Associée aux facteurs de risque majeurs que sont les hépatites
virales B et C (en augmentation constante dans le monde
occidental), et les hépatites alcooliques, une recrudescence de
cancers primitifs du foie est actuellement observée. Ces carcinomes
hépatocellulaires (CHC) se développent tardivement sur des foies
cirrhotiques et sont de mauvais pronostic. Cette carcinogenèse est
encore mal comprise à l’échelle moléculaire, et jusqu’il y a
quelques années, deux grandes voies de signalisation, p53 et Rb,
étaient décrites comme étant fréquemment inactivées. La
modélisation chez la souris était prometteuse, permettant
d’évaluer, à long terme, l’effet d’une mutation génétique unique.
Cependant, la létalité précoce des modèles murins d’inactivation
des gènes suppresseurs de tumeurs p53 et Rb ne permit pas d’évaluer
le rôle oncogénique de ces invalidations dans le foie [1]. En
revanche, des tumeurs hépatiques purent être détectées chez
d’autres souris exprimant dans le foie l’oncogène c-myc [2, 3],
fréquemment amplifié dans les CHC.
Les mutations béta-caténine définissent une classe
particulière de CHC chez l’homme
La voie de signalisation Wnt/béta-caténine joue un rôle clé pour
déterminer des choix de destin cellulaire au cours du développement
embryonnaire et pour l’autorenouvellement de cellules souches chez
l’adulte : dans ces deux cas, les facteurs sécrétés Wnt sont
capables d’induire une cascade d’événements dont la béta-caténine
est l’effecteur principal (Figure 1). En 1997, cette signalisation
fut impliquée dans la cancérogenèse puisqu’il était découvert que
le gène Apc (adenomatous polyposis coli) devait son rôle
suppresseur de tumeur à sa participation à la dégradation de la
béta-caténine [4, 5]. Apc étant inactivé dans plus de 80 % des
cancers colorectaux, une activation aberrante d’un signal
béta-caténine était donc l’événement majeur mais aussi initiateur
de ces cancers. Tirant parti de ces résultats, il fut montré dans
l’équipe que des mutations du gène codant pour la béta-caténine,
stabilisatrices de la protéine et l’entraînant donc vers une
signalisation aberrante et continue, était rencontrée dans 25 % des
CHC chez l’homme, et 50 % des CHC chez les souris sur-exprimant
c-myc [6]. Il est maintenant admis qu’une activation du signal
béta-caténine, mise en évidence par son accumulation cytosolique
et/ou nucléaire (Figure 2) concerne 30 à 40 % des CHC chez l’homme
[7] : elle est due principalement à des mutations du gène
béta-caténine lui-même, mais peuvent survenir également des
inactivations plus rares du gène suppresseur de tumeur AXIN1, alors
que les cas d’inactivation d’APC sont exceptionnels.
Le groupe de J. Zucman-Rossi a pu montrer que la voie
béta-caténine, quand elle est activée par une mutation du gène
béta-caténine, définissait une voie de cancérogenèse particulière
survenant en dehors d’un contexte d’hépatite virale B et surtout
associée à peu d’instabilités chromosomiques [8] (Figure 1). Les
deux autres grandes voies, notamment celle de p53, intervenant dans
le cadre d’une hépatite virale B, sont, quant à elles, associées à
un contexte chomosomique très instable faisant intervenir de
nombreuses pertes alléliques, favorisant la perte de gènes
suppresseurs de tumeurs.
Le signal béta-caténine est-il en cause dans la survenue de CHC
?
C’est bien entendu ce qu’il restait à démontrer, et c’est ce à
quoi s’employa notre groupe ces dernières années, tout d’abord en
développant un modèle murin de transgenèse additionnelle où
l’expression d’un mutant stable de béta-caténine était ciblée dans
le foie. Malheureusement, ces souris mouraient rapidement à la
suite du développement d’une hépatomégalie importante [9].
Figure 1. Voie béta-caténine et son activation aberrante dans
les carcinomes hépatocellulaires. Les facteurs de risque que sont
les hépatites virales B (HVB) et les hépatites virales C (HVC) ou
la prise d’alcool, définissent deux voies de carcinogenèse
hépatique. Aux altérations génétiques inactivant la voie p53 (perte
17p, mutations p53) correspond globalement une voie béta-caténine
non activée, où la béta-caténine ne joue un rôle que dans
l’adhérence cellulaire en liant la E-cadhérine (E-cadh) au
cytosquelette d’actine : dans ce cas, un complexe multiprotéique,
orchestré par l’axine et incluant APC, permet la phosphorylation de
la béta-caténine (béta) par la kinase GSK3béta, puis son
ubiquitinylation et sa dégradation par le protéasome. Dans un
contexte où la béta-caténine est mutée ou délétée (béta*) au niveau
de ses sites de phosphorylation par GSK3béta, une activation
constitutive du signal béta-caténine se produit : la béta-caténine
ne peut plus être dégradée, s’accumule dans le noyau où, associée
aux facteurs de transcription de la famille LEF/TCF (TCF), elle
induit la transcription de gènes cibles. Les fréquences (%) des
mutations géniques p53 et béta-caténine dans les CHC sont
indiquées.
Une collaboration avec M. Giovannini nous permit alors de créer un
modèle d’invalidation hépato-spécifique bi-allélique du gène Apc,
en utilisant la stratégie Cre-loxP (Figure 2) [10]. Par l’injection
intraveineuse d’une forte dose d’adénovirus codant pour la
recombinase Cre, nous étions capables d’invalider Apc et d’activer
la signalisation béta-caténine dans quasiment tous les hépatocytes.
Cette invalidation massive reproduisait strictement le phénotype
d’hépatomégalie et de mort rapide des souris exprimant un mutant
oncogénique béta-caténine. Ainsi, Apc était bien fonctionnel dans
le tissu hépatique, posant la question, à ce jour encore sans
réponse, de l’absence de mutations de ce gène dans les CHC chez
l’homme. Avec une dose moitié moindre d’adénovirus Cre, un signal
béta-caténine put être détecté dans 30 % à 40 % des hépatocytes, ce
qui était compatible avec la survie des animaux. Une réaction
immunitaire due à l’infection adénovirale induisait néanmoins la
disparition de nombreux hépatocytes Apc-/-, mais il en subsistait
de 1 à 6 ‰ à long terme dans le foie, qui étaient capables de
donner naissance en neuf mois à des CHC présentant, comme chez
l’homme, divers degrés de différenciation. Ce modèle murin est donc
particulièrement pertinent pour l’étude du CHC humain. En effet,
contrairement aux modèles transgéniques où l’expression d’oncogènes
survient dans tous les hépatocytes, les hépatocytes Apc-/-, par
leur dispersion au sein d’un foie génétiquement non altéré,
reproduisent un phénomène clonal de mutation, classiquement
initiateur d’une carcinogenèse. Mais, ce modèle montre aussi qu’un
événement fréquent lors de la cancérogenèse hépatique humaine,
c’est-à-dire l’activation constitutive du signal béta-caténine, est
bien capable de conduire au développement de carcinomes
hépatocellulaires chez la souris.
Quels sont les conséquences moléculaires du signal béta-caténine et
quels événements génétiques coopèrent avec la béta-caténine pour
induire la formation de CHC ?
Il reste maintenant un vaste terrain d’investigations qui visent
à établir une chronologie dans les différents événements génétiques
participant à cette carcinogenèse. Il s’agira donc sur le modèle
murin Apc-/- d’évaluer le transcriptome et l’intégrité du génome
hépatique, à court terme après activation du signal béta-caténine,
dans le temps de latence de 6 mois pendant lequel l’hépatocyte
résiduel Apc-/- reste quiescent, dans les micronodules et dans les
CHC établis. Cela devrait permettre de comprendre le processus
multi-étapes de cette carcinogenèse hépatique au cours de laquelle
la voie de la béta-caténine est activée, et d’ouvrir peut-être le
champ vers de nouvelles cibles thérapeutiques.
Figure 2. Hépatocarcinogenèse à la suite de l’invalidation
hépatospécifique et ménagée d’Apc dans le foie. A. À partir de
souris flanquées de sites loxP sur l’exon 14 des deux allèles du
gène Apc (Apclox), la délétion de cet exon 14 (Apcdelta14) peut
être obtenue par action ciblée d’une recombinase Cre : elle permet
la production d’un codon stop prématuré, empêchant l’exon 15, qui
code normalement pour les domaines de dégradation de la
béta-caténine, d’être traduit. B. L’injection intraveineuse
d’adénovirus Cre chez les souris Apclox permet un ciblage
préférentiel du foie. À forte dose adénovirale, 90 % des
hépatocytes présentent une invalidation bi-allélique d’Apc, qui
conduit à l’activation d’un signal béta-caténine, mise en évidence
par l’accumulation cytosolique et nucléaire de béta-caténine. Les
conséquences sont létales et un phénotype sévère d’hépatomégalie
est constaté chez ces souris. À la suite d’une infection par des
doses plus faibles d’adénovirus Cre, environ 30 % des hépatocytes
présentent une invalidation du gène, mise en évidence par une
immunocytochimie de la béta-caténine. Cette invalidation,
compatible avec la survie des animaux, permet le développement
d’hépatocarcinomes en 8 à 9 mois.
Références
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cancer, development and apoptosis. J Cell Sci 1994 ; 18 (suppl) :
13-7.
2. Cartier N, Miquerol L, Tulliez M, et al.
Diet-dependent carcinogenesis of pancreatic islets and liver in
transgenic mice expressing oncogenes under the control of the
L-type pyruvate kinase gene promoter. Oncogene 1992 ; 7 :
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3. Etiemble J, Degott C, Renard CA, et al.
Liver-specific expression and high oncogenic efficiency of a c-myc
transgene activated by woodchuck hepatitis virus insertion.
Oncogene 1994 ; 9 : 727-37.
4. Korinek V, Barker N, Morin PJ, et al. Constitutive
transcriptional activation by a béta-catenin-Tcf complex in APC-/-
colon carcinoma. Science 1997 ; 275 : 1784-7.
5. Rubinfeld B, Albert I, Porfiri E, et al. Binding of
GSK3béta to the APC-béta-catenin complex and regulation of complex
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6. De La Coste A, Romagnolo B, Billuart P, et al.
Somatic mutations of the béta-catenin gene are frequent in mouse
and human hepatocellular carcinomas. Proc Natl Acad Sci USA 1998 ;
95 : 8847-51.
7. Buendia MA. Genetics of hepatocellular carcinoma.
Semin Cancer Biol 2000 ; 10 : 185-200.
8. Laurent-Puig P, Legoix P, Bluteau O, et al. Genetic
alterations associated with hepatocellular carcinomas define
distinct pathways of hepatocarcinogenesis. Gastroenterology 2001 ;
120 : 1763-73.
9. Cadoret A, Ovejero C, Saadi-Kheddouci S, et al.
Hepatomegaly in transgenic mice expressing an oncogenic form of
béta-catenin. Cancer Res 2001 ; 61 : 3245-9.
10. Colnot S, Decaens T, Niwa-Kawakita M, et al.
Liver-targeted disruption of Apc in mice activates béta-catenin
signaling and leads to hepatocellular carcinomas. Proc Natl Acad
Sci USA 2004 ; 101 : 17216-21.
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