Comprendre la mutagenèse somatique grâce à la cartographie des dommages à l’ADN

Mapping DNA damage to understand somatic mutagenesis

¹ Service de génétique, Département de pédiatrie, local 1428, Faculté de Médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, 3001, 12e Avenue Nord, Sherbrooke, Québec, J1H 5N4 Canada
² Adresse actuelle : Manitoba Institute of Cell Biology, Cancer Care Manitoba, University of Manitoba, 675 McDermot Avenue, Winnipeg, Manitoba, R3E 0V9 Canada
³ Adresse actuelle : Department of Therapeutic Radiology, Yale School of Medicine, 333 Cedar Street, HRT 210, New Haven, CT, 06520-8040 États-Unis

^* regen.drouin@usherbrooke.ca

Résumé

La théorie de la mutagenèse somatique indique que la transformation maligne des cellules est intimement liée à la formation de dommages à l’ADN et au risque que ces derniers puissent mener à des mutations favorables à la croissance cellulaire anarchique. Elle énonce le lien logique qui associe le cancer à l’exposition à des agents génotoxiques. Les spectres de mutations, notamment dans le gène p53, recensent les mutations dans un type de cancer donné en fonction de leur position nucléotidique. Les positions les plus fréquemment mutées sont différentes selon les cancers et reflètent donc la signature du ou des agents mutagènes qui en sont à l’origine. La technologie LMPCR (ligation-mediated PCR) permet de cartographier au niveau nucléotidique les sites les plus fréquemment endommagés par un agent génotoxique donné. Ainsi, on a la possibilité de chercher une corrélation entre ces sites fréquemment endommagés et les sites fréquemment mutés dans un type de cancer. Cela a été notamment appliqué pour confirmer à l’échelle moléculaire le lien étiologique reliant une exposition aux UVB au cancer de la peau, ainsi que celui qui s’établit entre plusieurs substances de la fumée de tabac et le cancer du poumon.

Abstract

Somatic mutation theory explains how DNA damage can lead to the malignant transformation of cells. It therefore elucidates the connection between genotoxic agents and cancers. Mutational spectra, which tend to be characteristic of a cancer type, are available for certain genes like p53 which is frequently mutated in tumors. A mutational spectrum could therefore be the signature of the genotoxic agent(s) at the origin of the malignant transformation. Ligation-mediated PCR (LMPCR) is a genomic sequencing method that can be used for the mapping of DNA damage at nucleotide resolution. Such a mapping can then be compared to a mutational spectrum to test the hypothesis that implies one agent can cause mutations into one cancer type. LMPCR has been used this way to map DNA damage generated by different UV wavelengths. The frequently damaged sites following UVB irradiation correlate with the mutational spectrum of p53 in skin cancer. Similarly, BPDE, the activated form of the benzo[a]pyrene present in tobacco smoke, generates frequent adducts at sites corresponding to mutation hotspots of p53 in lung cancers. Still, the correlation between BPDE damage sites and p53 mutations is not perfect and this suggests a role of other genotoxic substances that are also present in tobacco smoke, such as the nitrosamine NNK. Finally, and beyond this objective of better understanding somatic mutagenesis, LMPCR is commonly used whenever DNA damage frequency and/or repair is to be investigated.