 2000 as manuscript M003038200.

VERCOUTTER-EDOUART AS, LEMOINE J, SMART CE, NURCOMBE V, BOILLY B, PEYRAT JP, HONDERMARCK H. (2000) The mitogenic signaling pathway for fibroblast growth factor -2 involves the tyrosine phosphorylation of cyclin D2 in MCF-7 human breast cancer cells. FEBS-letter in press.

Analyse des altérations structurales du génome dans les cancers par hybridation génomique comparative sur puces à ADN

Le contexte du projet

Malgré l'importance et la diversité de l'arsenal de méthodes et de paramètres cliniques, biologiques, biochimiques, immunologiques, histo-cytologiques, cytogénétiques et moléculaires, nécessaires à la classification des cancers humains, il est courant que des patients qui ont le même diagnostic, présentent une évolution clinique et une réponse thérapeutique complètement différentes. Toutefois, les progrès réalisés dans l'identification et l'analyse de marqueurs ou d'anomalies moléculaires font que cette classification s'avère cliniquement de plus en plus informative, utile, nécessaire.

La détection et la cartographie d'anomalies génétiques hautement spécifiques des cancers présentent donc un double intérêt: en recherche fondamentale, pour l'identification et la caractérisation structurale et fonctionnelle des gènes impliqués et, en recherche appliquée, pour le développement d'outils diagnostiques, pronostiques (classification des cancers, corrélations clinico-génomiques, progression tumorale, etc...) ou thérapeutiques.

Avant l'apparition des techniques de cytogénétique moléculaire, l'étude des caryotypes complexes, notamment dans les tumeurs solides, était quasi impossible et réservée seulement à des cytogénéticiens ayant une longue expérience. Cette analyse ne permettait pas d'identifier l'origine chromosomique des remaniements observés et de plus, laissait passer des remaniements de trop petite taille pour être détectés. La cytogénétique moléculaire qui utilise l'hybridation de sondes fluorescentes sur des chromosomes in situ, a rendu possible la détection de certains de ces remaniements -au delà de 2 mégabases- en particulier grâce à la " peinture chromosomique " et surtout à la Multi-FISH. Néanmoins, certains remaniements qui sont détectés en cytogénétique conventionnelle ne sont pas visualisés en Multi-FISH, et l'inverse se produit dans d'autres situations. En prenant comme exemple les hémopathies malignes dont la cytogénétique conventionnelle et moléculaire est généralement plus facile par comparaison avec les tumeurs solides, on estime aujourd'hui qu'on ne détecte pas plus de 50% des anomalies chromosomiques. Autre point extrêmement important dans les tumeurs solides, aucun diagnostic cytogénétique ne peut être rendu par la cytogénétique classique dans 50% des cas soit pour échec de culture, soit pour matériel insuffisant, ou matériel de très mauvaise qualité.

L'acquisition récente des techniques d'Hybridation Génomique Comparative (HGC), parce qu'elles ne nécessitent que de l'ADN extrait des cellules tumorales et non pas la visualisation et l'identification de leur chromosomes, a fait nettement progresser le nombre de résultats rendus et a ouvert de nouvelles pistes dans la recherche de gènes impliqués dans le cancer. Dans la HGC, le DNA de référence et le DNA tumoral sont marqués différemment et co-hybridés à des chromosomes métaphasiques normaux. Le rapport de la quantité des deux marquages mesuré le long de chaque chromosome permet d'obtenir une représentation cytogénétique des variations du nombre de copies du DNA tumoral. Mais, du fait de sa résolution "cytogénétique" cette méthode reste limitée à environ 20 mégabases. C'est pourquoi la méthode de HGC sur puce à DNA qui permet une mesure des variations quantitative du DNA locus par locus, gène par gène, représente une méthode nouvelle beaucoup plus puissante, plus précise, très prometteuse. Très peu d'applications ont été publiées jusqu'à présent(1-3), mais il semble que l'on puisse utiliser des puces à cDNA qui permettent donc d'identifier des amplifications ou des délétions de gènes sur l'ensemble du génome avec une grande résolution et d'analyser d'autre part, l'expression de ces gènes en hybridant ces puces avec les cDNAs normal et tumoral(2).

Le contexte et les enjeux économiques

Que ce soit sur le plan fondamental ou appliqué, il est évident que l'utilisation de ces nouveaux outils basés sur l'hybridation de puces à ADN est aujourd'hui un enjeu scientifique et économique extraordinaire, parce que cette utilisation s'adapte à un haut débit et à une grande échelle et, parce que le séquençage du génome humain est sur le point d'aboutir. En plein développement aux Etats Unis ces dernières années, ces technologies offrent à la recherche académique comme à la recherche industrielle de nouvelles perspectives dans la découverte de nouveaux gènes, de nouveaux mécanismes, de nouvelles classifications et de nouveaux traitements dans la pathologie humaine en général et dans le cancer en particulier. Comme on verra sans doute apparaître rapidement des biopuces "commerciales" adaptées au dépistage, au diagnostic et au suivi thérapeutique de certaines grandes maladies, il est essentiel que chacun, localement, régionalement, dans sa discipline et sa spécialité, puisse contribuer à cet essor et à cet enjeu et prenne sans tarder ce virage technologique.

L'expérience acquise par les différents partenaires du projet

Dans ce contexte scientifique et économique, la Génopole lilloise nous apporte les moyens et ressources nécessaires pour rassembler une dizaine d'équipes expérimentées dans la recherche sur le cancer et qui ont pour objectif commun grâce à la création et l'exploitation de biopuces, la recherche et la caractérisation des anomalies génomiques structurales et fonctionnelles dans différentes pathologies cancéreuses. Le projet transverse présenté ici, bénéficiera aussi de réseaux propres à chacune des équipes, de collaborations avec des équipes nationales ou internationales et en particulier du programme CIT2 de carte d'identité des tumeurs organisé par la Ligue Nationale contre le Cancer. Trois de nos équipes ont en effet déposé un projet CIT2 sur l'analyse génomique et transcriptomique de cancers hématologiques, de l'estomac et du sein.

Ce projet s'appuie également sur l'expérience acquise par les différents partenaires en matière de cytogénétique classique et moléculaire (FISH, M-FISH, HCG, Painting...) grâce à des équipements et un savoir-faire performants en imagerie cellulaire et moléculaire comme ceux de l'IFR 22 et de l'Université de Lille II par exemple.