Hommage au Pr Dominique CHOPIN - Analyse des tumeurs de vessie par l'analyse du transcriptome, une aventure partagée avec Dominique Chopin

14 juillet 2006

Mots clés : recherche, Tumeur de vessie
Auteurs : Francois Radvanyi
Référence : Prog Urol, 2005, 15, 6, 1221-1224, suppl. 1

Dominique était gravement malade depuis plusieurs mois mais je ne pouvais pas envisager sa disparition. Après sa première opération, il avait repris rapidement son travail et n'avait en fait interrompu son activité de recherche que très peu de temps. Je croyais et espérais qu'il en serait de même la seconde fois, tant sa volonté et son courage étaient forts.

Nos chemins se sont croisés il y a une quinzaine d'années et Dominique a profondément influencé mon parcours scientifique ultérieur. A mon retour de post-doc en 1991, dans le laboratoire de Jean Paul Thiery à l'Ecole Normale Supérieure de la rue d'Ulm, alors que je m'orientais vers une recherche basée sur des modèles animaux de progression tumorale, Dominique a changé le cours de ma carrière en m'entraînant vers une étude centrée sur les tumeurs humaines. Il était un précurseur dans la stratégie d'analyse des tumeurs, il avait compris dès la fin des années 1980 que les études moléculaires, nécessitaient la constitution de banques de tumeurs congelées et annotées.

Dominique était à la fois pleinement clinicien et chercheur ce qui lui permettait de développer des projets de recherche importants sur le plan fondamental et également sur le plan des retombées cliniques potentielles. Son esprit vif et ouvert lui permettait d'assimiler rapidement les nouvelles techniques et les nouveaux concepts scientifiques et d'interagir avec de nombreuses équipes sur le plan national et international. Il a su transmettre sa passion de la recherche à de nombreux chirurgiens tant au sein de son équipe à Créteil, que dans le cadre des enseignements de DEA (devenu maintenant Master 2), dont il avait la charge. J'ai eu la chance de pouvoir partager également cette autre activité avec Dominique et de voir combien il prenait à coeur cette tâche.

De nombreux étudiants ont pris part dans nos deux équipes à notre travail collaboratif et je veux souligner le rôle particulier de Sixtina Gil Diez de Medina qui dès le début a assuré la liaison entre nos deux laboratoires. Ce lien était très important pour un échange rapide d'informations et une bonne compréhension mutuelle. Les résultats marquants de notre travail commun ont porté principalement sur le rôle des récepteurs de facteurs de croissance à activité tyrosine kinase dans la progression tumorale. Bien que de nombreuses altérations génomiques récurrentes aient été identifiées dans les tumeurs de vessie, peu de gènes sont reconnus être impliqués de façon certaine.

Une analyse systématique des niveaux d'expression des messagers des récepteurs de facteurs de croissance nous a permis d'identifier deux récepteurs jouant un rôle important dans les tumeurs de vessie : FGFR3, un proto-oncogène activé par mutation et surexpression et FGFR2 un gène ayant les propriétés fonctionnelles d'un gène suppresseur de tumeurs.

Nous avons été les premiers à montrer que FGFR3 (« fibroblast growth factor receptor 3 ») est un proto-oncogène activé par mutation et surexpression dans une forte proportion de cancers de vessie (Cappellen et al., 1999 ; Billerey et al., 2001). De façon remarquable, ces mutations sont identiques aux mutations germinales de FGFR3 responsables de craniosténose et de chondrodysplasies, syndromes autosomiques dominants affectant particulièrement la croissance osseuse (Figure 1).

Figure 1 : Mutations de FGFR3 trouvées dans certaines maladies squelettiques et dans les tumeurs de vessie. Les chiffres indiqués ont été obtenus à partir des données de la littérature (van Rhijn et al., 2002) et de données non publiées (Gil Diez de Medina, Chopin et al.). TD, nanisme thanatophore; CM, craniosténose de Muenke ; IC, craniosténose isolée; HCH, hypochondroplasie; ACH, achondroplasie; SADDAN, achondroplasie sévère avec retard du développement et acanthosis nigricans ; C + AN, syndrome de Crouzon avec acanthosis nigricans. La majeure partie (>95%) des mutations de FGFR3 retrouvées au niveau somatique dans les tumeurs de vessie correspondent aux mutations retrouvées au niveau germinal dans les patients atteints de nanisme thanatophore.

La recherche systématique des mutations de FGFR3 dans des tumeurs de vessie de différents stades et différents grades, nous a permis de montrer que les mutations de FGFR3 représentent la première anomalie moléculaire spécifique de la voie des tumeurs Ta de faible grade, tumeurs récidivant fréquemment mais progressant très rarement vers des tumeurs invasives (Figure 2). Ces mutations sont absentes dans les carcinomes in situ, tumeurs qui sont considérées comme précurseurs de la majorité des tumeurs invasives.

Figure 2 : Voies de progression dans les tumeurs de vessie et mutations de FGFR3. Le pourcentage de mutations de FGFR3 retrouvées dans les tumeurs Ta (74%), CIS (0%), T1 (21%) et T2-T4 (16%) est tout à fait en accord avec l'existence de deux voies de progression dans les tumeurs de vessie.

L'identification de mutations fréquentes de FGFR3 dans les tumeurs de vessie a des retombées potentielles dans les domaines du diagnostic, du pronostic et du traitement de ces tumeurs :

- la recherche de mutations de FGFR3 dans les cellules du sédiment urinaire peut permettre une surveillance non agressive des récidives. Les mutations de FGFR3 étant très fréquentes dans les tumeurs de bas grade, cette recherche est un très bon complément aux méthodes non invasives actuellement disponibles comme la cytologie urinaire ou la recherche des déséquilibres alléliques, méthodes peu sensibles pour détecter les tumeurs de faible grade (Billerey et al., 2001).

- la connaissance du statut mutationnel de FGFR3 et de la positivité d'un marqueur de prolifération Mib-1 constitueraient de meilleurs marqueurs pronostiques que les critères actuels (van Rhijn et al., 2003).

- en ce qui concerne le traitement, des inhibiteurs ciblant FGFR3 pourraient être efficaces dans les tumeurs présentant des mutations de FGFR3 (75% des tumeurs Ta, 20% des tumeurs T1 et 15% des tumeurs invasives).

Contrairement à FGFR3 qui est un proto-oncogène activé par mutation, nous avons montré que FGFR2, pourtant un récepteur de la même famille que FGFR3, a les propriétés d'un gène suppresseur de tumeurs (Gil Diez de Medina et al., 1997 ; Ricol et al., 1999). L'expression de FGFR2 est perdue dans les tumeurs de vessie les plus agressives. De plus l'introduction de FGFR2 dans des lignées dérivées de carcinomes de vessie n'exprimant pas ce récepteur leur fait perdre leur pouvoir tumorigène. Par la suite, nous avons pu montrer que l'expression de FGFR2 entraînait la diminution du facteur de croissance IGFII qui était important dans la prolifération des cellules tumorales (Bernard-Pierrot et al., 2004). La diminution d'expression de FGFR2 et son effet inhibiteur sur la tumorigénicité ne sont pas limités aux tumeurs de vessie, puisque ces deux propriétés sont retrouvées pour de nombreux carcinomes (tumeurs de la prostate, des glandes salivaires, du col de l'utérus).

Parallèlement à l'approche « gènes candidats » qui nous a permis d'identifier FGFR3 et FGFR2, nous avons entrepris des analyses à grande échelle des carcinomes, afin de nous orienter vers de nouveaux gènes impliqués dans la progression tumorale. Les analyses du transcriptome et des altérations génomiques ont été effectuées par la technique des puces, puces Affymetrix pour le transcriptome, puces CGH (« comparative genomic hybridization ») pour les altérations génomiques. Les résultats obtenus par cette approche nous ont permis d'identifier un récepteur tyrosine kinase surexprimé dans un fort pourcentage de tumeurs indépendamment du stade ou du grade.

L'exploitation des données de la biologie à grande échelle nécessite de disposer d'outils bioinformatiques et statistiques puissants. Nous avons développé récemment une technique permettant de visualiser des domaines chromosomiques contenant des gènes voisins coexprimés. Cette méthode a été appliquée avec succès sur les cancers de la vessie et du sein (Reyal et al., 2005 ; Stransky et al. en préparation). Les domaines de corrélation mis en évidence par cette méthode sont dus à des mécanismes génétiques (amplifications, gains et pertes chromosomiques) pouvant entraîner une variation simultanée de gènes voisins mais sans doute également à des mécanismes épigénétiques comme la méthylation de l'ADN ou les modifications des histones.

A côté de ces travaux sur la vessie, nous avons réalisé avec Dominique plusieurs travaux sur l'hyperplasie bénigne de la prostate et les carcinomes de prostate. Nous avons trouvé que l'augmentation apparente de FGF-2 dans l'hyperplasie bénigne de la prostate était seulement due au fait que l'HBP provenait de la zone transitionelle et que le FGF-2 était plus exprimé dans cette zone que dans les deux autres zones, la zone périphérique et la zone centrale. Cette observation a été possible car Dominique a pu séparer physiquement ces trois zones de la prostate permettant ainsi leur étude comparative. L'approche transcriptomique est clairement moins adaptée dans les carcinomes de prostate que dans les cancers de vessie. En effet, d'une part la composante stromale de la tumeur est très importante dans les cancers de la prostate et d'autre part les cellules épithéliales normales coexistent avec les cellules transformées. Cependant Dominique a pu, par une approche transcriptomique et en collaboration avec Theo van der Kwast, montré une surexpression du récepteur aux androgènes dans les cancers de prostate en échappement hormonal (Gil Diez de Medina et al., 1998).

Ces différents travaux, qui représentent une des facettes de l'activité de recherche de Dominique, ont permis de faire des avancées très significatives dans le domaine de l'urologie tant sur le plan fondamental que des applications cliniques potentielles.

Références

1. Billerey C, Chopin D, Aubriot-Lorton MH, Ricol D, Gil Diez de Medina S, Van Rhijn B, Bralet MP, Lefrere-Belda MA, Lahaye JB, Abbou CC, Bonaventure J, Zafrani ES, van der Kwast T, Thiery JP, Radvanyi F. Frequent FGFR3 mutations in papillary non-invasive bladder (pTa) tumors. Am J Pathol. 158, 1955-1959 (2001).

2. Cappellen D, De Oliveira C, Ricol D, Gil Diez de Medina S, Bourdin J, Sastre-Garau X, Chopin D, Thiery JP, Radvanyi F. Frequent activating mutations of FGFR3 in human bladder and cervix carcinomas. Nat Genet. 23, 18-20. (1999).

3. Diez de Medina SG, Chopin D, El Marjou A, Delouvee A, LaRochelle WJ, Hoznek A, Abbou C, Aaronson SA, Thiery JP, Radvanyi F. Decreased expression of keratinocyte growth factor receptor in a subset of human transitional cell bladder carcinomas. Oncogene. 14, 323-330. (1997).

4. Gil Diez de Medina S, Salomon L, Colombel M, Abbou CC, Bellot J, Thiery JP, Radvanyi F, Van der Kwast TH, Chopin DK. (1998). Modulation of cytokeratin subtype, EGF receptor, and androgen receptor expression during progression of prostate cancer. Hum Pathol. 29, 1005-1012.

5. Ricol D, Cappellen D, El Marjou A, Gil Diez de Medina S, Girault JM, Yoshida T, Ferry G, Tucker G, Poupon MF, Chopin D, Thiery JP, Radvanyi F. Tumour suppressive properties of fibroblast growth factor receptor 2-IIIb in human bladder cancer. Oncogene. 18, 7234-7243. (1999).

6. van Rhijn BW, Vis AN, van der Kwast TH, Kirkels WJ, Radvanyi F, Ooms EC, Chopin DK, Boeve ER, Jobsis AC, Zwarthoff EC. Molecular grading of urothelial cell carcinoma with fibroblast growth factor receptor 3 and MIB-1 is superior to pathologic grade for the prediction of clinical outcome. J Clin Oncol. 21, 1912-1921. (2003).